《第6章单片微机的定时器计数器原理及应用讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6章单片微机的定时器计数器原理及应用讲义（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 单片微机的定时器/计数器原理及应用,南京邮电大学 电气工程系,本章简介,2,6.1 概述 6.2 定时器/计数器T0、T1 6.3 监视定时器（看门狗）T3 6.4 定时器/计数器的应用编程,3,6.1 概述,定时或计数(数据定时采样、外部事件技术) 1硬件法 定时功能完全由硬件电路完成，不占用CPU时间 2软件法 软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时。牺牲了CPU的时间,4,3可编程定时器计数器 通过软件编程来实现定时时间的改变 通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能 80C51：16位的T0和T1 80C51系列的部分产品（如Philips公司的80C552）中：作看门狗的
2、8位定时器T3,5,定时器计数器的核心：加1计数器 基本功能：计数加1 计数是对T0、T1 引脚上输入的负跳变进行计数增l 定时是对单片微机内部的机器周期进行计数，从而得到定时 波特率发生器80C51的定时器/计数器还可用作串行接口的波特率发生器,6,6.2 定时器计数器T0、T1,定时器/计数器T0、T1的内部结构框图,7,6.2.1 与T0、T1有关的特殊功能寄存器,1. T0、T1 的方式寄存器TMOD,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,T1,T0, GATE：门控位 GATE=1：(INT0=1)(TR0=1)共同启动T0 (INT1=1)(TR1=1)共同启动T1 GA
3、TE=0：仅由TR0和TR1置位来启动T0和T1,8, CT：功能选择位 C/T=0：定时器 计数输入信号：内部时钟脉冲 每个机器周期使计数器的值增1 计数速率：振荡频率的112, C/T=1：计数器 计数输入信号：通过引脚T0和T1的外部信号 在S5P2期间，CPU采样，若遇负跳变，则计数增1,9, M1、M0：工作方式选择位,10,2. T0、T1 的控制寄存器TCON（跟中断控制？）,TF0：T0的溢出标志,TR0：T0的运行控制位,TR1：T1的运行控制位,TF1：T1的溢出标志,复位后，TCON的所有位均清0,11,3. T0、T1 的数据寄存器 由TH1、TL1和TH0、TL0寄存
4、器所组成 复位后，这4个寄存器全部清零,4. 定时器/计数器中断 中断允许寄存器IE 中断矢量 中断优先级寄存器IP,12,6.2.2 T0、T1 的工作方式,1. 方式0 13位定时器/计数器,方式0时，T0、T1的逻辑结构图,TLx低五位溢出，向THx进位,计数溢出时，TFx置位,13,2. 方式1 16位定时器/计数器,方式1时，T0、T1的逻辑结构图,14,3. 方式2 定时常数自动重装载的8位定时器/计数器,方式2时，T0、T1的逻辑结构图,计数寄存器,计数常数寄存器,溢出时，TFx置位、重装载,15,注： 重新装入不影响THx的内容 可实现每隔预定时间发出控制信号 方式2适合于作为
5、串行口波特率发生器使用,16,4. 方式3,一个8位定时器计数器TL0,一个 8位定时器TH0,T0,T1：停止计数,17,方式3时，T0的逻辑结构图,TL0占用了T0的GATE、INT0、TR0、T0引脚 以及TF0和T0的中断矢量等,TH0占用了T1的TR1、TF1和T1的中断矢量,18,方式3时，T1的逻辑结构图,T0方式3时，T1仅能作为波特率发生器或不用中断的地方,19,6.3 监视定时器(看门狗)T3,可强迫单片机进入复位状态，从硬件或软件故障中解脱出来,20,8位定时器T3每隔时间t加1： t=122048/fosc 当晶振为12MHz时，t为2.048ms T3的控制：EWPC
6、ON PCON的格式：,WLE ：看门狗定时器允许重装标志，置位时，定时器T3 被软件重装,EW ：看门狗定时器允许，低电平有效。,21,在T3溢出时，复位8XC552，并产生复位脉冲输出至复位引脚RST 为防止系统复位，必须在定时器T3溢出前，通过软件对其进行重装 首先要确定系统能在不正常状态下维持多久，这段时间就设定为监视定时器的最大间隔时间。 T3中装入0：监视时间间隔最长 装入值为FFH：监视时间间隔最短 如果发生软件或硬件故障，将使软件对定时器T3重装失败，从而T3溢出导致复位信号的产生,22,例：watchdog使用的一段程序如下： T3 EQU 0FFH ；定时器T3的地址 PC
7、ON EQU 87H ；电源控制寄存器PCON的地址 WATCH_INTV EQU 156 ；看门狗的时间间隔(2.048100ms) 插在用户程序中对看门狗需要重新装入的地方： LCALL WATCHDOG；调用看门狗服务子程序 WATCHDOG：ORL PCON，10H ；允许定时器T3重装 MOV T3，WATCHINTV ；装载定时器T3 RET,23,6.4 定时器/计数器的应用编程, 定时器计数器溢出率的计算 定时器计数器运行前，在数据寄存器中预先置入的常数，称为定时常数或计数常数TC 其中： t：定时时间； Tc：机器周期 fosc：晶体振荡器频率； L：计数器的长度。,6.4.
