第6章 定時(shí)器及應(yīng)用

1、了解定時(shí)器了解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理。計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理。掌握定時(shí)器掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器的四種工作方式四種工作方式的特點(diǎn)的特點(diǎn)及及應(yīng)用應(yīng)用。第六章第六章 定時(shí)器及應(yīng)用定時(shí)器及應(yīng)用6.1 6.1 定時(shí)器概述定時(shí)器概述一、一、 89C5189C51定時(shí)器結(jié)構(gòu)定時(shí)器結(jié)構(gòu)二、二、 89C5189C51定時(shí)器功能定時(shí)器功能一、一、 89C5189C51定時(shí)器結(jié)構(gòu)定時(shí)器結(jié)構(gòu)l 89C5189C51定時(shí)器的結(jié)構(gòu)如定時(shí)器的結(jié)構(gòu)如 圖圖6-1 6-1 所示。所示。l 有兩個(gè)有兩個(gè)1616位的定時(shí)器位的定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器0 0（T0T0）和）和定時(shí)器定時(shí)器1 1（T1T

2、1）。它們實(shí)際上都是）。它們實(shí)際上都是1616位加位加1 1計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。l T0T0由兩個(gè)由兩個(gè)8 8位特殊功能寄存器位特殊功能寄存器TH0TH0和和TL0TL0構(gòu)成；構(gòu)成；T1T1由由TH1TH1和和TL1TL1構(gòu)成。構(gòu)成。圖圖6-1 89C51定定時(shí)時(shí)器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)二、二、 80518051定時(shí)器功能定時(shí)器功能l 每個(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為每個(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為 定時(shí)工作方式定時(shí)工作方式或或 計(jì)數(shù)工作方式計(jì)數(shù)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能由特殊功能寄存器這些功能由特殊功能寄存器TMODTMOD和和TCONTCON所控制。所控制。定時(shí)工作方

3、式定時(shí)工作方式定時(shí)器計(jì)數(shù)定時(shí)器計(jì)數(shù)89C5189C51片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)1212分分頻后的脈沖，即每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器（頻后的脈沖，即每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器（T0T0或或T1T1）的數(shù)值加）的數(shù)值加1 1直至計(jì)滿溢出。直至計(jì)滿溢出。當(dāng)當(dāng)89C51采用采用12MHz晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為周期為1s，計(jì)數(shù)頻率為，計(jì)數(shù)頻率為1MHz。計(jì)數(shù)工作方式計(jì)數(shù)工作方式l通過引腳通過引腳T0（P3.4）和）和T1（P3.5）對外部）對外部脈沖信號計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號產(chǎn)生由脈沖信號計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至至0的下降沿時(shí)定時(shí)器的值加的下降沿時(shí)定時(shí)器的值加1。lCPU檢測一個(gè)檢測一個(gè)

4、1至至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。l為了確保某個(gè)電平在變化之前被采樣一次，為了確保某個(gè)電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周要求電平保持時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周期。期。二、二、 80518051定時(shí)器功能定時(shí)器功能l 定時(shí)器工作不占用定時(shí)器工作不占用CPUCPU時(shí)間，除非定時(shí)器時(shí)間，除非定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器溢出，才能中斷器溢出，才能中斷CPUCPU的當(dāng)前操作。的當(dāng)前操作。l 每個(gè)定時(shí)器每個(gè)定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器還有四種工作模式。其中模計(jì)數(shù)器還有四種工作模式。其中模式式0-20-2對對T

5、0T0和和T1T1是一樣的，模式是一樣的，模式3 3對兩者不同。對兩者不同。6.2 6.2 定時(shí)器的控制定時(shí)器的控制 l 一、一、 工作模式寄存器工作模式寄存器 TMODTMODl 二、二、 控制器寄存器控制器寄存器 TCONTCON一、一、 工作模式寄存器工作模式寄存器 TMODTMODlTMODTMOD用于控制用于控制T0T0和和T1T1的工作模式。的工作模式。lTMODTMOD不能位尋址，只能用字節(jié)設(shè)置定時(shí)器的不能位尋址，只能用字節(jié)設(shè)置定時(shí)器的工作模式，低半字節(jié)設(shè)置工作模式，低半字節(jié)設(shè)置T0T0，高半字節(jié)設(shè)置，高半字節(jié)設(shè)置T1T1。GATE C/ T M1 M0 GATEM1C/ TM0

