合肥工業(yè)大學單片機魯昌華第五章

1、第第5章章 MCS-51的定時器的定時器/計數(shù)器計數(shù)器 5.1 定時器定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 5.2 定時器定時器/計數(shù)器的工作原理計數(shù)器的工作原理 5.3 定時器定時器/計數(shù)器的控制計數(shù)器的控制 5.4 定時器定時器/計數(shù)器的工作方式計數(shù)器的工作方式 5.5 定時器定時器/計數(shù)器的精度計數(shù)器的精度 5.6 定時器定時器/計數(shù)器的程序設(shè)計及應(yīng)用實例計數(shù)器的程序設(shè)計及應(yīng)用實例5.1 定時器定時器/ /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖圖5-1 定時器定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖特殊功能寄存器特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、TL1、TMOD、TCON5.2 定時器定時器/ /計數(shù)器的工

2、作原理計數(shù)器的工作原理 兩個16位的定時/計數(shù)器T0(TH0TL0)和T1 (TH1TL1)，基本工作原理是加1計數(shù)，即對指定的脈沖信號進行加1操作，直到出現(xiàn)溢出。 (1)定時器，對機器周期加1計數(shù)，因此，計數(shù)周期固定為12/ (2)計數(shù)器，對單片機外部輸入的脈沖信號加1計數(shù)，T0(P3.4)，T1(P3.5) OSCf5.3 定時器定時器/計數(shù)器的控制計數(shù)器的控制5.3.1 定時器定時器/計數(shù)器方式控制寄存器計數(shù)器方式控制寄存器TMOD TMOD用于控制定時器/汁數(shù)器的工作模式及工作方式，其字節(jié)地址為80H，格式如下。其中，低4位用于決定T0的工作方式，高4位用于決定T1的工作方式。1、M1

3、和M0工作方式控制位M0和和M1為工作方式控制位，確定為工作方式控制位，確定4種工作方式，如種工作方式，如表表5-1所示。所示。定時器/計數(shù)器方式選擇位 =0，定時方式，對機器周期進行計數(shù)； =1，計數(shù)方式，對外部信號進行計數(shù)，外部信號接至T0（P3.4）或T1（P3.5）引腳。3、GATE門控位 GATE=0時，只要用軟件使TR0（或TR1）置1就能啟動定時器T0（或T1）； GATE=1時，只有在INT0（或INT1）引腳為高電平的情況下，且由軟件使TR0（或TR1）置1時，才能啟動定時器T0（或T1）工作CT/CT/CT/5.3.2 定時器/計數(shù)器的控制寄存器TCON 控制寄存器TCON

4、的位地址是88H，可以對它進行位尋址。其功能：啟動:設(shè)定好了定時器/計數(shù)器的工作方式后，通過設(shè)置控制寄存器TCON中的相應(yīng)位來啟動。 (2)停止：要使定時器/計數(shù)器停止運行，也通過設(shè)置TCON中的相應(yīng)位來實現(xiàn)。 (3)標志：TCON能標明溢出和中斷情況。1. TR0:定時器T1運行控制位?？捎绍浖?（或清零）來啟動（或關(guān)閉）定時器T0，使定時器T0開始計數(shù)。 2. TF0:定時器T0溢出標志位。當定時器T0溢出時，由硬件自動使TF1置1，并向CPU申請中斷。CPU響應(yīng)中斷后，自動對TF0清零。TF0也可以用軟件查詢和清零。3. TR1 :定時器T1運行控制位。功能與TR0 相同。4. TF0

5、 :定時器T0溢出標志位。功能與TF0相同。 IE1：外部中斷1請求標志位。 IT1：外部中斷1觸發(fā)方式控制位。 IE0：外部中斷0請求標志位。 IT0：外部中斷0觸發(fā)方式控制位。 5.4 定時器/計數(shù)器的工作方式5.4.1 工作方式0（M1 M0:00） 定時器/計數(shù)器工作在方式0時，16位計數(shù)器只用了13位，即THx的高8位和TLx的低5位，組成一個13位定時器/計數(shù)器。（x=0或1）圖5-2 定時器計數(shù)器方式0結(jié)構(gòu)框圖 5.4.2 工作方式1 （M1 M0:01） 定時器/計數(shù)器工作在方式0時，16位計數(shù)器，即THx作為高8位，TLx作為低8位。 圖5-3 定時器計數(shù)器方式1結(jié)構(gòu)框圖5.

