單片機(jī)第5章-定時(shí)器控制LED—定時(shí)計(jì)數(shù)器原理及應(yīng)用課件

1、第五章、定時(shí)器控制LED定時(shí)/計(jì)數(shù)器原理及應(yīng)用 50 你知道嗎 31 功能要求32 任務(wù)分析53 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作原理 54 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制55 定時(shí)器控制廣告燈程序設(shè)計(jì) 在日常生活中，定時(shí)的應(yīng)用非常普及，如早上起床的鬧鈴、學(xué)校用的打鈴器、電視機(jī)的定時(shí)關(guān)機(jī)等。同樣的，計(jì)數(shù)器的應(yīng)用也非常廣泛，如選舉投票的計(jì)數(shù)、自動(dòng)化生產(chǎn)線上產(chǎn)品個(gè)數(shù)數(shù)、球類比賽的電子計(jì)分牌等?？梢赃@樣說，定時(shí)與計(jì)數(shù)的概念在我們的生活中隨處可見，同我們的工作與生活息息相關(guān)。非常幸運(yùn)的是，在MCS-51單片機(jī)中就包含有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T0、T1）， 可以非常方便地實(shí)現(xiàn)定時(shí)與計(jì)數(shù)功能。在這一章中，我們將通過完成“定時(shí)器控制

2、LED”任務(wù)來學(xué)習(xí)MCS-51單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作原理及其應(yīng)用方法 你知道嗎回目錄 51 功能要求 為了便于學(xué)習(xí)，本項(xiàng)目與第三章廣告燈控制任務(wù)所要求功能一致，唯一區(qū)別是通過定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)定時(shí)，而非軟件延時(shí)方式來定時(shí)。 一基本要求利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)，控制一個(gè)發(fā)光二極管LED定時(shí)閃爍。二發(fā)揮部分利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)，控制8個(gè)發(fā)光二極管LED產(chǎn)生“跑馬燈”效果。52 任務(wù)分析要完成此任務(wù)，主要需學(xué)習(xí)如下三方面知識(shí)：1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作原理；2）單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制；3）單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。下面將針對(duì)這三方面知識(shí)來進(jìn)行學(xué)習(xí)。 回目錄53 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作原理 MCS

3、51單片機(jī)內(nèi)部共有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T0、T1），它們都具有定時(shí)與計(jì)數(shù)兩個(gè)功能。 5.3.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu) 定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。定時(shí)計(jì)數(shù)器的核心是兩個(gè)16位加1計(jì)數(shù)器T0、T1，每個(gè)16位計(jì)數(shù)器由兩個(gè)8位寄存器（高8位和低8位）組成 5.3.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作原理 當(dāng)工作于定時(shí)器模式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖源來自機(jī)器周期信號(hào)。每來一個(gè)機(jī)器周期信號(hào)，計(jì)數(shù)器就加1，直到溢出為止。 當(dāng)工作于計(jì)數(shù)器模式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖源來自T0（P3.4）或T1（P3.4）引腳輸入的外部脈沖信號(hào)。每輸入一個(gè)外部脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器就加1，直到溢出為止。54 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制 80C51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制主要

4、由兩個(gè)特殊功能寄存器來確定，其中TMOD控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，TCON控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)及設(shè)置溢出標(biāo)志 5.4.1 工作方式寄存器TMOD C/C/位76543210TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0回目錄M1 MO：工作方式選擇位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種工作方式 C/T： 定時(shí)/計(jì)數(shù)方式選擇位。 C/T=0，為定時(shí)模式； C/T=1，為計(jì)數(shù)模式。 GATE：門控位。作一般定時(shí)/計(jì)數(shù)器用時(shí)，該位設(shè)置為0即可。 5.4.2 定時(shí)器控制寄存器TCON 位76543210TCONTF1TR1TF0TR0TR0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0啟動(dòng)控制位。TR0=1時(shí)，啟動(dòng)T0開始工作；TR0

5、=0時(shí)，T0停止工作。 TR0由軟件置1或清0,這樣，通過軟件編程就可以控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)止位。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自 動(dòng)將TF0置1。 TR1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1啟動(dòng)控制位。其功能與TR0類似。TF0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)止位。其功能與TF0類似。5.4.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式 80C51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0有4種工作方式，而T1只有3種工作方式（無工作方式3）。 一、工作方式0 當(dāng)M1M000時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式0，構(gòu)成13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（由TH0的8位和TL0的低5位組成）。之所以采用13位計(jì)數(shù)器，