6、定時(shí)器定時(shí)器T1定時(shí)器定時(shí)器T0TMOD（89H） D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0圖圖6-3 工作模式寄存器工作模式寄存器TMOD的位定義的位定義圖圖6-4 TMOD各位定義及具體的意義各位定義及具體的意義TMOD各位的功能各位的功能 M1M1和和M0M0操作模式控制位。操作模式控制位。 兩位可形成四種編碼，對應(yīng)于四種模式。兩位可形成四種編碼，對應(yīng)于四種模式。見見 表表6-16-1。表表6-1 M1，M0控制的四種工作模式控制的四種工作模式M1 M0工工作作模模式式功功能能描描述述0 0模模式式 013 位位計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器0 1模模式式 116 位位計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器1 0模模式式 2

7、自自動(dòng)動(dòng)再再裝裝入入 8 位位計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器1 1模模式式 3定定時(shí)時(shí)器器 0：分分成成二二個(gè)個(gè) 8 位位計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器 定定時(shí)時(shí)器器 1：停停止止計(jì)計(jì)數(shù)數(shù) C/T C/T計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器/ /定時(shí)器方式選擇位。定時(shí)器方式選擇位。 C/T=0C/T=0，設(shè)置為，設(shè)置為定時(shí)方式定時(shí)方式。定時(shí)器計(jì)數(shù)。定時(shí)器計(jì)數(shù)80518051片內(nèi)脈沖，即對機(jī)器周期計(jì)片內(nèi)脈沖，即對機(jī)器周期計(jì)數(shù)。數(shù)。 C/T=1C/T=1，設(shè)置為，設(shè)置為計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)方式。計(jì)數(shù)器的輸入。計(jì)數(shù)器的輸入來自來自T0T0（P3.4P3.4）或）或T1T1（P3.5P3.5）端）端的外部脈沖的外部脈沖 。 TMOD各位的功能各位的功能 GATE GA

8、TE門控位。門控位。 GATE=0GATE=0，只要用軟件使只要用軟件使TR0TR0（或（或TR1TR1）置）置1 1就可以就可以啟動(dòng)定時(shí)器，而不管啟動(dòng)定時(shí)器，而不管INT0INT0（或（或INT1INT1）的）的電平是高還是低。電平是高還是低。 GATE=1GATE=1，只有只有INT0INT0（或（或INT1INT1）引腳為高電平且由）引腳為高電平且由軟件使軟件使TR0TR0（或（或TR1TR1）置）置1 1時(shí)，才能啟動(dòng)時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。定時(shí)器工作。TMOD各位的功能各位的功能二、二、 控制器寄存器控制器寄存器 TCONl TCONTCON除可字節(jié)尋址外，各位還可位尋址除可字節(jié)尋址外

9、，各位還可位尋址。l 80518051系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，TCONTCON的所有位被清的所有位被清0 0。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IE0IT1IT0TCON（88H） 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H圖圖6-6 TCON各位定義及具體的意義各位定義及具體的意義TCON各位的功能各位的功能 TF1 TF1（TCON.7) TCON.7) T1T1溢出標(biāo)志位。溢出標(biāo)志位。 當(dāng)當(dāng)T1T1溢出溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)使中斷觸發(fā)器時(shí)，由硬件自動(dòng)使中斷觸發(fā)器TF1TF1置置1 1，并，并CPUCPU申請中斷。申請中斷。 當(dāng)當(dāng)CPUCPU響應(yīng)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后

10、響應(yīng)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，TF1TF1由被硬件由被硬件自動(dòng)清自動(dòng)清0 0。TF1TF1也可以用也可以用軟件清軟件清0 0。 TF0 TF0 （TCON.5)TCON.5)T0T0溢出標(biāo)志位。溢出標(biāo)志位。 其功能和操作情況同其功能和操作情況同TF1TF1。 TR1(TCON.6) TR1(TCON.6)T1T1運(yùn)行控制位。運(yùn)行控制位。 可通過軟件置可通過軟件置1 1（TR1=1TR1=1）或清）或清0 0（TR1=0TR1=0）來）來啟啟動(dòng)動(dòng)或或 關(guān)閉關(guān)閉 T1T1。 在程序中用指令在程序中用指令“SETB TR1SETB TR1”使使TR1TR1位置位置1 1，定時(shí)器定時(shí)器T1T1便開始計(jì)數(shù)

