《《单片机原理及应用（第2版）》张兰红第7章定时器计数器及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单片机原理及应用（第2版）》张兰红第7章定时器计数器及应用（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,3.7,定时/计数技术概述,7.1,80C51单片机的定时器/计数器,7.2,定时器/计数器的应用,7.3,第7章 定时器/计数器及其应用,7.1 定时/计数技术概述,定时和计数都是利用计数器对脉冲进行计数。 定时是对周期固定的内部机器周期脉冲进行计数，定时时间为脉冲周期与脉冲个数的乘积。 计数是对外界产生的脉冲进行计数。计数器的计数方式可以是加1计数，也可以是减1计数。 在单片机控制系统中定时/计数的实现方法有3种： (1) 软件定时/计数器、 (2) 数字电路定时/计数器 (3) 可编程定时/计数器。,软件定时是靠执行一段循环程序以实现时间延迟。如本书前面 常用的void DelayM
2、S(uint xms)延时子函数： void DelayMS(uint xms) uint i,j; for(i=0; ixms;i+) for(j=0;j110;j+); ,7.1.1 软件定时/计数器,需要计数较多或定时时间较长，常使用硬件电路完成。硬件定 时/计数的特点是定时/计数功能全部由硬件电路完成，不占用 CPU的时间，但需要通过改变电路中的元件参数来调节定时时 间和计数长度，使用上不够灵活。,7.1.2 数字电路定时/计数,为了使用方便并增加单片机的功能，很多单片机内部都集成了 可编程的定时/计数器。80C51单片机内部就有可编程的定时/ 计数器，其中51子系列内部有2个，52子
3、系列内部有3个。本章 只介绍51子系列内部的定时器/计数器。,7.1.3 可编程定时/计数,7.2 80C51单片机的定时器/计数器,51子系列单片机内部有两个独立的16位可编程定时/计 数器，分别称为定时器0(简称T0)和定时器1(简称T1)。 它们可以编程选择工作于定时模式或外部事件计数模 式，此外它们的工作方式、定时时间、计数值、启动、 是否允许中断等都可以由程序设定。,定时器/计数器的内部结构框图如图7-1所示。,图7-1 定时器/计数器0、1的内部结构框图,7.2.1 定时器/计数器的结构,定时器/计数器T0、T1的工作原理图如图7-2所示。,图7-2 定时器/计数器的工作原理图,(
4、a) 定时器/计数器0(T0)工作原理图,7.2.2 定时器/计数器的工作原理,定时器/计数器T0、T1的工作原理图如图7-2所示。,图7-2 定时器/计数器的工作原理图,(b) 定时器/计数器1(T1)工作原理图,7.2.2 定时器/计数器的工作原理,1.工作方式寄存器TMOD TMOD用来选择定时器/计数器的工作模式和工作方式，字 节地址为89H，不能进行位寻址，低4位用于定时器/计数器 T0，高4位用于定时器/计数器T1，其格式如下所示：,8位分为2组，高4位控制T1，低4位控制T0。各位的含义说明如下： (1) M1、M0：工作方式选择位 定时器/计数器有四种工作方式，由M1、M0进行
5、设置，如表7-1所示。 表7-1定时器/计数器0、1的工作方式选择,(2) ：定时器/计数器工作模式选择位。 0，为定时器工作模式； 1，为计数器工作模式。 (3) GATE：门控位。 GATE=0，定时器/计数器0、1的启动计数由TCON中的TR0、TR1 控制，当TR0或TR1为1时，就可以启动定时器/计数器0或1工作。 GATE=1，定时器/计数器0、1的启动计数由TCON中的TR0、TR1 和外部中断引脚 、 一起控制。当TR0或TR1为1，同时 或 也为高电 平时，才能启动定时器/计数器0或1工作。,例7-1 若定时器T1工作于方式2计数模式，定时器T0工作于方式1定时模式，GATE
