第5章_定时器09.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,第,5,章,定时,/,计数器,教学目的：了解,80C51,系列单片机内部定时器,/,计数器、串行口和中断系统的结构与工作原理；能够对他们编程、应用。,教学重点：,1.,定时,/,计数器的工作原理；,2.,定时,/,计数器的控制方法。,教学难点：,1.,定时,/,计数器,2,的工作方式；,2.,定时,/,计数器的应用。,5.1,定时,/,计数器,T0,、,T1,概述,5.1.1,定时,/,计数器,T0,、,T1,的结构,图,5-1 80C51,定时器,/,计数器,T0,、,T1,原理结构框图,80C51,单片机内部有两个,16,位的可编程定时计数器,T0,、,T1,，,其组成如图,6,1,。可编程是指其功能如工作方式、定时时间、量程、启动方式等均可由指令来确定和改变。,有,6,个,8,位寄存器用于,T0,、,T1,的控制与管理，其访问地址依次为,8AH,8DH,，每个寄存器均可单独访问。,16,位的,T0,、,T1,寄存器是用于存放定时或计数初值与当前值的，两个特殊功能寄存器,TCON,和,TMOD,是用于管理与控制定时计数器 工作的。,5.1.2,定时,/,计数器的原理,16,位的定时计数器实质上是一个加,1,计数器，其控制电路受软件控制、切换。通过软件可以设置为,4,种工作方式（详见,5.3,节），每种方式都可以用作定时或者计数。不同的工作方式，计数器长度分别为：,16,位、,13,位和,8,位。,当选择定时器工作方式时，对片内振荡器的,12,分频信号计数，实现定时；当选择计数器工作方式时，对引脚,Ti,端的事件计数。,当计数溢出时，标志位,TFi,置位，并可以请求中断。,5.2,定时,/,计数器的控制方法,5.2.1,定时计数器寄存器,1,）工作方式寄存器,TMOD,：,设置定时器,/,计数器的工作方式及控制模式，,TMOD,在,SFR,的字节地址为,89H,。,M1 M0,工作方式,功能描述,0 0,方式,0,13,位计数器,0 1,方式,1,16,位计数器,1 0,方式,2,自动再装入,8,位计数器,1 1,方式,3,定时器,0:,分成两个,8,位计数器,定时器,1:,只能工作在方式,0,、,1,、,2,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IE0,控制寄存器,TCON,：,控制定时器的启、停和定时器的溢出标志。,TCON,在,SFR,的字节地址为,88H,，,可位寻址。,2,）定时,/,计数器控制寄存器,TCON,位,7 TF1,定时器,1,溢出标志。,位,6 TR1,定时器,1,运行控制位。,位,5 TF0,定时器,0,溢出标志。,位,4 TR0,定时器,0,运行控制位。,位,3 IE1,外部中断,1,请求标志。,位,2 IT1,外部中断,1触发方式选择位。,位,1 IE0,外部中断,0,请求标志。,位,0 IT0,外部中断,0,触发方式选择位。,5.2.2,定时,/,计数器的初始化与启动,初始化步骤一般如下：,1,）确定工作方式,对,TMOD,赋值。,2,）预置定时或计数的初值,可直接将初值写入,TH0,、,TL0,或,TH1,、,TL1,。,3,）根据需要开放定时,/,计数器的中断,直接对,IE,寄存器的定时器中断位赋值。,在对,T0,和,T1,初始化后，即可准备启动定时,/,计数器工作。,5.2.3,定时,/,计数器初值的确定方法,现假设最大计数值为,M,，那么各方式下的,M,值如下：,方式,0,：,M,2,13,8192方式,1,：,M,2,16,65536,方式,2,：,M,2,8,256,方式,3,：定时器,0,分成两个,8,位计数器，所以两个,M,均为,256,。,因为定时,/,计数器是做“加,1”,计数，并在计满溢出时产生中断，因此初值,X,可以这样计算：,X,M,计数值,举例说明,如果,80C51,时钟频率为,6MHz,，要求产生,1ms,的定时。,则初值,X,M,计数值,65536,500,65036,FE0CH,。,通过对,M1,、,M0,位的设置，,T0,可选择,4,种工作方式,T1,可选择,3,种工作方式。本节将介绍这,4,种工作方式的结构、特点及工作过程。,5,3,定时器,T0,、,T1的工作方式,方式,0,和方式,1,：结构和工作,原理,基本相同,，只是,方式,0,为,13,位计数器方式，方式,1,为,16,位计数器方式。,图,5-2 T0,（或,T1,）方式,1,结构,方式,2,：计数常数可自动再装入的,8,位计数器方式。,图,5-3 T0,（或,Tl,）方式,2,结构,方式,3,：,T1,作波特率发生器，,T0,可以构成两个独立的计数器。