单片机原理及应用(C语言版)-定时器

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1、第2章 MCS-51单片机定时器/计数器目 录6.1 MCS-51定时器/计数 器的结构及原理 6.2 定时器T0、T1 6.3 定时器应用举例本章主要讨论MCS-51单片机定时器/计 数器的逻辑结构和工作原理。内容主要有 MCS-51单片机定时器T0、T1的逻辑结构， 工作方式的选择和应用。本章为单片机的主要内容，也是第七章 串行口的学习的基础。第6章 MCS-51单片机的定时器/计数器6.1 MCS-51单片机定时器/计数器的结 构及原理主要内容6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构 6.1.2 MCS-51单片机定时器的工作原 理 6.1.3 定时器/计数器的控制寄存器6.1.1 M

2、CS-51单片机定时器的结构 MCS-51单片机定时器/计数器逻辑结构 图： 6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构 MCS-51主要由如下构成： 两个16位的可编程定时器/计数器：定时器 /计数器0、1。 每个定时器有两部分构成：THx和TLx 特殊功能寄存器TMOD和TCON ，主要对 T0和T1进行控制。6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构 引脚P3.5、P3.4输入计数脉冲。 定时器T0和T1是2个中断源，可以向CPU 发出中断请求。 特殊功能寄存器之间通过内部总线和控制 逻辑电路连接起来。6.1.2 MCS-51单片机定时器的工作原理 定时器/计数器T0和T1 的内部结构简

3、图如 下图所示。C/T=0中断请求振荡器TLx (8位)THx (8位)Tx12分频TFxC/T=1控制 TRx6.1.2 MCS-51单片机定时器/计数器的工作原理从上图可以看出： 定时器的实质是一个加1计数器。 C/T =0 ，为定时器方式。 计数信号由片内振荡电路提供，振 荡脉冲12分频送给计数器，每个机器周期计 数器值增1。例如：如果晶振频率为12MHz，则最高 计数频率为0.5MHz6.1.2 MCS-51单片机定时器/计数器的工作原理C/T =1 ，为计数方式。计数信号由Tx引脚(P3.4、P3.5和 P1.0)输入，每输入一有效信号，相应的 计数器中的内容进行加1。控制信号TRx

4、=1时，定时器启动。当定时器由全1加到全0时计满溢出，从0 开始继续计数，TFx=1 ，向CPU申请中 断。6.1.3 定时器/计数器的方式和控制寄存器1、T0、T1 工作模式寄存器TMOD 功能：确定定时器的工作模式。 其格式如图6-3所示：TMOD (89H)D7D6D5D4D3D2D1D0 GATE C/T M1 M0GATEC/TM1M0图6-3 定时器方式寄存器TMOD GATE外部门控制位。 GATE1，使用外部控制门。 TRx=1， P3.2（P3.3）=1时，启动定时器。6.1.3 定时器/计数器的方式和控制寄存器GATE0，不使用外部门控制计数器 C/T定时或计数方式选择位

5、。 C/T0时，为定时器 C/T1时，为计数器采样过程：CPU在每机器周期S5P2期间 ，输入信号进行采样。若前一机器周期采样 值为1，下一机器周期采样值为0，则计数器 增1，随后的机器周期S3P1期间，新的计数 值装入计数器。6.1.3 定时器/计数器的方式和控制寄存器M1、M0工作模式选择位。 如下表所示: 表6-1 定时器/计数器的工作模式M1M0工作模式功 能 00模式013位定时器/计数器 01模式116位定时器/计数器 10模式28位自动重置定时器/计数器11模式3定时器0：TL0为8位定时器/计 数器，TH0为8位定时器。 定时器1：无此方式定时器/计数器工作模式的选择方法 （1

6、）首先计算计数值N （2）确定工作模式 原则是尽可能地选择模式2 若 N 256选择模式2，否则选择模式1 （3）如果需要增加一个定时器/计数器 选择模式3。定时器/计数器初值X的计算方法 因为X + N = 28或216 所以X = 28或216-N （1）对定时器 设定时时间为tN = t/机器周期 所以X = 28或216- t/机器周期 （2）对计数器 X = 28或216- N6.1.3 定时器/计数器的方式和控制寄存器2、T0、T1的控制寄存器TCONTCON (88H)D7D6D5D4D3D2D1D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IT1IE0IT0图6-4 定时器的控制

7、寄存器 TF1、TF0：T1、T0的溢出标志位计数溢出，TFx=1。中断方式：自动清零；查询方式：软件清零。6.1.3 定时器/计数器的方式和控制寄存器TR1、TR0：T1、T0启停控制位。置1，启动定时器；清0，关闭定时器。 IE1、IE0：外部中断1、0请求标志位 IT1、IT0：外部中断1、0触发方式选择位 注意： GATE=1 ，TRx与P3.2（P3.3） 的配 合。模式1的逻辑结构及应用M1M001时，选择模式1。逻辑结构如下 页图所示。T0的结构：16位定时器/计数器。TL0：存放计数初值的低8位。TH0存放计数初值的高8位； 定时时间=(216-定时初值)机器周期 最大定时时间

8、：216机器周期6.2.2 模式1的逻辑结构及应用工作过程：当TL0计满时，向TH0进1； 当TH0计满时，溢出使TF0=1，向CPU申请 中断。6.4 定时器应用举例主要内容6.4.1 定时器的初始化 6.4.2 定时器应用举例6.4.1 定时器的初始化在使用定时器/计数器前，应首先对其进行初始 化编程。 一、定时器的初始化步骤 1、选择工作模式和工作方式。设置TMOD。 2、设置定时器的计数初值。设置THx和TLx。 3、中断设置：设置IE。 4、启动定时器。设置TCON。6.4.1 定时器的初始化二、定时器/计数器初值计算根据定时器/计数器的模式和方式，计算计数 初值。 计数器的长度为n

