第5章-2 单片机的定时器计数器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.1,定时方法概述,1.,软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。,但是单片机,CPU,被占用,，无法进行多任务处理。,2.,硬件定时：定时时间较长。,3.,可编程定时器定时：对系统时钟脉冲的计数来实现。,采用专门的定时器和计数器独立运行，有利于提高单片机的性能，适用于,实时多任务,处理的要求,第五章,2,单片机的定时器计数器,1,5.2,、定时器,/,计数器的结构和功能,以,8051,系列为例：,2,个,16,位可编程定时器,/,计数器：,T0,和,T1.,T0:TL0/TH0,；,T1:TL1/TH1,TMOD/TCON:,工作方式寄存器,/,控制寄存器,1.,结构,2,2.,功能,16,位的定时器,/,计数器的实质：加法计数器。,（,1,）定时,对,机器周期,进行计数，即计数脉冲来自单片机的内部。即每个机器周期产生一个计数脉冲使得计数器加,1,，直至计满溢出,。,计数频率,f,osc,/12,，即,1,个机器周期；,“定时”时间：开始计数到溢出；,预置计数法：初值越大，定时越短。,3,（,2,）计数,对外部脉冲信号计数（,T0P3.4/T1P3.5),。,下降沿出现时，计数器值加,1.,在每个机器周期的,S5P2,拍节时对外部计数脉冲进行采样；,如果前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期采样为低电平，即为一个有效的计数脉冲。,下一个周期的,S3P1,期间，新的计数值装入计数器。,最高计数频率,f,osc,/24,，即,2,个机器周期。,注：,定时器按设定的工作方式独立运行，不占用,CPU,的操作时间，除非定时器计满溢出，中断,CPU,。,4,1.,定时器控制寄存器,TCON,功能：控制定时器,T0,或,T1,的运行或停止，并标志定时器的溢出和中断情况。,位地址：,88H,，,可以位寻址。,TF0/TF1:,定时器溢出标志。溢出时，硬件自动使,TF0/TF1,置,1,并申请中断。,TR0/TR1:,定时器运行控制位。置,1,启动工作，置,0,停止工作。,IE0/IE1:,外部中断,0(INT0)/1(INT1),请求标志。,IT0/IT1:,外部中断,0/1,触发方式选择位。,位地址,8FH,8EH,8DH,8CH,8BH,8AH,89H,88H,TCON,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,5.3,控制寄存器和方式寄存器,5,2.,方式寄存器,GATE,门控位,GATE=0,以运行控制位,TR,启动定时器,GATE=l,以外中断请求信号或启动定时器,C/T,定时方式或计数方式选择位,C/T=0,定时工作方式,C/T=1,计数工作方式,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,GATE,C/T,M1,M0,GATE,C/T,M1,M0,定时器,T1,定时器,T0,6,M1 M0,方式,功能,0 0,0,13,位定时器,/,计数器，由,TL,中低,5,位和,TH,中,8,位组成。,0 1,1,16,位定时器,/,计数器,1 0,2,8,位自动重装定时器,/,计数器，,TL,为计数器，,TH,为常数寄存器,1 1,3,定时器,0,分为,2,个,8,位定时器,/,计数器，定时器,1,无此方式,TMOD,的位地址是,89H,，,不能位寻址，只能用字节传送指令设置定时器的工作方式。,复位时，,TMOD,所有位均清零。,7,5.4.1,工作方式,0,1.,电路逻辑结构,C/T=0:,定时器工作方式：,C/T=1:,计数器工作方式：,下降沿有效。,GATE=0:,或门输出为,1,与,INTX,无关；,TRx,1,接通计数器，否则断开停止计数。,GATE=1,：,TRx,1,或门、与门输出仅受,INTX,控制。,5.4,定时器,/,计数器的工作方式,8,2.,定时和计数应用,在方式,0,下，当为计数工作方式时，计数值的范围是：,1,8192,（,2,13,）,当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为,:,（,2,13,计数初值）,晶振周期,12,或（,2,13,计数初值）,机器周期,其时间单位与晶振周期或机器周期相同（,s,）。,如晶振频率为,6 MHz,，则最小定时时间为,2,13,(2,13,1)2us=2,（,s,）,最大定时时间为,（,2,13,0,）,2 us=16 384,（,s,）,9,例,5.1,设单片机晶振频率为,6MHz,，使用定时器,1,以方式,0,产生周期为,500s,的等宽正方波连续脉冲，并由,P1.0,输出，以查询方式完成。