,图,5-4 T0,方式,3,结构,（,a,）,T1,方式,1(,或方式,0),（,b,）,T1,方式,2,图,5-5 T0,方式,3,下的,T1,结构,定时器,/,计数器的复位状态：工作方式,0,、选择内部启动、计数器停止工作、溢出中断标志清零。,定时器,/,计数器的初始化：对,TMOD,赋值确定工作方式；预置定时或计数的初值；根据需要开放定时器,/,计数器的中断；启动定时,/,计数器工作。,计数器初值最大计数值 要求的计数值,定时时间,=,（,最大计数值,计数器初值）,机器周期,计数的“飞读”：解决计数器工作过程中，正确读取计数值的问题，避免由于低位计数器的溢出而导致读数的粗大误差。以定时器,T0,为例：,RP,：,MOV A,，,TH0,；,读,TH0,MOV R0,，,TL0,；,读,TL0,CJNEA,，,TH0,，,RP,；,比较两次读得的,TH0,，,不等则重读,MOV R1,，,A,RET,例,1,、在,P1,.,1,端口输出周期为,2ms,的方波，晶振,f,OSC,6MHz,。,解：采用,T0,的,定时功能，对,P1,.,1,端口每隔,1ms,取反一次即可得到周期为,2ms,方波。,定时器的初始化：,TMOD,的设定：工作方式,1,（,M1M0=01),T0,为定时器（,C/T=0),，,内部,TR0,控制启动（,GATE=0,）,所以,TMOD=01,计数器初值计算：,定时时间,=,（最大计数值 计数器初值）,机器周期,即：,1000,s,=,（,65536,计数器初值,）,12,6,1,s,得：,计数器初值,=65036=FE0CH,5,4,定时器,T0,、,T1,应用举例,采用查询方式的源程序：,ORG 2000H,MOV TMOD,，,#01H,MOV TL0,，,0CH,；给,TL0,置初值,MOVTH0,，,0FEH,；给,TH0,置初值,SETB TR0,；,启动,T0,LP1,：,JBC,TF0,，,LP2,；,查询计数溢出否,AJMP LP1,LP2,：,MOV TL0,，,0CH,；重新设置计数初值,MOV TH0,，,0FEH,CPL P1,.,1,；,输出取反,AJMP LP1,；,重复循环,例,2,、利用,T0,门控位测试引脚上出现的正脉冲宽度。已知晶振频率为,12MHz,，,将所测得值高位存入片内,71H,单元，低位存入片内,70H,单元。,解：测量,INT0,端口正脉冲宽度，就是由,INT0,控制定时器的启停，这时计数器内部的控制位应设置,GATE=1,TR0=1,，,且,T0,工作于定时器方式,l,（,16,位计数器）。为保证测量结果的正确性，,应在,INT0,为低电平时，才置,TR0,为,1,，当,INT0,变为高电平时，就启动计数,当再次变低时，停止计数。此时计数值乘以机器周期即是被测正脉冲的宽度。测量过程如下：,ORG 200H,MOVTMOD,09H,；,设,T0,为方式,1,，,GATE,1,。,MOVTL0,，,00H,MOVTH0,00H,MOVR0,，,70H,JBP3.2,，；等,P3.2,变低,SETB TR0,；,启动,T0,准备工作,JNB P3.2,，；,等待,P3.2,变高,JB P3.2,，；,等待,P3.2,再次变低,CLR TR0,；,停止计数,MOV,R0,，,TL0,；,存放计数的低字节,INC R0,MOV,R0,TH0,；,存放计数的高字节,SJMP,5,5,定时,/,计数器,T2,5.5.1 T2,的寄存器,1,）,T2CON,控制寄存器,TF2,EXF2,RCLK,TCLK,EXEN2,TR2,C/T2,CP,RL2,位,7 TF2 T2,的溢出中断标志。,位,6 EXF2 T2,外部中断标志。,位,5 RCLK,串行口接收时钟选择位。,位,4 TCLK,串行口发送时钟选择位。,位3 EXEN2 T2,的外部允许控制位。,位,2 TR2 T2,的计数控制位。,位,1 C,T2,定时器或计数器功能选择位。,位,0 CP,RL2,捕捉或常数重装方式选择位。,2,）方式控制寄存器,T2MOD,X,X,X,X,X,X,T2OE,DCEN,位,7,位,2,无作用，可为任意值。,位,1,T2OE,T2,的输出允许位,。,位,0,DCEN,T2,加,1/,减,1,计数允许位,。,5.5.2,定时器,T2,的工作方式,T2,共有,4,种工作方式，分别为：捕捉方式、常数自动重装入方式、波特率发生器方式和时钟输出方式。其中,16,位捕捉方式和,16,位常数自动重装入方式通过设置均可选择定时,/,计数功能。,1.16,位自动重装入方式,16,位常数自动重装入是指在满足某规定条件时，,RCAP2L,和,TCAP2H,中存放的计数初值可自动重新装入,TL2,和,TH2,中。