《单片机原理及应用技术 教学课件 ppt 作者 牛月兰 第6章 定时器计数器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用技术 教学课件 ppt 作者 牛月兰 第6章 定时器计数器（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第6章 AT89S51单片机的 定时器/计数器,2,定时器/计数器结构如下图所示，定时器/计数器T0由特殊功能寄存器TH0、TL0构成，定时器/计数器T1由特殊功能寄存器TH1、TL1构成。,6.1 定时器/计数器的结构,3,具有定时器和计数器2种工作模式，4种工作方式（方式0、方式1、方式2和方式3）。 TMOD用于选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。 TCON用于控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。 T0、T1不论是工作在定时器模式还是计数器模式，都是对脉冲信号进行计数，只是计数信号的来源不同。,4,计数器模式是对加在T0（P3.4）和T1（P3.
2、5）两个引脚上的外部脉冲进行计数。 定时器工作模式是对单片机的时钟振荡器信号经片内12分频后的内部脉冲信号计数。由于时钟频率是定值，所以可根据计数值可计算出定时时间。,5,用于选择定时器/计数器的工作模式和工作方式，字节地址为89H，不能位寻址，格式如下图所示。,6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD,（1）GATE门控位。 为0：仅由运行控制位TRx（x = 0,1）来控制定时器/计数器运行。 为1：用外中断引脚上的电平与运行控制位TRx共同来控制定时器/计数器运行。 （2）C/ 计数器模式和定时器模式选择位 为0：为定时器工作模式。为1：为计数器工作模式。,6,（3）M1、M0工作方式选择
3、位 M1、M0共有4种编码，对应于4种工作方式的选择，如下表所示。,7,字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H8FH。格式如下图所示。,6.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON,（1）TF1、TF0计数溢出标志位。 当计数器计数溢出时，该位置“1”。 （2）TR1、TR0计数运行控制位。 TR1位（或TR0位）= 1，启动定时器/计数器工作的必要条件。 TR1位（或TR0位） = 0，停止定时器/计数器工作。,8,6.2.1 工作方式0 M1、M0=00时，被设置为工作方式0，等效逻辑结构框图如下图所示。,6.2 定时器/计数器的4种工作方式,9,C/ 位控制的电子开关决定了定时器/计
4、数器的两种工作模式。 （1）C/ =0，电子开关打在上面位置，T1（或T0）为定时器工作模式，把时钟振荡器12分频后的脉冲作为计数信号。 （2）C/ =1，电子开关打在下面位置，T1（或T0）为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4（或P3.5）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。 GATE位状态决定定时器/计数器的运行控制取决TRx一个条件还是TRx和 x（x = 0,1）引脚状态两个条件。,10,（1） GATE = 0，A点电位恒为1，B点电位仅取决于TRx状态。TRx = 1，允许T1（或T0）对脉冲计数。TRx = 0，禁止T1（或T0）计数。 （2） GATE =
5、1，B点电位由 （x = 0,1）的输入电平和TRx的状态这两个条件来确定。当TRx = 1，且 =1时，允许T1（或T0）计数。,11,当C/=1时，定时器/计数器工作在计数状态，13位加法器对Tx引脚上的外部脉冲计数。计数值由下式确定： 当C/=0时，定时器/计数器工作在定时状态，加法计数器对机器周期脉冲进行计数，每个机器周期TLx加1。定时时间由下式确定：,12,当M1、M0=01时，定时器/计数器工作于方式1，这时定时器/计数器的等效电路逻辑结构如下图所示。,6.2.2 工作方式1,13,在工作方式1下，计数器的计数值由下式确定： 定时器的定时时间由下式确定：,14,当M1、M0为10
6、时，定时器/计数器处于工作方式2，这时定时器/计数器的等效逻辑结构如下图所示。,6.2.3 工作方式2,定时器/计数器的方式2为自动恢复初值（初值自动装入）的8位定时器/计数器。,15,该方式可省去用户软件中重装初值的指令执行时间，简化定时初值的计算方法，可以相当精确地确定定时时间。工作过程如下：,16,在工作方式2下，计数器的计数值由下式确定： 定时器的定时时间由下式确定：,17,是为增加一个8位定时器/计数器而设，使AT89S51单片机具有3个定时器/计数器。 方式3只适用于T0，T1不能工作在方式3。T1处于方式3时相当于TR1= 0，停止计数,可做串行口波特率产生器使用。 1工作方式3
7、下的T0 定时器/计数器T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0，TL0既可作计数器用，又可作定时器用，定时器/计数器T0的各控制位和引脚信号全归它使用。而TH0只能作简单的定时器使用 。,6.2.4 工作方式3,18,工作在工作方式3下的定时器/计数器T0的等效电路逻辑结构如图6-7所示。,19,2T0工作在方式3时T1的各种工作方式 一般情况下，当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0处于工作方式3时，T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。,20,（1）T1工作在方式0 定时器/计数器T1工作在工作方式0下时， T1的控制字