9、，则计数的最大值为2n 。 1、工作于定时方式 计数脉冲由内部的时钟提供，每个机器周期 进行加1。 设晶振频率为fosc，则计数脉冲的频率为 fosc/12，计数脉冲周期T=1/（fosc/12）。6.4.1 定时器的初始化如果进行定时时间为t，计数初值为X，则 ：t=（ 2n -X）12/fosc 2、工作于计数方式当工作在计数方式时，对外部脉冲计数。 利用计数器计数结束产生溢出的特性，来计 算初值X 。则有：X= 2n计数次数6.2.4 模式3的逻辑结构及应用例6-1 设单片机的振荡频率为12MHz，用 定时器/计数器0的模式1编程，在P1.0引脚产 生一个周期为1000s的方波，定时器T

10、0采用 中断的处理方式。 定时器的分析过程。 工作方式选择需要产生周期信号时，选择定时方式。定 时时间到了对输出端进行周期性的输出即可 。工作模式选择根据定时时间长短选择工作模式，选择模 式1。6.2.4 模式3的逻辑结构及应用定时时间计算：周期为1000s的方波要 求定时器的定时时间为500s，每次溢出时 ，将P1.0引脚的输出取反，就可以在P1.0上 产生所需要的方波。 定时初值计算：振荡频率为12MHz，则机器周期为1s。 设定时初值为X，（65536-X）1s=500sX=65036=0FE0CH 定时器的初值为：TH0=0FEH，TL0=0CH 6.2.4 模式3的逻辑结构及应用C语

11、言程序： #include /包含特殊功能寄存器库 sbitP1_0=P10; /进行位定义 void main( ) TMOD=0x01; /T0做定时器，模式1 TL0=0x0c; TH0=0xfe;/设置定时器的初值 ET0=1; /允许T0中断EA=1; /允许CPU中断 TR0=1; /启动定时器 while(1); /等待中断 6.2.4 模式3的逻辑结构及应用void time0_int(void) interrupt 1 /中断服务程序 TL0=0x0c; TH0=0xfe;/定时器重赋初 值 P1_0=P1_0;/P1.0取反，输出 方波 6.4.2 定时器的应用举例例6-2

12、 利用定时器精确定时1s控制LED以 秒为单位闪烁。已知fosc=12MHz。 分析：定时器/计数器在定时方式下，各个 模式最大定时时间分别为：6.4.2 定时器应用举例模式0=（8192-0）12/fosc=8.192ms 模式1=（65536-0）12/fosc=65.536ms 模式2=（256-0）12/fosc=0.256ms选择模式1。定时时间为10ms，当10ms的 定时时间到，TF1=1，连续定时100次，调用 亮灯函数；再连续定时100次，调用灭灯函数 。循环工作，即达到1s闪烁1次的效果。 1、初值计算： （65536-X）12/fosc=10ms 初值X=55536=0D

13、8F0H6.4.2 定时器应用举例#include sbit LED=P10; unsigned char i; void main() LED=0;/定义灯的初始状态为灭 TMOD=0x10;/设置定时器1工作在模式1 TL1=0xf0; TH1=0xd8;/设置定时初值 TR1=1; /启动定时器1 ET1=1;/允许定时器1中断 EA=1; i=0; while(1); void timer1_int() interrupt 3 TL1=0xf0;/定时器重装初值 TH1=0xd8; i+; if(i=100) LED=LED; i=0; 6.4.2 定时器的应用举例例6-3 利用定时器

14、T1的模式2对外部信号进行 计数，要求每计满10次，将P1.0端取反。 分析：T1工作在计数方式。脉冲数100。 模式2，模式字TMOD=0110b。 1、初值计数： 在模式2下：X= 28-100=156D=9CH 2、C语言程序： #include sbit p1_0=p10;/进行位定义6.4.2 定时器的应用举例void main ( ) TMOD=0x60;/T1工作在模式2， 计数 TL1=0xf6;/装入计数（重装）初值 TH1=0xf6; ET1=1;/允许定时器1中断 EA=1;/开中断 TR1=1 ;/启动定时器1 while(1); 6.4.2 定时器的应用举例void

15、time0_int(void) interrupt 3 /中断服务 程序 P1_0=P1_0;/取反，产 生方波 6.4.2 定时器的应用举例例6-4 某一应用系统需要对INT0引脚的正脉 冲测试其脉冲宽度。 分析：可以设置定时器/计数器0为定时方式， 工作在模式1，且置位GATE位为1，将外部需测 试的脉冲从INT0引脚输入，设机器周期为1s。6.4.2 定时器的应用举例 C语言程序： 计算脉宽和处理程序略。 #include sbit P3_2=P32; unsigned int_test( ) TMOD=0x09; TL0=0x00; TH0=0x00; while(P3_2); TR0=1;6.4.2 定时器的应用举例while(!P3_2); while(P3_2); TR0= 0; return (TH0*256+TL0); 6.4.2 定时器的应用举例例6-5 某应用系统要求通过P1.0和P1.1口 分别输出脉冲周期为200s和400s的方波， fosc=6MHz。分析：需要两个定时器。可以选择使用 定时器/计数器0，设置为定时模式，工作模式 3，分成两个8位的定时器。 1、计算定时初值。 t=（256 -X）12/fosc 初值分别为0CEH和9CH。6.4.2 定时器的应用