8、1 定时器的应用,24,T0及T1： 方式0 L=13 2138 192 方式1 L16 21665 536 方式2 L8 28256 TC：定时器计数器初值，即定时常数或计数常数。 定时时间的倒数即为溢出率，即：,25,根据要求的定时时间t、设定的定时器工作方式(确定L) 及晶体振荡频率fosc，可计算出TC值(十进制数)，再将其转换成二进制数TCB，然后再分别送入THi、TLi。,26,对于T0、T1： 方式0时：TCB=TCHTCL，TCH：高8位，TCL：低5位 MOV THi，TCH ；送高8位 MOV TLi，TCL ；送低5位(高3位为0) 方式1时：TCB=TCHTCL，TCH
9、 ： 高8位，TCL： 低8位 MOV THi，TCH ；送高8位 MOV TLi，TCL ；送低8位。 方式2时：TCB 8位重装载 MOV THi，TCB ；送高8位 MOV TLi，TCB；送低8位。,27,例 要求在 P1.0引脚上产生周期为2 ms的方波输出,已知晶体振荡器的频率为fosc=6MHz。可使用T0作定时器，设为方式0，设定1ms的定时，每隔1ms使P1.0引脚上的电平变反 (1) 解：定时常数计算 振荡器的频率fosc6MHz，机器周期为2s，方式0计数器长度L13(2138 192)，定时时间 t1ms0.001s 定时常数：,28,TC为76921E0CH， 二进制
10、数TCB0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 B，取低13位，其中高8位TCHF0H，低5位为TCL0CH.计数长度为1E0CH=7692，定时为(81927692)2s=0.001S TMOD的设定,29,( 2) 编 程 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH ；T0中断矢量 AJMP INQP ORG 0030H MAIN： MOV TMOD，00H ；设T0为定时器方式0 MOV TH0，0F0H ；写定时常数(定时1ms) MOV TL0，0CH,30,SETB TR0 ；启动 T0 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；开
11、放CPU中断 AJMP $ ；定时中断等待 ORG 2000 H ；T0中断服务程序 INQP：MOV TH0，0F0H ；重写定时常数 MOV TL0，0CH CPL P10 ；P10变反输出 RETI ；中断返回,31,6.4.2 计数器的应用,当TMOD寄存器中C/T位设置为“1”时，作为计数器使用，可对来自单片微机引脚T0或T1上的负跳变脉冲进行计数，计数溢出时可申请中断，也可查询溢出标志位TFx。 例假如一个用户系统已使用了两个外部中断源，即INT0和INT1，用户系统要求从P1.0引脚上输出一个5kHz的方波，并要求采用定时器/计数器作为串行口的波特率发生器，另外还需要再增加一个外
12、部中断源。,32,把T0设置为方式3， 把T0作为外部中断源，TL0设置为计数器，计数器的定时常数设为FFH，相当于一个边沿触发的外部中断源。 而在T0方式3下，TH0只能做8位定时器，用来产生5KHz方波的定时。 当T0设置为方式3之后，T1就作为串行口的波特率发生器，设为方式2。 由P1.0引脚上输出5kHz频率的方波，而方波周期为200s，则要求定时时间为100s，若采用12MHz的晶体振荡器，则机器周期为1s。,33,计算时间常数： (28TC)1s100s TC256100156 编程： ORG 0000H SJMP MAIN ORG 000BH AJMP TL0INT ；TL0中断
13、入口 ORG 001BH AJMP TH0INT ；TH0中断入口,34,ORG 0030H MAIN： MOV TMOD，#27H ；设T0为方式3，TL0为计数 ；器方式，TH0为定时器方式， ； T1作波特率发生器，方式2 MOV TH0，#156 ；TH0定时常数 MOV TL0, #0FFH ；TL0计数常数 MOV TL1，#BAUD ；BAUD根据波特率算出 MOV TH1，#BAUD MOV TCON，#55H ；置TR0和TR1为“1”，启 ；动TL0和TH0,35,SETB ET0 ；允许TL0中断 SETB ET1 ；允许TH0中断 SETB EA ；允许CPU中断 SJ
14、MP $ ；中断等待 ORG 0100H TL0INT： MOV TL0，#0FFH ；重置计数长度 (中断处理) RETI TH0INT： MOV TH0，#156 ；重置定时常数 CPL P1.0 ；P1.0引脚输出方波 RETI,36,6.4.3 门控位GATE的应用,定时器实际记录的时间就是相应INTx引脚上高电平的持续时间 通过反相器可以测低电平的持续时间,若GATE=1且TRx=1，当INTx=1时，定时器才工作,6.4.4 运行中读定时器/计数器,37,80C51可以随时读写计数寄存器TLx和THx (x为0或1) ，用于实时显示计数值等。 办法是：先读THx，后读TLx，再重读THx，若两次读得的THx值是一样的，则可以确定读入的数据是正确的；若两次读得的THx值不一致，则必须重读。,38,习题5,