6、4.3 工作方式2 （M1 M0:10） 自動重裝初值8位計數(shù)器。TLx作為8位計數(shù)器， THx用作常數(shù)寄存器。 TLx計數(shù)滿產(chǎn)生溢出時，一方面置1溢出標志TFx；另一方面自動將THx中的內(nèi)容送至TLx ，使8位定時器/計數(shù)器從所裝初值開始更新開始計數(shù)。 圖5-4 定時器計數(shù)器方式2結(jié)構(gòu)框圖5.4.4 工作方式3 （M1 M0:11）將16位的計數(shù)器T0分為兩個獨立的8位計數(shù)器TH0和TL0。定時器T1只能工作在方式02，不需中斷的場合。 圖5-5 定時器計數(shù)器方式3結(jié)構(gòu)框圖5.5 定時器/計數(shù)器的精度 定時: 對機器周期（即12/ fosc ）計數(shù)。精度取決于輸入脈沖的周期，因此當需要高分辨

7、率的定時時，應(yīng)盡量選用頻率較高的晶振(MCS-51最高為12MHz)。 如：fosc=12MHz時，機器周期1微秒，計數(shù)脈沖周期間隔為1微秒，誤差為1微秒。 fosc=6MHz時，機器周期2微秒，計數(shù)脈沖周期間隔為2微秒，誤差為2微秒。 注：在使用中斷情況下，如果有其它中斷服務(wù)正在執(zhí)行，延遲取決于其它中斷服務(wù)程序執(zhí)行的時間。 計數(shù)：由于確認一次下跳變要花兩個機器周期的時間，因此外部輸入的計數(shù)脈沖的最高頻率為振蕩器頻率的1/24。且高低電平至少保持一個機器周期Tcy 。 Tcy:一個機器周期 另外，在讀取運行中的定時器計數(shù)器時，需要加以注意，否則讀取的計數(shù)值有可能出錯。原因是不可能在同一時刻同時

8、讀取THx和TLx的內(nèi)容。 一種解決讀錯問題的方法是：先讀(THx)，后讀(TLx)，再讀(THx)，若兩次讀得的(THx)相同，則可確定讀得的內(nèi)容是正確的。 如下面的程序，讀得的(TH0)和(TL0)分別放置在R1和R0內(nèi)。RDTIME: MOV A，TH0 ；讀(TH0) MOV R0，TL0 ；讀(TL0) CJNE A，TH0，RDTIME ；比較兩次讀得的(TH0) MOV R1，A RET5.6 定時器/計數(shù)器的程序設(shè)計及應(yīng)用使用定時器/計數(shù)器時必須計算計數(shù)初值。假設(shè)T為定時時間，計數(shù)器位數(shù)為n，系統(tǒng)時鐘頻率為fosc，計數(shù)初值為x，則它們滿足下列關(guān)系式：T122oscfxn212

9、fnoscxT即 【例5-1】利用定時器T0產(chǎn)生1ms定時。由P1.0輸出占空比為1:1的周期為2ms的方波信號。（設(shè)時鐘頻率為6MHZ）。 1. 確定計數(shù)初值 由于時鐘頻率為6MHZ，所以，機器周期為:12/fosc=2s t=（-T0初值） 機器周期當t=1ms時，（-T0初值） 2=1 解得：T0初值=7692=1111000001100B 高8位11110000B=0F0H賦給TH0， 低5位01100B=0CH賦給TL0。設(shè)計程序 MOV TMOD , #00H；設(shè)定T0的工作方式 SETB TR0； 啟動T0工作LOOP: MOV TH0 , #0F0H； 給定時器T0送初值 MO

10、V TL0 , #0CH LOOP1: JNB TF0 , $； $為當前指令指針地址 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP【例5-2】 用定時器T0產(chǎn)生25HZ的方波。由P1.0輸出此方波（設(shè)時鐘頻率為12MHZ）。25HZ的方波周期為40ms，可用定時器產(chǎn)生20ms的定時，每隔20ms改變一次P1.0的電平，即可得25HZ的方波。 1. 確定計數(shù)初值 由于時鐘頻率為12MHZ，所以，機器周期為:12/fosc=1s t=（2 -T0初值） 機器周期當t=20ms時，（-T0初值） 1=20 解得：T0初值=45536=0B1E0H 高8位0B1H賦給TH0， 低8位0E0H

11、賦給TL0。 2.設(shè)計程序 MOV TMOD, #01H；設(shè)定T0的工作方式1 SETB TR0； 啟動T0工作LOOP: MOV TH0, #0B1H；給定時器T0送初值 MOV TL0 , #0E0H LOOP1: JNB TF0, $； $為當前指令指針地址 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP【例5-3】 用定時器T1產(chǎn)生500us的定時。由P1.0輸出周期為1ms的方波(設(shè)時鐘頻率為6MHZ)。 1ms的方波，可用定時器產(chǎn)生500us的定時，每隔500us改變一次P1.0的電平。 1. 確定計數(shù)初值 由于時鐘頻率為6MHZ，所以，機器周期為:12/fosc=2s t=

12、（2 -T1初值） 機器周期當t= 500us時，（2 -T1初值） 210 =500 10解得：T1初值=06H 06H賦給TL1， 06H同時賦給TH1。 2.設(shè)計程序 MOV TMOD , #20H；設(shè)定T1的工作方式2 MOV TH1, #06H； 給定時器T1送初值 MOV TL1, #06H SETB TR1； 啟動T1工作LOOP: JNB TF1 , $； $為當前指令指針地址 CLR TF1 CPL P1.0 SJMP LOOPT0的中斷服務(wù)程序：IT0P： MOVTH0，#3CH；T0重新賦值MOVTL0，#0B0HCPLP1.7；P1.7取反作T1的計數(shù)脈沖 RETI；中