11、。便開始計(jì)數(shù)。 TR0(TCON.4) TR0(TCON.4)T0T0運(yùn)行控制位。運(yùn)行控制位。 其功能和操作情況同其功能和操作情況同TR1TR1。TCON各位的功能各位的功能一、一、 模式模式 1 及其應(yīng)用及其應(yīng)用6.3 定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用l 該模式對應(yīng)的是一個(gè)該模式對應(yīng)的是一個(gè)1616位的定時(shí)器位的定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器。l 用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為：用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為： t=(2t=(21616T0T0初值初值) )振蕩周期振蕩周期1212l 用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)長度最大為：用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)長度最大為： 2 21616=65536=

12、65536（個(gè)外部脈沖）（個(gè)外部脈沖）l例例6-16-1：用定時(shí)器：用定時(shí)器T1T1產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)50Hz50Hz的方波，由的方波，由 P1.1P1.1輸出。，使用程輸出。，使用程序查詢方式，序查詢方式，foscfosc=12MHz=12MHz。解：解： 方波周期方波周期T=1/50=0.02s =20msT=1/50=0.02s =20ms 用用T1T1定時(shí)定時(shí)10ms10ms 計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)初值X X為：為： X=2X=21616121210101000/121000/12 =65536 =6553610000=55536=D8F0H10000=55536=D8F0H MOV TMOD,#

13、10H ; T1模式模式1，定時(shí)，定時(shí) SETB TR1 ; 啟動(dòng)啟動(dòng)T1LOOP:MOV TH1,#0D8H ; 裝入裝入T1計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)初值 MOV TL1,#0F0H JNB TF1,$ ;T1沒有溢出等待沒有溢出等待 CLR TF1 ; 產(chǎn)生溢出，清標(biāo)志位產(chǎn)生溢出，清標(biāo)志位 CPL P1.1 ; p1.1取反輸出取反輸出 SJMP LOOP ;循環(huán)循環(huán) ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH LJMP CTT1 ORG 0030HMain: MOV SP,#4FH MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H MOV TMOD,#10H MOV R0,#1

14、00 SETB EA SETB ET1 SETB TR1 SJMP $CTT1:MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H DJNZ R0,L1 CPL P1.1 MOV R0,#100 L1: RETI END 二、二、 模式模式 2 及其應(yīng)用及其應(yīng)用l T0T0在模式在模式 2 2 的邏輯電路結(jié)構(gòu)如的邏輯電路結(jié)構(gòu)如 圖圖6-86-8所示。（所示。（T1T1相同）相同）l TL0TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅使溢出中斷標(biāo)志位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅使溢出中斷標(biāo)志位TF0TF0置置1 1，而且還自，而且還自動(dòng)把動(dòng)把TH0TH0中的內(nèi)容重新裝載到中的內(nèi)容重新裝載到TL0TL0中。中。l TL0TL0

15、用作用作8 8位計(jì)數(shù)器，位計(jì)數(shù)器，TH0TH0用以保存初值。用以保存初值。圖圖6-8 T0（或（或T1）模式）模式2結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)8位計(jì)數(shù)器位計(jì)數(shù)器l 該模式把該模式把TL0(TL1)TL0(TL1)配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的8 8位定時(shí)器位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。l 在程序初始化時(shí)，在程序初始化時(shí)，TL0TL0和和TH0TH0由軟件賦予相同的初值。由軟件賦予相同的初值。l 用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為：用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為：t=(2t=(28 8TH0TH0初值初值) )振蕩周期振蕩周期1212l 用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)長度最大為：用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)

16、數(shù)長度最大為：2 28 8=256=256（個(gè)外部脈沖）（個(gè)外部脈沖）l 該模式可省去軟件中重裝常數(shù)的語句，并可產(chǎn)生相該模式可省去軟件中重裝常數(shù)的語句，并可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時(shí)時(shí)間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。當(dāng)精確的定時(shí)時(shí)間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。l例例6-36-3：利用定時(shí)器：利用定時(shí)器T1T1的模式的模式2 2對外對外部信號計(jì)數(shù)。要求設(shè)計(jì)滿部信號計(jì)數(shù)。要求設(shè)計(jì)滿100100次，次，將將 P1.0P1.0端取反。端取反。解：解：（1）選擇模式）選擇模式 外部信號由外部信號由T1（P3.5）引腳輸入，每發(fā)生一次負(fù)）引腳輸入，每發(fā)生一次負(fù)跳變計(jì)數(shù)器加跳變計(jì)數(shù)器加1，每輸入，每輸入100個(gè)脈

