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1、第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,第8章 定时器计数器,8.1 概述 8.2 定时/计数器的结构和工作原理 8.3 定时/计数器的控制 8.4 定时/计数器的功能扩展,实现定时常用的三种方法:,软件定时 不可编程的硬件定时 可编程芯片定时,8.1 概述,1. 软件定时,执行指令序列所花费的时间来构成一定的时间间隔，从而达到定时的目的。 例如： mov r0,50H delay:nop djnz r0, delay 优点：不需要专门的硬件设备。 缺点：浪费了宝贵的CPU资源，效率低。,2.不可编程
2、的硬件定时,如555电路，外接必要的元器件，即可构成硬件定时电路。但硬件连接好后，定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。,通过对系统时钟脉冲的计数实现的，易用软件来确定和修改，使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用时，需另外扩展。,3.可编程芯片定时,单片机内部有2个16位的定时/计数器：使用灵活，编程方便。优先选用,第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,定时/计数器的结构,加1计数器（高8位、低8位） TMOD，工作方式设置；TCON，启动、停
3、止及设置溢出标志。,定时/计数器的工作原理,计数器脉冲来源： 来自外部脉冲源或系统时钟振荡器 T0或T1引脚引入外部事件脉冲信号，当检测到电平由高跳变到低时，计数器加1.,计数值：溢出时计数器值计数初值。,计数器全1时，再输入1个脉冲就回零，并发生溢出（TCON中TF0或TF1置1）， 发中断请求。,计数模式，对外部事件脉冲计数。,定时器脉冲来源 ： 来自内部时钟脉冲,定时模式，对内部机器周期计数。 定时时间 t 计数值N x Tcy,定时方式 ： MCS-51主频为12MHz，机器周期为1s，即12MHz晶振时，每1s定时寄存器完成加1操作。,第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时
4、/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,8.3.1 控制寄存器TCON,TCON (88H),TFx: 定时器的溢出标志位 = 0， 计数未满 = 1 ，计数溢出 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。,8.3 定时/计数器的控制,TMOD：工作方式；TCON控制启动和中断申请。,TCON (88H),TRx: 定时器运行控制位 =0 ，停止计数 =1 ，启动计数；,低4位与外部中断有关。,各标志位的功能： （1）IT0选择外部中断请求0为跳沿触发方式还是电平触发方式： IT0=0，为电平触发方式。 IT0=1，为跳沿触发方式
5、。可由软件置“1”或清“0”。 （2）IE0外部中断请求0的中断请求标志位。 IE0=0，无中断请求。 IE0=1，外部中断0有中断请求。当CPU响应该中断，转向中断服务程序时，由硬件自动清“0”。 （3）IT1外部中断请求1为跳沿触发方式还是电平触发方式，意义与IT0类似。 （4）IE1外部中断请求1的中断请求标志位，意义与IE0类似。,复习,（5）TF0T0溢出中断请求标志位。 T0计数后，溢出时，由硬件置“1”TF0，向CPU申请中断，CPU响应TF0中断，此标志一直保持到CPU响应中断后，硬件才自动清“0”TF0，TF0也可由软件清0。 （6）TF1T1的溢出中断请求标志位，功能和TF
6、0类似。 TR1、TR0 2个位与中断无关。 当MCS-51复位后，TCON被清0，则CPU关中断，所有中断请求被禁止。,复习,中断允许寄存器IE CPU对中断源的开放或屏蔽（中断的允许和禁止），由片内的中断允许寄存器IE控制。字节地址为A8H，可位寻址。格式如下：,复习,（1）EA：中断允许总控制位（总开关） 0：CPU屏蔽所有的中断请求(CPU关中断)； 1：CPU开放所有中断(CPU开中断)，但五个中断源的中断请求是否允许，还要由IE中的5个中断请求允许控制位决定。 （2）ES：串行口中断允许位 0：禁止串行口中断； 1：允许串行口中断。,复习,（3）ET1：定时器/计数器T1的溢出中断
7、允许位 0：禁止T1溢出中断；1：允许T1溢出中断。 （4）EX1：外部中断1中断允许位 0：禁止外部中断1中断；1：允许外部中断1中断。 （5）ET0：定时器/计数器T0的溢出中断允许位 0：禁止T0溢出中断；1：允许T0溢出中断。 （6）EX0：外部中断0中断允许位。 0：禁止外部中断0中断；1：允许外部中断0中断。,复习,8.3.2 工作方式寄存器TMOD,M1、M0：工作方式设置位,0 0：13位计数器 0 1：16位计数器 1 0：可自动重装的8位计数器 1 1：T0分为2个8位计数器；T1此时停止工作,8.3.2 工作方式寄存器TMOD,TMOD (89H),T0,T1,C/T ：
8、计数器/定时器选择位 = 0， 片内时钟定时器（内部时钟信号） = 1， 外部事件计数器（外部计数脉冲）,GATE：门控位 = 0，启动/停止仅由软件对TRx位写“1”/“0”控制,= 1，启动/停止由软件对TRx位写“1”/“0” 和在外中断INTx引脚出现信号的高/低共同控制,计数脉冲输入,8.3.3 定时器计数器的工作方式,定时器,计数器,方式0 13位计数。由TL0的低5位和TH0的8位组成。TH0溢出时，置位TF0标志，向CPU发出中断请求。,计数个数：Nt / Tcy 初值：a213N=8192-N,GATE=0时，仅由TR0控制与门的开启； GATE=1时，与门开启,由INTx引