当,CP,=0,时，选择自动重装入方式。根据,DCEN,位所选择的计数状态，自动重装入操作又可分为以下,2,种情况：,1),加,1,计数方式,当,DCEN=0,时，,T2,为自动加,1,计数方式，它的结构原理如图,5,8,所示。,图,5,8,定时器,T2,的,16,位自动重装入方式（,DCEN=0,）,2),加,1/,减,1,计数方式当,DCEN=1,时，,T2,为加,1/,减,1,计数方式，它的结构原理如图,59,所示。,图,5,9,定时器,T2,的,16,位自动重装入方式（,DCEN=1,）,2,）自动捕捉方式,当,CP,1,时，,T2,除可用于定时计数外，还可工作于捕捉方式，它的,16,位捕捉方式的结构原理如图,5,10,所示。,图,5,10,定时器,T2,的捕捉方式结构图,图,5,10,定时器,T2,的捕捉方式结构图,3,）波特率发生器方式,T2,还可作串行口的波特率发生器。由控制寄存器,T2CON,中的控制位,RCLK,1,或,TCLK,1,确定它的串行口波特率发生工作方式。,在方式,1,和方式,3,时，波特率由定时器,2,的溢出速率确定，由下式计算：,波特率发生器的结构原理图如图,5-11,所示。,图,5,11,定时器,T2,的波特率发生器方式结构图,4,）可编程时钟输出方式,定时器,2,通过编程可以从,P1.0,引脚输出占空比为,1:1,的时钟信号。原理图如图,5-12,所示。输出的时钟频率取决于振荡器频率和定时器,2,捕获寄存器（,RCAP2H,、,RCAP2L,）的重装载数值，计算公式如下：,时钟输出频率,=,图,5,12,定时器,T2,的可编程时钟输出方式原理,5,5,3,应用例题,利用,T2,的捕捉功能测试外部输入引脚,T2EX,（,P1.1,）上的正脉冲宽度，捕捉到后，用,P1.7,脚报警提示，使与,P1.7,脚相接的二极管灯亮。脉冲宽度值分别存放在内存单元,60H,、,61H,中。,本例题的硬件连接电路见图,5,13,。,图,5,13,硬件连接示意图,程序清单如下：,T2CON EQU 0C8H,RCAP2L EQU 0CAH,RCAP2H EQU 0CBH,TL2 EQU 0CCH,TH2 EQU 0CDH,TR2 BIT 0CAH,EXF2 BIT 0CEH,TF2 BIT 0CFH,ORG 0000H,LJMP MAIN,ORG 002BH,；定时器,2,中断入口地址,LJMP T2T,；转定时器,2,中断服务程序,ORG 0030H,MAIN:MOV IE,，,0A0H,；,CPU,和,T2,开中断,JB P1.1,$,；等待信号变低,MOV T2CON,#00001001B,；设,T2,为捕捉工作方式,JNB P1.1,$,；等待信号变高,MOV TH2,#0,；清,T2,定时器,MOV TL2,#0,SETB TR2,；启动,T2,开始工作,SJMP$,；等待,ORG 100H,T2T:CLR TR2,；停止,T2,工作,MOV 60H,RCAP2L,；取捕捉寄存器的低,8,位,MOV 61H,RCAP2H,；取捕捉寄存器的高,8,位,CLR P1.7,；报警灯亮,CLR EXF2,；清中断标志位,CLR EA,RETI,END,5,6,监视定时器,WDT,5,6,1 WDT,的功能及应用特点,WDT,的主要用途是当程序运行出现“死机”即“死循环”时，能通过复位的方法使,CPU,退出“死循环”。,通过软件编程使单片机在正常运行时不断给它发“清零”信号，使,WDT,不会产生溢出。如果单片机出现“死机”即“死循环”，则,WDT,不能按时收到“清零”信号，当,WDT,计时到设定时间就会产生溢出信号使,RST,引脚出现正脉冲，此时单片机复位，程序恢复正常运行，,WDT,停止计数。,5,6,2,辅助寄存器,AUXR,AUXR,的各位格式如下：,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,WDIDLE DISETO,DISALE,各位功能如下：,位,7,位,5,和位,2,位,1,均为无用位。,位,4 WDIDLE WDT,在空闲方式下的选择位。,当,WDIDLE=0,，空闲方式期间,WDT,继续计数；,当,WDIDLE=1,，空闲方式期间,WDT,停止计数。,位,3 DISETO,位,复位输出控制位。,当,DISETO=0,，在,WDT,时间到后，复位引脚输出一个髙电平脉冲；,当,DISETO=1,，复位引脚始终为输入状态。,位,0 DISALE,位,ALE,引脚控制位。,当,DISALE=0,，,ALE,引脚输出一个不变的,6,分之一的时钟振荡频率；,当,DISALE=1,，,ALE,引脚仅在执行,MOVX,或,MOVC,指令时，才输出时钟振荡频率。,