,1,计算计数初值,（,2,13,X,）,2=250,X=8067=1111110000011B,十六进制表示，高,8,位为：,0FCH,，低,5,位为,03H,。其中高,8,位放入,TH1,，即,TH1=0FCH,；低,5,位放入,TL1,，即,TL1=03H,10,2.TMOD,寄存器初始化,为把,T1,设定为方式,0,，则,M1M0=00,；,为实现定时功能，应使,C/T=0,；,为实现,T1,的运行控制，则,GATE=0,。,T0,不用，有关位设定为,0,。,因此,TMOD,寄存器应初始化为,00H,。,3.,由,TCON,中的,TR1,位控制定时的启动和停止,TR1=1,启动,TR1=0,停止。,11,例,5.1 ORG 0030H,;,查询方式,P112,MAIN:MOVTMOD,#00H,MOVTH1,#0FCH,MOVTL1,#03H,MOVIE,#00H,SETBTR1,LOOP:JBCTF1,LOOP1,AJMPLOOP,LOOP1:MOVTH1,#0FCH,MOVTL1,#03H,CPLP1.0,AJMP LOOP,END,12,5.4.2,工作方式,1,P113,M1=0 M0=1,与方式,0,一样，唯一差别是,16,位定时,/,计数器，由,THx8,位和,TLx8,位组,成,16,位加,1,计数器计数。,13,2.,定时和计数,当为计数工作方式时，计数值的范围是,1,65536,（,2,16,）,当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为,（,2,16,计数初值）,晶振周期,12,或（,2,16,计数初值）,机器周期,其时间单位与晶振周期或机器周期相同（,s,）。,14,以中断方式完成,例,6.1,。单片机晶振频率为,6MHz,，使用定时器,1,以工作方式,1,产生周期为,500s,的等宽正方波连续脉冲，并由,P1.0,输出。,1,计算计数初值,TH1=0FFH TL1=83H,2,TMOD,寄存器初始化,TMOD=10H,3,程序设计,15,ORG 0000H,LJMP MAIN,ORG 001BH,LJMP TOINT,MIAN:MOVTMOD,#10H,MOVTH1,#0FFH,MOVTL1,#83H,SETBEA,SETBET1,SETBTR1,HERE:SJMPHERE,TOINT:MOVTH1,#0FFH,MOVTL1,#83H,CPLP1.0,RETI,16,例,5.2:,利用定时器,T1,方式,1,进行定时，使,P1.1,端每隔,1s,取反一次，设晶振频率为,12MHz,。,解：方式,1,下最大定时时间：,Tmax,2,16,1us,65536us,65.536ms,当定时时间大于,Tmax,时，可设置软件计数器。,设,T1,定时时间为,50ms,，,则计满,20,次就可。,（,2,16,X,）,1us,50000us,X,15536=3CB0H,所以,TH1=3CH,TL1=B0H,程序如下：,17,START:MOVA,#00;A,赋计数初值,0,MOVTMOD,#10H;T1,为方式,1,MOVTH1,#3CH,MOVTL1,#0B0H,SETBTR1;,启动,T1,LOOP:JBCTF1,NEXT,SJMPLOOP,NEXT:MOVTH1,#3CH,MOVTL1,#0B0H,INCA,CJNEA,#20,LOOP,CPLP1.1,MOVA,#00,SJMPLOOP,18,5.4.3,定时工作方式,2 P113,M1=1 M0=0,自动装载,初值,8,位定时,/,计数器。,TLx,为,8,位加,1,计数器，,THx,为,8,位初值暂存器。,用于需要重复定时和计数的场合，最大计数值,：,256(2,8,),最大定时时间,(12MHZ T=1,s),：,256,s,定时时间,=,（,2,8,-,Tx,初值）,x,振荡周期,x 12,19,例,5.3,使用定时器,0,以工作方式,2,产生,100s,定时，在,P1.0,输出周期为,200s,的连续正方波脉冲。已知晶振频率,f,osc,=6MHz,。,1,计算计数初值,6MHz,晶振下，一个机器周期为,2us,，以,TH0,作重装载的预置寄存器，,TL0,作,8,位计数器，假设计数初值为,X,，则,（,256,X,）,2=100,us,求解得,X,=206D=11001110B=0CEH,把,0CEH,分别装入,TH0,和,TL0,中：,TH0=0CEH,，,TL0=0CEH,20,例,5.3,(,查询方式,),ORG 0000H LJMP MAIN,ORG 0030H,MAIN:MOVIE,#00H,MOVTMOD,#02H,MOVTH0,#0CEH,MOVTL0,#0CEH,SETBTR0,LOOP:JBCTF0,LOOP1,AJMPLOOP,LOOP1:CPLP1.0,AJMP LOOP,END,21,（中断方式）,；等待中断,$,SJMP,HERE,：,；定时开始,TR0,SETB,LOOP,：,；定时器,0,允许中断,ET0,SETB,；开中断,EA,SETB,；设置计数初值,#0CEH,TL0,，,MOV,；保存计数初值,#0CEH,TH0,，,MOV,；设,T,0,为工作方式,2,#02H,TMOD,，,MOV,MAIN,:,ORG0000H,LJMPMAIN,ORG000BH,LJMPT1INT,；中断返回,RETI,；输出方波,P1.0,CPL,T1INT:,22,例,5.4:,用定时器,1,以工作方式,2,实现计数，每计,100,次进行累加器加,1,操作。