17、沖，計(jì)數(shù)器發(fā)生個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出中斷，中斷服務(wù)程序?qū)⒁绯鲋袛?，中斷服?wù)程序?qū)1.0取反一次。取反一次。l T1計(jì)數(shù)工作方式模式計(jì)數(shù)工作方式模式2的模式字為的模式字為（TMOD）=60H。 T0不用時(shí)，不用時(shí)，TMOD的低的低4位可任取，但不能進(jìn)入模位可任取，但不能進(jìn)入模式式3，一般取，一般取0。（2）計(jì)算）計(jì)算T1的計(jì)數(shù)初值的計(jì)數(shù)初值 X= 2X= 28 8 100=156=9CH100=156=9CH 因此因此:TL1:TL1的初值為的初值為9CH9CH， 重裝初值寄存器重裝初值寄存器TH1=9CHTH1=9CH。（3）程序清單）程序清單 MAIN： MOV TMOD,#60H ；設(shè)置

18、；設(shè)置T1為模式為模式2,外部計(jì)數(shù)方式外部計(jì)數(shù)方式 MOV TL1,#9CH ；T1計(jì)數(shù)器初值計(jì)數(shù)器初值 MOV TH1,#9CH MOV IE，#88H ; 定時(shí)器開中斷定時(shí)器開中斷 SETB TR1 ；啟動(dòng)；啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) HERE：SJMP HERE ；等待中斷；等待中斷 ORG 001BH ；中斷服務(wù)程序入口；中斷服務(wù)程序入口 CPL P1.0 RETI 三、模式三、模式 3 及應(yīng)用及應(yīng)用l 工作模式工作模式3 3對對T0T0和和T1T1大不相同。大不相同。圖圖6-10 T0模式模式3結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1、T0模式3的邏輯電路結(jié)構(gòu)l T0T0模式模式3 3的邏輯電路結(jié)構(gòu)如的邏輯電路結(jié)構(gòu)如 圖圖

19、6-106-10所示。所示。l T0T0設(shè)置為模式設(shè)置為模式3 3，TL0TL0和和TH0TH0被分成兩個(gè)相互獨(dú)立的被分成兩個(gè)相互獨(dú)立的8 8位計(jì)數(shù)器。位計(jì)數(shù)器。l TL0TL0用原用原T0T0的各控制位、引腳和中斷源，即的各控制位、引腳和中斷源，即C/TC/T，GATEGATE，TR0TR0，TF0TF0，T0T0（P3.4P3.4）引腳，）引腳，INT0INT0（P3.2P3.2）引腳。引腳。l TL0TL0可工作在定時(shí)器方式和計(jì)數(shù)器方式。其功能和可工作在定時(shí)器方式和計(jì)數(shù)器方式。其功能和操作與模式操作與模式0 0、模式、模式1 1相同（只是相同（只是8 8位）。位）。1、T0模式3的邏輯電

20、路結(jié)構(gòu)l 它占用了定時(shí)器它占用了定時(shí)器T1T1的控制位的控制位TR1TR1和和T1T1的中斷標(biāo)志的中斷標(biāo)志TF1TF1，其啟動(dòng)和關(guān)閉僅受其啟動(dòng)和關(guān)閉僅受TR1TR1的控制。的控制。l TH0TH0只可用作簡單的內(nèi)部定時(shí)功能。只可用作簡單的內(nèi)部定時(shí)功能。2、T0模式3下T1的邏輯電路結(jié)構(gòu)l 定時(shí)器定時(shí)器T1T1無工作模式無工作模式3 3狀態(tài)。在狀態(tài)。在T0T0用作模式用作模式3 3時(shí)，時(shí)，T1T1仍可設(shè)仍可設(shè)置為模式置為模式0 02 2。l T0T0模式模式3 3下下T1T1的邏輯電路結(jié)構(gòu)的邏輯電路結(jié)構(gòu)如如 圖圖6-12 6-12 所示。所示。圖圖6-11 T0模式模式3時(shí)時(shí)T1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)l一般作波特率發(fā)生器一般作波特率發(fā)生器四、四、 綜合應(yīng)用舉例綜合應(yīng)用舉例（例（例6-56-5）l例例6-56-5：設(shè)時(shí)鐘頻率為：設(shè)時(shí)鐘頻率為6MHz6MHz。編寫。編寫利用利用T0T0產(chǎn)