8、中M1、M0 = 00，T1工作在方式0，工作示意图如下图所示。,21,（2）T1工作在方式1 定时器/计数器T1工作在工作方式1下时，T1的控制字中M1、M0 = 01，T1工作在方式1，工作示意图如下图所示。,22,（3）T1工作在方式2 定时器/计数器T1工作在工作方式2下时，T1的控制字中M1、M0 = 10时，T1的工作方式为方式2，工作示意图如下图所示。,23,（4）T1设置在方式3 由于定时器/计数器T1不能工作在工作方式3，当强行把定时器/计数器T1设置为工作方式3时，定时器/计数器T1就会停止工作。,24,计数器在每个机器周期的S5P2期间，都对外部输入引脚T0或T1上的信号
9、进行采样。若前一个机器周期的采样值为1，下一个机器周期的采样值为0，则计数器加1。所以，检测一个从1到0的跳变需要两个机器周期，因此，外部输入信号的周期应大于或等于两个机器周期，也就是说外部输入信号的频率必须小于晶体振荡频率的1/24，若频率超过晶体振荡频率的1/24，则无法准确计数脉冲个数。,6.3 对外部输入的计数信号的要求,25,例6-1：若系统振荡器频率选用12MHz的频率，则可输入的脉冲信号的最高频率为多少？ 解：输入脉冲信号的频率 因此，可输入的脉冲信号的最高频率为500kHz。,26,6.4.1 工作方式1的应用 例6-2：已知单片机晶体振荡频率为12MHz，要求定时器T0工作在
10、工作方式1，在P1.0引脚上输出一个周期为250s的等宽度方波脉冲，如下图所示。,6.4 定时器/计数器的编程和应用,27,参考程序如下： ORG 0000H ;程序入口 RESET：AJMP MAIN ;转主程序 ORG 000BH ;T0中断入口 AJMP IT0P ;转T0中断处理程序IT0P ORG 0100H ;主程序入口 MAIN： MOV SP，#60H ;设堆栈指针 MOV TMOD，#01H ;设置T0为方式1定时 ACALL PT0M0 ;调用初始化子程序PT0M0 HERE： AJMP HERE ;原地循环，等待中断 PT0M0：MOV TL0，#83H ;T0初始化，装
11、初值的低8位,28,MOV TH0，#0FFH ;装初值的高8位 SETB ET0 ;允许T0中断 SETB EA ;总中断允许 SETB TR0 ;启动T0 RET IT0P： MOV TL0，#83H ;中断子程序，T0重装初值 MOV TH0，#0FFH CPL P1.0 ；P1.0的状态取反 RETI,29,查询方式参考程序如下： MOV TMOD，#01H ;设置T0为方式1 LOOP：MOV TH0，#0FFH ;T0置初值 MOV TL0，# 83H SETB TR0 ;接通T0 LOOP1：JNB TF0，LOOP1 ;查TF0，TF0 =1，T0溢出 CLR TR0 ;T0溢
12、出， 关断T0 CPL P1.0 ;P1.0的状态求反 SJMP LOOP,30,工作方式2是一个可以自动重新装载初值的8位计数器/定时器。可省去重装初值指令。 例6-4：AT89S51单片机的硬件连接图如下图所示，要求用定时器T0为工作方式2对外部脉冲进行计数。每计满20个脉冲，就使P1.0引脚外接的发光二极管的状态发生变化，由亮变暗，或反之。,6.4.2 工作方式2的应用,31,参考程序如下： ORG 0000H ;程序入口 LJMP MAIN ORG 000BH ;T0的中断入口 LJMP IT0P ;转T0中断服务程序 ORG 0100H ;主程序入口 MAIN： MOV TMOD，#
13、06H ;T0方式2,计数模式 MOV TL0，#0ECH ;T0置初值 MOV TH0，#0ECH SETB ET0 ;允许T0中断 SETB EA ;总中断允许 SETB TR0 ;启动T0,32,HERE： SJMP HERE ORG 0200H ；T0中断服务程序 IT0P： CPL P1.0 ； P1.0位取反 RETI END,33,方式3下的T0和T1大不相同。T0工作在方式3，TL0和TH0被分成两个独立的8位定时器/计数器。其中，TL0可作为8位的定时器/计数器，而TH0只能作为8位的定时器。此时T1只能工作在方式0、1或2。 一般情况下，当T1用作串行口波特率发生器时，T0
14、才设置为方式3。此时，常把定时器T1设置为方式2，用作波特率发生器。,6.4.3 方式3的应用,34,例6-7：AT89S51单片机的晶体振荡频率为6MHz，假设单片机应用系统的两个外部中断源已被占用，设置定时器/计数器T1工作在方式2，用作波特率发生器。现要求增加一个外部中断源，并控制P1.0引脚输出一个周期为400s的方波。,35,参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ;TL0中断入口，TL0使用T0的中断 LJMP TL0INT;跳向TL0中断服务程序，TL0占用T0中断 ORG 001BH ;TH0中断入口，T0为方式3时，TH0 ;使用了T1的中
15、断 LJMP TH0INT ;跳向TH0中断服务程序 ORG 0100H ;主程序入口 MAIN： MOV TMOD，#27H ;T0方式3，T1方式2定时作 ;串行口波特率发生器 MOV TL0，#0FFH ;置TL0初值 MOV TH0，#9CH ;置TH0初值,36,MOV TL1，#datal ;TL1装入串口波特率常数 MOV TH1，#datah ;TH1装入串口波特率常数 MOV TCON，#15H ;允许T0中断 MOV IE，#9FH ;设置中断允许，总中断允许， ;TH0、TL0中断允许 HERE： AJMP HERE ;循环等待 TL0INT：MOV TL0，#0FFH ;TL0中断服务处理 ;子程序，TL0重新装入初值 SETB TR1 ;开始启动TH0定时 RETI TH0INT：MOV TH0，#9CH ;TH0中断服务程序， CPL P1.0 ;P1.0位取反输出 RETI,37,工作方式控制寄存器TMOD中的门控制位GATE使定时器/计数器Tx（x=0、1）受 （x=0、1）的控制，当GATE=1，TRx=1（x=0、1）时，只有 （x=0、1）引脚输入为高电平时，Tx（x=0、1）才允许计数，因此，可以利用GATE的这个功能，测量 （x=0、1）引脚上正脉冲的宽度。下面具体介绍门控制位GATE的应用，即测量 （x=0、1）引脚