6、=0，要求设置TMOD。 解：根据TMOD各位的定义，得TMOD=01100001B=61H。,2控制寄存器TCON TCON的字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H8FH， TCON的格式如下：,低4位与外部中断有关，已在第6章中介绍，高4位的功能如下： (1) TF1：定时器/计数器T1溢出中断请求标志位。 定时器/计数器T1计数溢出后，硬件自动将TF1置1。使用查询方式 时，查询到TF1=1后，应该及时用软件方法将TF1清0。使用中断方 式时，CPU响应中断后，进入中断服务程序后由硬件自动将TF1清0。 (2) TR1：定时器/计数器T1的运行控制位。TR1=1，启动定时器/计 数器
7、工作；TR1=0，停止定时器/计数器工作。 (3) TF0：定时器/计数器T0的溢出中断请求标志位，其功能与TF1类 似。 (4) TR0：定时器/计数器T0的运行控制位，其功能与TR1类似。,3. 定时器/计数器的工作模式选择 定时器/计数器的工作模式选择由 决定，如图7-3所示,位控制的电子开关S1决定了定时器/计数器的工作模式，电子 开关打在上面 0，电子开关打在下面 1。 0时为定时器工作模式，以系统晶振频率12分频后的信号， 即Tcy信号作为计数器基准信号。 1时为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4引脚上的外部输入 脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。,4. 定时器/计数器的运行
8、控制 定时器/计数器的运行控制如图7-4所示，电子开关S2闭合时 定时器/计数器启动计数，S2断开时定时器/计数器停止计数 。电子开关S2由门控位GATE、运行控制位及外部中断输 入引脚 共同控制。,当门控位GATE=0时，或门A输出为1，定时器/计数器T0启动运行受 TR0一个条件控制。当门控位GATE=1时，定时器/计数器T0启动运行 受TR0和外部中断0引脚 的状态两个条件控制。此时，定时器T0的运 行情况如表7-2所示。 表7-2 GATE=1时，与门B输出与定时器T0的运行情况,定时器/计数器的工作方式有4种，由TMOD中的M1M0控制。 1. 方式0 当TMOD的M1M0=00时，
9、定时器/计数器工作于方式0，为13位 的定时器/计数器方式。由TL0的低5位和TH0的高8位构成13位 的计数器，如图7-5所示。TL0低5位计数溢出则向TH0进位， TH0计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TF0。,7.2.3 定时器/计数器的工作方式,单片机内部的定时器/计数器为加法计数器，假设N是计数值，x 为计数初值，n为定时器/计数器的位数，它们之间的关系如下： N=2n-x 如果定时器/计数器工作于定时器工作模式，晶振频率为fosc， 要求的定时时间为T，则机器周期Tcy为12/fosc，定时时间、计 数初值和机器周期的关系如下： T(2n-x)Tcy,方式0中初值x的设置范围：
10、08191(0213-1)，TH0、TL0从初值 开始加法计数，直至溢出，所以设置的初值不同，定时时间或 计数值也不同。因此方式0工作时计数值和定时值分别为： N= 213-x =8192-x T(2n-x)Tcy= (8192-x )Tcy,由于为加1计数器，当x取为8191时，计数值最小，为1；当x取 为0时，计数值最大，为8192。因此方式0的计数范围为： 18192，定时范围：(18192)Tcy。 注意：方式0加法计数器TH0溢出后，必须用程序重新对TH0、 TL0设置初值，否则下一次TH0、TL0将从0开始加法计数。,例7-2 已知晶振频率fosc=12MHz，要求定时器0产生1m