,1.,计算计数初值,256-100=156D,9CH,则,TH1=TL1=9CH,2.TMOD,初始化,M1M0=10,C/T=1,GATE=0,因此,TMOD=60H,23,例,5.4 ORG0000H P115,LJMPMAIN,ORG 0030H,;,查询方式,MAIN:MOVIE,#00H,MOVTMOD,#60H,MOVTH1,#9CH,MOVTL1,#9CH,SETBTR1,DEL:JBCTF1,LOOP,AJMPDEL,LOOP:INCA,AJMP DEL,END,24,例,：（应用两个定时器）,设重复周期大于,1ms,的低频脉冲信号从,P3.5,引脚（,T1,）输入。要求,P3.5,每发生,1,次负跳变时，,P1.0,输出,1,个,500s,同步负脉冲，同时,P1.1,输出,1,个,1ms,的同步正脉冲，其波形图如下，设,fosc,6MHz,。,P3.5,P1.0,P1.1,1ms,500s,1ms,25,计算计数初值,：定时器,T0,定时,500us,，使用方式,2,，,T1,用于计数,1,个脉冲（每一次负跳变发生一次变化，,考虑如何检测负跳变？,）,同时使用两个定时计数器,:,T0:,（,2,8,-x,）,2us,500us x=6D=06H,TH0,06H,，,TL0,06H,T1:,X=2,8,-1 X=255D=0FFH,TH1=0FFH,TL1=0FFH,T0,用于定时,C,T,0,，方式,2 M1 M0,10,，,GATE=0,T1,用于计数,C,T,1,，方式,2 M1 M0,10,，,GATE=0,TMOD,寄存器初始化：,TMOD,62H,P3.5,P1.0,P1.1,1ms,500s,1ms,26,ORG 0030H,START1:MOV TMOD,#62H,MOV TH0,#06H,；,T0,，定时,500us,MOV TL0,#06H,MOV TH1,#0FFH,;,T1,计数一个脉冲,MOV TL1,#0FFH,SETB P1.0,CLR P1.1,SETB TR1,;,启动,T 1,LP1:JBC TF1,NEX1,；,检测外部跳变信号,SJMP LP1,NEX1:CLR P1.0,SETBP1.1,SETB TR0,;,启动,T 0,LP2:JBC TF0,NEX2,；定时,500us,SJMP LP2,NEX2:SETB P1.0,LP3:JBC TF0,NEX3,SJMP LP3,NEX3:CLR P1.1,;,定,2,次,500us,共,1ms,CLR TR0,;T0,停止工作,AJMP LP1,P3.5,P1.0,P1.1,1ms,500s,1ms,27,5.4.4,定时工作方式,3 P115,只适用于定时器,T0,被分成两个独立的,8,位计数器,TL0,和,TH0.,定时器,T1,没有方式,3,状态，若设置为方式,3,则停止工作。,28,振荡器,12,TL1,(8/5,位,),T1（P3.5),端,C/,T=0,C/,T=1,TH1,(8,位,),串行口,控制,振荡器,12,TL1,(8,位,),串行口,T1（P3.5),端,C/,T=0,C/,T=1,TH1,(8,位,),重新装入,（,a,）,T1,方式,1,或,0,（,b,）,T1,方式,2,T0,方式,3,时,T1,的工作方式,29,5.5,外部中断源的扩展,5.5.1,通过,OC,门线或实现,利用一个外部中断输入线,INT0(,或,INT1),，,采用集电极开路的非门构成或非电路。,查询,P1.0P1.3,的逻辑电平来判断哪个中断源引起中断。,30,中断,INT1,服务程序段如下：,ORG00013H,；,中断矢量地址,LJMPINTRPT;,转到入口地址,INTRPT:PUSHPSW;,保护现场,。,PUSHACC,JBP1.0,SERV1,JBP1.1,SERV2,JBP1.2,SERV3,JBP1.3,SERV4,EXIT:POPACC,POPPSW,RETI,SERV1:.,AJMPEXIT,31,利用,T0/T1,的外部事件计数输入端作为边沿触发器的外部中断输入端；,将,T0/T1,设置成计数方式，计数器初值设为满量程值，即全,1,状态；,T0/T1,端出现负跳变脉冲时，计数器加,1,就溢出产生中断；,TF0/TF1,作为外部中断请求标志。