合肥工業(yè)大學(xué) 單片機(jī) 魯昌華PPT 第五章

1、第第5章章 MCS-51的定時(shí)器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 5.1 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 5.2 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理計(jì)數(shù)器的工作原理 5.3 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制計(jì)數(shù)器的控制 5.4 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式計(jì)數(shù)器的工作方式 5.5 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的精度計(jì)數(shù)器的精度 5.6 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖圖5-1 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖計(jì)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(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的工

2、作原理計(jì)數(shù)器的工作原理 兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0(TH0TL0)和T1 (TH1TL1)，基本工作原理是加1計(jì)數(shù)，即對(duì)指定的脈沖信號(hào)進(jìn)行加1操作，直到出現(xiàn)溢出。 (1)定時(shí)器，對(duì)機(jī)器周期加1計(jì)數(shù)，因此，計(jì)數(shù)周期固定為12/ (2)計(jì)數(shù)器，對(duì)單片機(jī)外部輸入的脈沖信號(hào)加1計(jì)數(shù)，T0(P3.4)，T1(P3.5) OSCf5.3 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制計(jì)數(shù)器的控制5.3.1 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMOD TMOD用于控制定時(shí)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(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇位 =0，定時(shí)方式，對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)； =1，計(jì)數(shù)方式，對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，外部信號(hào)接至T0（P3.4）或T1（P3.5）引腳。3、GATE門控位 GATE=0時(shí)，只要用軟件使TR0（或TR1）置1就能啟動(dòng)定時(shí)器T0（或T1）； GATE=1時(shí)，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(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)器T0（或T1）工作CT/CT/CT/5.3.2 定時(shí)器/計(jì)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(duì)它進(jìn)行位尋址。其功能：?jiǎn)?dòng):設(shè)定好了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式后，通過(guò)設(shè)置控制寄存器TCON中的相應(yīng)位來(lái)啟動(dòng)。 (2)停止：要使定時(shí)器/計(jì)數(shù)器停止運(yùn)行，也通過(guò)設(shè)置TCON中的相應(yīng)位來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (3)標(biāo)志：TCON能標(biāo)明溢出和中斷情況。1. TR0:定時(shí)器T1運(yùn)行控制位?？捎绍浖?（或清零）來(lái)啟動(dòng)（或關(guān)閉）定時(shí)器T0，使定時(shí)器T0開(kāi)始計(jì)數(shù)。 2. TF0:定時(shí)器T0溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器T0溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)使TF1置1，并向CPU申請(qǐng)中斷。CPU響應(yīng)中斷后，自動(dòng)對(duì)TF0清零。TF0也可以用軟件查詢和清零。3. TR1 :定時(shí)器T1運(yùn)行控制位。功能與TR0 相同。4. TF0

5、 :定時(shí)器T0溢出標(biāo)志位。功能與TF0相同。 IE1：外部中斷1請(qǐng)求標(biāo)志位。 IT1：外部中斷1觸發(fā)方式控制位。 IE0：外部中斷0請(qǐng)求標(biāo)志位。 IT0：外部中斷0觸發(fā)方式控制位。 5.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式5.4.1 工作方式0（M1 M0:00） 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式0時(shí)，16位計(jì)數(shù)器只用了13位，即THx的高8位和TLx的低5位，組成一個(gè)13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。（x=0或1）圖5-2 定時(shí)器計(jì)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(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式0時(shí)，16位計(jì)數(shù)器，即THx作為高8位，TLx作為低8位。 圖5-3 定時(shí)器計(jì)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(dòng)重裝初值8位計(jì)數(shù)器。TLx作為8位計(jì)數(shù)器， THx用作常數(shù)寄存器。 TLx計(jì)數(shù)滿產(chǎn)生溢出時(shí)，一方面置1溢出標(biāo)志TFx；另一方面自動(dòng)將THx中的內(nèi)容送至TLx ，使8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器從所裝初值開(kāi)始更新開(kāi)始計(jì)數(shù)。 圖5-4 定時(shí)器計(jì)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(jì)數(shù)器T0分為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TH0和TL0。定時(shí)器T1只能工作在方式02，不需中斷的場(chǎng)合。 圖5-5 定時(shí)器計(jì)數(shù)器方式3結(jié)構(gòu)框圖5.5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的精度 定時(shí): 對(duì)機(jī)器周期（即12/ fosc ）計(jì)數(shù)。精度取決于輸入脈沖的周期，因此當(dāng)需要高分辨

7、率的定時(shí)時(shí)，應(yīng)盡量選用頻率較高的晶振(MCS-51最高為12MHz)。 如：fosc=12MHz時(shí)，機(jī)器周期1微秒，計(jì)數(shù)脈沖周期間隔為1微秒，誤差為1微秒。 fosc=6MHz時(shí)，機(jī)器周期2微秒，計(jì)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(shí)間。 計(jì)數(shù)：由于確認(rèn)一次下跳變要花兩個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，因此外部輸入的計(jì)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(gè)機(jī)器周期Tcy 。 Tcy:一個(gè)機(jī)器周期 另外，在讀取運(yùn)行中的定時(shí)器計(jì)數(shù)器時(shí)，需要加以注意，否則讀取的計(jì)數(shù)值有可能出錯(cuò)。原因是不可能在同一時(shí)刻同時(shí)

