单片机第3章-2..

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1、郑州大学,3.3 MCS-51单片机的定时器/计数器,3.3.1 定时器/计数器 1基本概念 （1）计数：计数是指对外部事件的个数进行计量。其实质就是对外部输入脉冲的个数进行计量。实现计数功能的器件称为计数器。 （2）定时：8051单片机中的定时器和计数器是一个部件，只不过计数器记录的是外界发生的事件，而定时器则是由单片机内部提供一个非常稳定的计数源进行定时的。这个计数源是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。所以定时器计数脉冲的时间间隔与晶振有关。,郑州大学,（3）定时的种类 软件定时：利用执行一个循环程序进行时间延迟。其特点是定时时间精确，不需外加硬件电路，但占用CPU时间。因此软

2、件定时的时间不宜过长。 硬件定时：利用硬件电路实现定时。其特点是不占用CPU时间，通过改变电路元器件参数来调节定时，但使用不够灵活方便。对于时间较长的定时，常用硬件电路来实现。 可编程定时器：通过专用的定时器/计数器芯片实现。其特点是通过对系统时钟脉冲进行计数实现定时，定时时间可通过程序设定的方法改变，使用灵活方便。也可实现对外部脉冲的计数功能。,郑州大学,MCS-51单片机内部有两个16位可编程的定时器/计数器，简称为T0和T1，均可作定时器用也可计数器，它们均是二进制加法计数器，当计数器计满回零时能自动产生溢出中断请求，表示定时时间已到或计数已终止。适用于定时控制、延时、外部计数和检测等。

3、 计数器：对引脚T0（P 3.4 ）和T1（P3.5.）输入的外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。 定时器：对系统晶振振荡脉冲的12分频输出进行计数。 （1）定时器/计数器的结构 组成：16位加法计数器、工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。 T0： TL0（低8位）和TH0（高8位） T1： TL1（低8位）和TH1（高8位）,2MCS-51内部定时器/计数器,郑州大学,8051单片机内部的定时器/计数器的结构如下图所示。,郑州大学,（2）控制寄存器TCON (88H),TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 I

4、T1 IE0 IT0,TF0/TF1：T0/1计数溢出标志位。可用于申请中断或供CPU查询。在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。 =1 ：计数溢出； =0 ：计数未满。 TR0/TR1：T0/1启停控制位。 =1 ：启动计数； =0： 停止计数。 IE0/IE1和IT0/IT1：用于管理外部中断（前面已介绍过）。,郑州大学,M1,M0：工作方式选择位 。 =00：13位定时器/计数器； =01：16位定时器/计数器（常用）； =10：可自动重装的8位定时器/计数器（常用）； =11：T0 分为2个8位定时器/计数器；仅适用于T0。 C/T ：定时方式/计数方式选择位。

5、= 1：选择计数器工作方式，对T0/T1引脚输入的外部事件的负脉冲计数； = 0 ：选择定时器工作方式，对机器周期脉冲计数定时。 如下页图所示。,（3）工作方式寄存器TMOD,T1,T2,郑州大学,GATE：门控位，定时器/计数器的启/停可由软件与硬件两者控制 = 0 ：软件控制，只由TCON中的启/停控制位TR0/TR1控制定时器/计数器的启/停。 = 1 ：硬件控制，由外部中断请求信号 / 和TCON中的启/停控制位TR0/TR1组合状态控制定时器/计数器的启/停。 其控制逻辑如下图所示。,郑州大学,3.3.2 定时器/计数器的工作方式,8051单片机的定时器/计数器共有四种工作模式，现以

6、T0为例加以介绍，T1与T0的工作原理相同，但方式3下T1停止计数。方式（如F0）和用户定义名称等几种方式。 1工作方式0（ M1M0=00 ，13位定时器/计数器） 由TH0的全部8位和TL0的低5位（ TL0的高3位未用）构成13位加1计数器，当TL0低5位计数满时直接向TH0进位，并当全部13位计数满溢出时，溢出标志位TF0置“1”。 2工作方式1 （ M1M0=01 ，16位定时器/计数器） 由TH0和TL0构成16位加1计数器，其他特性与工作方式0相同。 3工作方式2 （ M1M0=10 ，自动重装计数初值的8位定时器/计数器） 16位定时器/计数器被拆成两个8位寄存器TH0和TL0

7、，CPU在对它们初始化时必须装入相同的定时器/计数器初值。以TL0作计数器，而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时，TF0置“1”，同时TH0将计数初值以硬件方法自动装入TL0。这种工作方式很适合于那些重复计数的应用场合（如串行数据通信的波特率发生器）。,郑州大学,4工作方式3 （ M1M0=11 ， 2个8位定时器/计数器，仅适用于T0） TL0：8位定时器/计数器，使用T0原有控制资源TR0和TF0，其功能和操作与方式0或方式1完全相同。 TH0：只能作为8位定时器，借用T1的控制位TR1和TF1，只能对片内机器周期脉冲计数。 在方式3模式下，定时器/计数器0可以构成两个定时器或者一个定时

8、器和一个计数器。 T0方式3下的T1方式2，因定时初值能自动恢复，用作波特率发生器更为合适。,郑州大学,定时器/计数器可按片内机器周期定时，也可对由T0/T1引脚输入一个负脉冲进行加法计数。在应用时，其工作方式和工作过程均可通过程序设定和控制，因此，定时器/计数器在工作前必须先对其进行初始化，计算和设置初值。 1. 定时器T0/T1 中断申请过程 （1）在已经开放T0/T1中断允许且已被启动的前提下，T0/T1加1计满溢出时 TF0/TF1标志位自动置“1” ； （2）CPU 检测到TCON中TF0/TF1变“1”后,将产生指令：LCALL 000BH/LCALL 001BH 执行中断服务程序