11、s的定时时间，问送入TH0和TL0的计数初值各为多少？试对定时器进行初始化编程。 解：由于晶振频率为12MHz，所以机器周期Tcy=1s，定时器0选用方式0时最大定时时间为8192s，即8.192ms，而题目要求的定时时间为1ms，小于8.192ms，所以可以选用方式0。 (1) 计算TH0、TL0的计数初值 T=(2n-x)Tcy(213-x)1s =1ms=1000s， 所以x=8192-1000=7192=1C18H=00011100 00011000B，取其低 13位，放入TH0和TL0，则TH0=E0H，TL0=18H。,(2) TMOD寄存器初始化 根据题目要求，GATE (TMO
12、D.3)=0， (TMOD.2)=0，M1 (TMOD.1)=0，M0 (TMOD.0)=0，定时器/计数器1没有使用，相应的各个位随意状态，均取为 0，则(TMOD)=00H。 (3) 初始化程序 void init_time0(void) TMOD=0x00; /设置T0为定时器模式，工作在方式0 TH0=0xE0; TL0=0x18; TR0=1; / 启动T0 方式0是13位定时器/计数器，目的是为了兼容早期的MCS-48单片机，计数 初值有高8位和低5位构成，确定初值比较麻烦，所以在实际应用中已应用不多。,2. 方式1 当TMOD的M1M0=01时，定时器/计数器工作于方式1，工作于
13、 16位的定时器/计数器方式。由8位TL0和8位TH0构成16位计数 器，如图7-6所示。TL0计数溢出则向TH0进位，TH0计数溢出 则置位TCON中的溢出标志位TF0。,方式1和方式0的差别仅在于计数器的位数不同，方式1是16位定 时器/计数器，由TH0高8位和TL0低8位构成，方式0是13位定时 器/计数器。 方式1中初值x的设置范围：065535(0216-1)，TH0、TL0从初 值开始加法计数，直至溢出。选择方式1工作时计数值和定时值 分别为： N= 216-x=65536-x T(216-x) Tcy =(65536-x )Tcy,当x取为65535时，计数值最小，为1；当x取为
14、0时，计数值最 大，为65536。因此方式1的计数范围为：165536，定时范围： (165536)Tcy。 注意：方式1加法计数器TH0溢出后，必须用程序重新对TH0、 TL0设置初值，否则下一次TH0、TL0将从0开始加法计数。,例7-3 已知晶振频率fosc=12MHz，要求定时器0产生10ms的定时时间，试对定时器进行初始化编程。 解：由于晶振频率为12MHz，机器周期Tcy=1s，选用方式0时最大定时时间8.192ms，选择方式1时，最大定时时间为65.536ms，要求的定时时间为10ms，所以不能选择方式0，只能选用方式1。 (1) 计算TH0、TL0的计数初值 由于晶振频率为12
15、MHz，所以机器周期Tcy=1s，则定时时间为： T=(2n-x)Tcy(216-x)1s =10ms， 所以x=65536-10000=55536=D8F0H 即TH0=D8H，TL0=F0H，或者TH0=55536/256，TL0=55536%256,(2) TMOD寄存器初始化 根据题目要求，GATE (TMOD.3)=0， (TMOD.2)=0，M1 (TMOD.1)=0，M0 (TMOD.0)=1，定时器/计数器1没有使用，相应的各个位状态随意，均取为 0，则(TMOD)=01H。 (3) 初始化程序 void init_time0(void) TMOD=0x01; /设置T0为定时
16、器模式，工作在方式1 TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TR0=1; / 启动T0 ,3. 方式2 当TMOD的M1M0=10时，定时器/计数器工作于方式2，工作于 8位自动重装初值的8位定时器/计数器方式。方式2计数器构成 如图7-7所示，TL0作为8位计数器使用，TH0作为初值寄存器 用，TL0计数溢出后，将TF0置1，同时发出自动重装初值的信 号，使三态门打开，将TH0中初值自动送入TL0，使TL0从初值 开始重新计数。,方式2中初值x的设置范围：0255 (028-1)，TL0从初值开始加 法计数，溢出后TH0中初值重新置入TL0。方式2工作时计数值 和定时值分