8、讀取THx和TLx的內(nèi)容。 一種解決讀錯(cuò)問(wèn)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(shí)器/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)必須計(jì)算計(jì)數(shù)初值。假設(shè)T為定時(shí)時(shí)間，計(jì)數(shù)器位數(shù)為n，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為fosc，計(jì)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(shí)器T0產(chǎn)生1ms定時(shí)。由P1.0輸出占空比為1:1的周期為2ms的方波信號(hào)。（設(shè)時(shí)鐘頻率為6MHZ）。 1. 確定計(jì)數(shù)初值 由于時(shí)鐘頻率為6MHZ，所以，機(jī)器周期為:12/fosc=2s t=（-T0初值） 機(jī)器周期當(dāng)t=1ms時(shí)，（-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。2. 設(shè)計(jì)程序 MOV TMOD , #00H；設(shè)定T0的工作方式 SETB TR0； 啟動(dòng)T0工作LOOP: MOV TH0 , #0F0H； 給定時(shí)器T0送初值

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

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

12、 t=（2 -T1初值） 機(jī)器周期當(dāng)t= 500us時(shí)，（2 -T1初值） 210 =500 10解得：T1初值=06H 06H賦給TL1， 06H同時(shí)賦給TH1。 2.設(shè)計(jì)程序 MOV TMOD , #20H；設(shè)定T1的工作方式2 MOV TH1, #06H； 給定時(shí)器T1送初值 MOV TL1, #06H SETB TR1； 啟動(dòng)T1工作LOOP: JNB TF1 , $； $為當(dāng)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(jì)數(shù)脈沖 RET

13、I；中斷返回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(gè)頻率小于0.5kHz的低頻脈沖信號(hào)，要求P3.4每發(fā)生一次負(fù)跳變時(shí)，P1.0輸出一個(gè)500s的同步負(fù)脈沖，同時(shí)P1.1輸出一個(gè)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(hào)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(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為FFH。當(dāng)加在引腳T0上的外部脈沖產(chǎn)生由1至0的負(fù)跳變時(shí)，則使T0計(jì)數(shù)器加1 而產(chǎn)生溢出，

14、進(jìn)入中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中，T0改變?yōu)橐怨ぷ鞣绞?定時(shí)500s，并且使P1.0輸出低電平，P1.1輸出高電平。當(dāng)?shù)谝淮味〞r(shí)500s到時(shí)，定時(shí)器溢出后，使P1.0恢復(fù)為高電平，T0繼續(xù)第二次500s定時(shí)，產(chǎn)生溢出后，使P1.1恢復(fù)為低電平。然后T0又恢復(fù)對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)。 500s定時(shí)計(jì)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

15、，計(jì)數(shù)方式MOVTH0，#0FFH；設(shè)置T0計(jì)數(shù)初值MOVTL0，#0FFHSETBEA；中斷總允許SETBET0；定時(shí)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(dòng)定時(shí)器0SJMP$；等待中斷T0的中斷服務(wù)程序：IT0P： CLRTR0；關(guān)閉定時(shí)器0MOVTMOD，#02H；設(shè)置T0為方式2，定時(shí)MOVTH0，#06H；設(shè)置T0計(jì)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(dòng)定時(shí)器0LOOP1：JBCTF0，LP1；第一個(gè)500s到否S

16、JMPLOOP1 ；未到等待LP1： SETBP1.0 ；到了P1.0變?yōu)楦唠娖絃OOP2：JBCTF0，LP2；第二個(gè)500s到否SJMPLOOP2LP2： CLRP1.1；到了P1.1變?yōu)榈碗娖?CLRTR0；關(guān)閉定時(shí)器0MOVTMOD，#06H；T0重新設(shè)為方式2，計(jì)數(shù)MOVTH0，#0FFH；T0重新賦初值MOVTL0，#0FFHMOVIE，#82H；定時(shí)器0中斷允許SETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)器0RETI；中斷返回END 例5.5 利用兩個(gè)定時(shí)器控制一個(gè)接P1.0的發(fā)光二極管亮1秒、暗1秒，周而復(fù)始。已知晶振頻率為fosc=6MHz。解題分析：兩個(gè)定時(shí)器中一個(gè)用于定時(shí)，另一個(gè)用于計(jì)數(shù)。定

17、時(shí)的時(shí)間到可以輸出一個(gè)控制信號(hào)作為另一個(gè)定時(shí)器的計(jì)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(shí)100ms，T1以工作方式2計(jì)數(shù)。當(dāng)T0定時(shí)100 ms時(shí)，控制P1.7輸出取反，P1.7輸出周期為200ms的方波作為T1的計(jì)數(shù)脈沖，T1計(jì)數(shù)滿溢出控制P1.0取反，所以當(dāng)T1計(jì)滿5次，P1.0輸出的脈寬為1s的方波。 T0的計(jì)數(shù)初值：（216-X）210-6=10010-3 求解得：X=3CB0H。 T1的計(jì)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