9、； （3）TF0/TF1标志位由硬件自动清“0”,以备下次中断申请。,3.3.3 定时器/计数器的应用,郑州大学,2. 定时器/计数器初始化的步骤,（1）写TMOD，设置定时器/计数器的工作方式； （2）计算定时器/计数器的初值，写入TH0/TH1、TL0/TL1。 （3）设置IE、IP，以开放相应的中断和设定中断优先级。 3. 定时器/计数器的定时器/计数器范围 （1）工作方式0：13位定时器/计数器方式 最大计数值= 213 = 8192 （2）工作方式1：16位定时器/计数器方式 最大计数值= 216 = 65536 （3）工作方式2和工作方式3：8位的定时器/计数器方式因此， 最大计数

10、值= 28 = 256,郑州大学,3. 计数器初值的计算,方法：用最大计数量减去需要的计数次数。即： TC=MC 其中：TC计数器需要预置的初值； M计数器的模值（最大计数值）； 方式0时，M=213；方式1时，M=216；方式2, 3时，M=28； C计数器计满回0所需的计数值，即设计任务要求的计数值。 例如：流水线上一个包装是12盒，要求每到12盒就产生一个动作，用单片机的工作方式0来控制，则应当预置的初值为： TC = M C = 213 12=8180,郑州大学,4. 定时器初值的计算,定时时间的计算公式为： T=（MTC）T0 （或TC=MT/T0 ） 其中：T定时器的定时时间，即设

11、计任务要求的定时时间； T0计数器计数脉冲的周期，即单片机系统主频周期的12倍； M计数器的模值； TC定时器需要预置的初值。 若设初值TC=0，则定时器定时时间为最大。若设单片机系统主频为12MHz，则各种工作方式定时器的最大定时时间为： 工作方式0： Tmax=2131s=8.192ms 工作方式1： Tmax=2161s=65.536ms 工作方式2和3：Tmax=281s=0.256ms,郑州大学,例设外部有一个脉冲源。编制程序，对外部脉冲源进行计数并显示。 解：将外部计数源连到引脚T1上，可用LED将计数的值显示出来，我们用P1口连接的8个LED来显示计到的数据。 程序如下： ORG

12、 0000H AJMP START ; 转入主程序 ORG 0030H START: MOV SP, #60H ; 设置堆栈指针 MOV TMOD, #60H ; 定时器/计数器1作计数用 01100000B MOV TL1，#00H MOV TH1，#00H SETB TR1 ; 启动计数器1开始运行 LOOP: MOV A, TL1 ; 读计数器1的计数值送A MOV P1, A ; 将计数值输出到P1口，驱动LED显示 AJMP LOOP ; 转回LOOP END,5. 定时器/计数器应用举例,郑州大学,P126 例3.6 设一只发光二极管LED和8051的P1.0脚相连。当P1.0脚是

13、高电平时，LED不亮；当P1.0脚是低电平时，LED亮。编制程序用定时器来实现发光二极管LED的闪烁功能。已知单片机系统主频为12MHz。 解：设置LED每60ms闪烁1次。选择定时器/计数器0工作在方式1。此时定时器对系统主频的12分频脉冲计数。T0=1微秒， TC=M-T/T0=5536=15A0H,郑州大学,方法1：用查询方式,ORG 0000H MOV TH0，#15H AJMP START MOV TL0，#0A0H ORG 0030H SETB TR0 START:MOV SP,#60H AJMP LOOP MOV P1,#0FFH END MOV TMOD,#01H ;00000

14、001 MOV TH0，#15H MOV TL0，#0A0H SETB TR0 LOOP: JBC TF0，NEXT AJMP LOOP NEXT: CPL P1.0,郑州大学,方法2：用中断方式实现,ORG 0000H TIME0：PUSH ACC AJMP START PUSH PSW ORG 000BH CPL P1.0 AJMP TIME0 MOV TH0，#15H ORG 0030H MOV TL0，#0A0H START:MOV SP,#60H SETB TR0 MOV P1，#0FFH POP PSW MOV TMOD,#01H POP ACC MOV TH0，#15H RETI

15、 MOV TL0，#0A0H END SETB EA SETB ET0 SETB TR0 LOOP: AJMP LOOP,郑州大学,例 设置LED每1s闪烁一次。已知单片机系统主频为12MHz。 解：定时器/计数器的最长的定时是65.536ms，无法实现1s的定时。可以采用软件计数器来进行设计。,郑州大学,设计思想：定义一个软件计数器单元30H，先用定时器/计数器0做一个50ms的定时器，定时时间到了以后将软件计数器中的值加1，如果软件计数器计到了20，取反P1.0，并清掉软件计数器中的值，否则直接返回。则完成了20次定时中断才取反一次P1.0，因此定时时间就为2050=1000ms=1s。 定时器/计数器0采用工作方式1，其初值为： 21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H 电路图如下：,郑州大学,程序如下： ORG 0000H AJMP START ; 转入主程序 ORG 000BH ; 定时器/计数器0的中断服务程序入口地址 AJMP TIME0 ; 跳转到真正的定时器中断服务程序处 ORG 0030H START: MOV SP, #60H ; 设置堆栈指针 MOV P1, #0FFH ; 关发光二极管LED（使其灭