13、斷返回T1的中斷服務(wù)程序：IT1P： CPLP1.0；P1.0取反輸出RETIEND例5.4 由P3.4（T0）引腳輸入一個頻率小于0.5kHz的低頻脈沖信號，要求P3.4每發(fā)生一次負跳變時，P1.0輸出一個500s的同步負脈沖，同時P1.1輸出一個1ms的同步正脈沖。已知晶振頻率為fosc=6MHz。解題分析：按題意畫出輸出信號的波形如圖5.12所示。 P1.0 P3.4 P1.1 1ms 1ms 500s 500s 設(shè)初態(tài)P1.0輸出高電平，P1.1輸出低電平。設(shè)T0以工作方式2計數(shù)，計數(shù)初值為FFH。當加在引腳T0上的外部脈沖產(chǎn)生由1至0的負跳變時，則使T0計數(shù)器加1 而產(chǎn)生溢出，進入中

14、斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中，T0改變?yōu)橐怨ぷ鞣绞?定時500s，并且使P1.0輸出低電平，P1.1輸出高電平。當?shù)谝淮味〞r500s到時，定時器溢出后，使P1.0恢復為高電平，T0繼續(xù)第二次500s定時，產(chǎn)生溢出后，使P1.1恢復為低電平。然后T0又恢復對外部脈沖進行計數(shù)，如此循環(huán)。 500s定時計數(shù)初值： （28-X）210-6=50010-6 求解得：X=06H。主程序：ORG0000HLJMPMAINORG000BH；T0中斷服務(wù)程序入口LJMPIT0PORG0030HMAIN： MOV SP,#60H ；堆棧設(shè)置為內(nèi)部RAM 為60H MOVTMOD，#06H；設(shè)置T0工作方式2，計數(shù)

15、方式MOVTH0，#0FFH；設(shè)置T0計數(shù)初值MOVTL0，#0FFHSETBEA；中斷總允許SETBET0；定時器0允許中斷SETBP1.0；P1.0初態(tài)為高電平CLRP1.1；P1.1初態(tài)為低電平SETBTR0；啟動定時器0SJMP$；等待中斷T0的中斷服務(wù)程序：IT0P： CLRTR0；關(guān)閉定時器0MOVTMOD，#02H；設(shè)置T0為方式2，定時MOVTH0，#06H；設(shè)置T0計數(shù)初值MOVTL0，#06HMOVIE，#00H；禁止中斷CLRP1.0；P1.0為低電平SETBP1.1；P1.1為高電平SETBTR0；啟動定時器0LOOP1：JBCTF0，LP1；第一個500s到否SJMP

16、LOOP1 ；未到等待LP1： SETBP1.0 ；到了P1.0變?yōu)楦唠娖絃OOP2：JBCTF0，LP2；第二個500s到否SJMPLOOP2LP2： CLRP1.1；到了P1.1變?yōu)榈碗娖?CLRTR0；關(guān)閉定時器0MOVTMOD，#06H；T0重新設(shè)為方式2，計數(shù)MOVTH0，#0FFH；T0重新賦初值MOVTL0，#0FFHMOVIE，#82H；定時器0中斷允許SETBTR0；啟動定時器0RETI；中斷返回END 例5.5 利用兩個定時器控制一個接P1.0的發(fā)光二極管亮1秒、暗1秒，周而復始。已知晶振頻率為fosc=6MHz。解題分析：兩個定時器中一個用于定時，另一個用于計數(shù)。定時的時

17、間到可以輸出一個控制信號作為另一個定時器的計數(shù)脈沖。線路連接如圖5.11所示。 VCC P1.0 8031 P1.7 T1（P3.5） 5.1k 設(shè)T0以工作方式1定時100ms，T1以工作方式2計數(shù)。當T0定時100 ms時，控制P1.7輸出取反，P1.7輸出周期為200ms的方波作為T1的計數(shù)脈沖，T1計數(shù)滿溢出控制P1.0取反，所以當T1計滿5次，P1.0輸出的脈寬為1s的方波。 T0的計數(shù)初值：（216-X）210-6=10010-3 求解得：X=3CB0H。 T1的計數(shù)初值： 28-5=251=FBH。TMOD寄存器初始化： T0：M1M0=01； C/T=0； GATE=0。 T1：M1M0=10； C/T=1； GATE=0。 因此（TMOD）=61H。主程序：ORG0000HAJMPMAINORG000BH；T0中斷服務(wù)程序入口AJMPIT0PORG001BH；T1中斷服務(wù)程序入口AJMPIT1PORG0100HMAIN： CLRP1.7；P1.7初態(tài)為低電平MOVTMOD，#61H；設(shè)置T0方式