,5.5.2,通过定时器,/,计数器实现,32,例：定时器,T1,设置为方式,2,外部计数方式，允许,T1,中断，且,CPU,开放中断。,MOVTMOD,#60H,MOVTL1,#0FFH,MOVTH1,#0FFH,SETBEA,SETBET1,SETBTR1,5.5.2,通过定时器,/,计数器实现,33,5.6,定时器与中断综合应用,例,:,利用定时器,0,控制产生周期为,2ms,和,100ms,的方波信号，分别由,P1.0,和,P1.1,引脚输出，,采用中断方式,。系统时钟为,12MHz,。,分析：方波为,2ms,，定时时间为,1ms,。,机器周期为,1s,，采用方式,0,，则计数初值为,X=2,13,-1000=7192=1110000011000B,TH0=E0H,，,TL0=18H,方波为,100,ms,，定时时间为,50ms,，可采用,50,次,1ms,定时,34,ORG 0000H,LJMP BEGIN,ORG 000BH,LJMP TOINT,ORG 2000H,BEGIN,：,MOV TMOD,，,#00H,MOV TL0,，,#18H,MOV TH0,，,#0E0H,MOV R2,，,#50,SETB EA,SETB ET0,SETB PT0,SETB TR0,HERE,：,SJMP HERE,TOINT,：,MOV TL0,，,#18H,MOV TH0,，,#0E0H,CPL P1.0,DJNZ R2,，,RETURN,CPL P1.1,MOV R2,，,#50,RETURN,：,RETI,35,查询方式,中断方式,LOOP1:,JBC,TF0,LOOP2,SJMPLOOP1,HERE,：,SJMP HERE,ORG 000BH,LJMP TOINT,SETB EA,SETB ET0,SETB PT0,SETB TR0,SETB TR0,TOINT:,使用中断方式时：,定时器溢出中断请求标志位,TF0,TF1,由硬件自动清,0,。,使用查询方式时：,定时器溢出中断请求标志位,TF0,TF1,由用户软家清,0,。,36,例,:,设单片机振荡频率为,6MHz,，,要求每隔,100ms,，,从外部,ROM,以,data,开始的数据区传送一个字节数据到,P1,口输出，共传送,100,个数据。要求,（,1,）定时采用定时器,T0,以方式,2,实现（,2,）数据输出在中断服务程序中完成。,解：定时器,T0,方式,2,最大定时时间,512us,0.512ms,因此，设定时时间为,0.5ms,500us,，,采用一个软件计数器计数,200,次实现达到,100ms,。,（,256,X,）,2=500X,6=06H,。,程序如下：,37,ORG0000H,AJMPSTART,ORG000BH,AJMPTOINT,START:MOVTMOD,#02H,MOVTL0,#06H,MOVTH0,#06H,SETBEA,SETBET0,SETBPT0,SETBTR0,MOVDPTR,#data,MOVR6,#100D,LOOP:MOVR7,#200D,MOVA,R7,HERE:JNZHERE,DJNZR6,LOOP,CLRTR0,TOINT:DJNZR7,LP1,CLRA,MOVCA,A+DPTR,MOVP1,A,INCDPTR,LP1:MOVA,R7,RETI,38,单片机专门固化的定时器,/,计数器的特点：总结,1,、,51,子系统有,2,个,计数器、,52,子系统有,3,个,计数器,2,、每个计数器都是一个,加法,计数器。,3,、每个计数器都可定义为,8bit,、,13bit,、,16bit,等,4,种工,作方式，以方便在不同的环境下使用。,4,、每个计数器都可以,置初值,，每来一个脉冲,+1,。,5,、每个计数器都可以选择计数源，内部或外部。,6,、当选择内部振荡源，由于已知频率，所以可以当定,时器，计数频率固定为振荡频率的,12,分频,。,7,、当选择外部脉冲，由于频率未知，可用内部振荡频,率去测量，最大计数脉冲为振荡频率的,24,分频,。,39,作业,1,、,8051,单片机内有几个定时器,/,计数器？每个定时器,/,计数器有几种工作方式，如何选择？,2,、定时器工作在方式,2,有什么特点？适用于什么场合？,3,、假定单片机的晶振频率为,6MHz,，使用定时器,0,以定时方法在,P1.0,输出周期为,400us,，占空比为,10:1,的矩形脉冲，以定时工作方式,2,编程实现。,4,、假定单片机的晶振频率为,12MHz,，利用定时器,T0,（工作方式,2,）在,P1.1,引脚上输出周期为,0.4ms,的方波信号，采用中断方式实现。,5,、假定单片机的晶振频率为,6MHz,，要求每隔,50ms,，从内部,RAM,以,30H,开始的数据区传送一个字节数据外部,RAM,以,2000H,开始的连续存储区，共传送,50,个数据。要求以定时器,T1,的工作方式,2,实现，并且数据传送在中断服务程序中完成。,40,