9、脚信号和TR0共同控制。TR0=1时， INTx引脚的高电平启动计数，低电平停止计数。,注意门控位GATE的作用：,方式1 16位计数，由TL0作为低8位、TH0作为高8位 。,初值：a216N=65536-N,初值：a28N=256-N,方式2 自动重装初值的8位计数方式 ，适合于用作较精确的脉冲信号发生器。,方式3 T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0 ，T1处于方式3时停止计数。,初始化程序应完成如下工作： 确定工作方式（对TMOD赋值） 计算初值（写入TH0、TL0或TH1、TL1） 开中断（对IE赋值） 启动定时/计数器（TR0或TR1置位）,8.3.4 定时/计数器应用举例
10、,定时应用有查询、中断两种方式。,计数初值的确定 在方式0下，当为计数方式时，计数值范围1-8192； 在方式1下，当为计数方式时，计数值范围1-65536； 在方式2下，当为计数方式时，计数值范围1-256；,当为定时方式时， 定时时间：（2n-计数初值）*机器周期 计数初值： 2n- 定时时间/机器周期,例1：若晶振频率为6MHz,试计算MCS-51单片机定时/计数器的最小定时时间和最大定时时间。 解：先确定机器周期： 计算最小定时时间： 对于定时器的几种工作方式来说,最小定时时间都是一样的，Tmin=2s 。,计算最大定时时间： 当T/C工作在方式1下的定时时间最长,则最大定时时间为 T
11、max=TcTp=2162s=131072s=131ms。,例2： 用T0的方式0产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波。采用中断方式，设系统时钟频率为6 MHz。,20ms,解：1、计算计数初值X： 晶振为6MHz，所以Tcy为2s。 Nt/ Tcy 1010-3/210-6= 5000 a213500031920C78H 即应将63H(高8位)送入TH0中，18H(低5位)送入TL0中,2、求T0的方式控制字TMOD： M1M0=00，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字为00H；,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0
12、ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H SETB ET0 SETB EA SETB TR0 SJMP $,DVT0：CPL P1.0 MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H RETI END,采用中断方式：,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN:MOV TMOD,#00H ;设置T0 LOOP:MOV TH0,#63H ；计数初值 MOV TL0,#18H MOV IE,#00H ；禁止中断 SETB TR0 ；启动定时 JNB TF0,$ ；查询计数溢出 CLR TF0 ；清溢出
13、标志 CPL P1.0 ；取反输出 SJMP LOOP ；重复循环 END,采用查询方式：,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH CPL P1.7 ORG 0030H MAIN:MOV TMOD,#20H MOV TH0,#06H MOV TL0,#06H,例3 利用定时/计数器T1,采用工作方式2,使P1.7引脚输出1ms的方波.设时钟频率为6MHz.,SETB ET1 SETB EA SETB TR1 SJMP $ ;等待计数溢出中断 END,例4 利用T0门控位测试INT0引脚上出现的正脉冲宽度,已知晶振频率为12MHz,将所测得值高位存入片内21H单元,低位存入片
14、内20H单元中.,原理:门控位GATE为1时,TRx=1,INTx=1才启动定时器.可测定外部的正脉冲的宽度.,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0200H MAIN:MOV TMOD,#09H MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H MOV R0,#20H L1: JB P3.2,L1 SETB TR0 L2: JNB P3.2,L2,L3: JB P3.2,L3 CLR TR0 MOV R0,TL0 INC R0 MOV R0,TH0 SJMP $ END,例：用T0扩展外部中断源 MOV TMOD，#06H MOV TL0，#0FFH MOV TH0，#0FFH
15、 SETB TR0 SETB EA SETB ET0,例5 用于外部中断扩展 在计数方式下，初值设为满程，外部中断源接计数引脚。输入一下降沿信号，计数器加1后便产溢出中断。,；置T0为计数器方式2 ；置计数初值 ； ；启动T0工作 ；CPU开中断 ；允许T0中断,思考,使用T1，以工作方式1，定时5s（晶振频率为6MHz）。,如何实现？,第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,8.4 定时/计数器的功能扩展,一、8253的主要功能,(1)具有3个独立的16位计数器； (2)每个计数器都可按二进制或BC
16、D码进行计数； (3)每个计数器有6种工作方式；,图：8253的内部结构,（1）数据总线缓冲器。这是8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器。CPU用输入输出指令对8253进行读写的所有信息，都是通过这8条总线传送的。,（2）读/写逻辑。这是8253内部操作的控制部分。读数据由8253传向CPU，写数据由CPU传向8253。,（3）控制字寄存器。在8253初始化编程时，由CPU写入控制字以决定计数器的工作方式。此寄存器只能写入而不能读出。,（4）计数器0、计数器1、计数器2。这是三个计数器/定时器，每一个都是由一个16位的可预置值的减法计数器构成。这三个计数器的操作是完全独立的。,二. 8253的引脚,三.8253的控制字,（1）计数器选择（D7D6）。控制字的最高两位决定这个 控制字是哪一个计数器的控