6、是為了與單片機(jī)早期產(chǎn)品兼容。這種工作方式使用起來比較麻煩，在實(shí)際應(yīng)用中已基本不用。因此，在這里不作具體介紹。二、工作方式1當(dāng)M1M001時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式1，構(gòu)成16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 16位的計(jì)數(shù)器是由兩個(gè)8位寄存器TH0和TL0組成。TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則置位溢出標(biāo)志TF0，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。 定時(shí)時(shí)間與計(jì)數(shù)初值有關(guān)，二者間的關(guān)系為X = 216-N = 216-t/Tcy 由上述關(guān)系式可知，定時(shí)時(shí)間t與計(jì)數(shù)初值X、機(jī)器周期Tcy（或晶振頻率fosc）有關(guān)。在系統(tǒng)晶振頻率固定的情況下，計(jì)數(shù)初值X愈大，定時(shí)時(shí)間t就愈短；計(jì)數(shù)初值X愈小，定時(shí)時(shí)間t就愈長。

7、在計(jì)數(shù)初值X不變的情況下，機(jī)器周期Tcy愈大，定時(shí)時(shí)間t愈長；機(jī)器周期Tcy愈小，定時(shí)時(shí)間t就愈短。 當(dāng)T0處于計(jì)數(shù)方式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來自T0引腳（P3.2）。每來一個(gè)脈沖就對(duì)16位計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則置位溢出標(biāo)志TF0，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。其中計(jì)數(shù)次數(shù)N與計(jì)數(shù)初值X的關(guān)系為 N = 216 - X三、工作方式2當(dāng)M1M010時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式2，構(gòu)成8位自動(dòng)重裝初值的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 TH0為8位初值寄存器（用于保存8位計(jì)數(shù)初值），TL0為8位計(jì)數(shù)器。初始化時(shí)軟件編程將計(jì)數(shù)初值同時(shí)送到8位寄存器TH0和TL0中啟動(dòng)計(jì)數(shù)器工作后，TL0開始加1計(jì)數(shù)。當(dāng)TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，由

8、硬件使TF0=1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，并將TH0中的計(jì)數(shù)初值自動(dòng)裝入TL0。使TL0又從初值開始重新計(jì)數(shù)，不斷重復(fù)，周而復(fù)始。 X= 28-N = 28-t/Tcy 定時(shí)時(shí)間與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為 四、工作方式3 當(dāng)M1M011時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式3，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置為方式3時(shí)，TH0和TL0是兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器。其中，TL0既可以作為定時(shí)器，也可以作為計(jì)數(shù)器 一般來說當(dāng)系統(tǒng)需要由一個(gè)定時(shí)器(T1)產(chǎn)生串行通信波特率或者需要再增加一個(gè)額外8位定時(shí)器時(shí)，才將T0設(shè)置為工作方式3。 5.4.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用的初始化 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位后，與定時(shí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)的寄存器的值基本上均為0。因此

9、，在利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器在進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)前，必須通過軟件編程對(duì)它進(jìn)行初始化。定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化編程主要包括如下幾方面：1確定T0、T1的工作方式，給TMOD賦值；2計(jì)算計(jì)數(shù)初值，并將初值寫入計(jì)數(shù)寄存器TH0、TL0或TH1、TL1；3如允許T0、T1中斷，則須對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)的中斷控制位（包括ET0、ET1、 PT0、PT1、EA等）進(jìn)行初始化；4啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即使TR0或TR1置位。 回目錄55 定時(shí)器控制廣告燈程序設(shè)計(jì) 一1個(gè)LED的單燈閃爍 假設(shè)讓LED燈D1進(jìn)行單燈閃爍，閃爍的周期為0.2s（一周期內(nèi)D1亮與滅保持時(shí)間各0.1s），則P1.0輸出為高低電平交替出現(xiàn)的方波。根據(jù)項(xiàng)目的要

10、求，須利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為0.1s。這里選用T0作定時(shí)器，工作于方式1，允許中斷。其程序設(shè)計(jì)流程圖如下圖所示 ORG 0000HLJMP STARTORG 000BH ; T0中斷入口地址LJMP TIME_INT0ORG 0100HSTART: MOV SP,#60H ;初始化堆棧指針，SP=60HMOV TMOD，#01H ；T0工作于方式1，定時(shí)器模式MOV TH0，#0FCH ；TH0=FCHMOV TL0，#18H ；TL0=18HSETB ET0；ET0=1，T0中斷允許CLR PT0；PT0=0，T0中斷為低優(yōu)先級(jí)SETB EA；EA=1，CPU開放中斷SETB

11、TR0；TR0=1，啟動(dòng)T0 CLR P1.0 ；先將D1點(diǎn)亮LOOP： LJMP LOOP；跳回去循環(huán),等待定時(shí)中斷ORG 0800HTIME_INT0:；T0中斷服務(wù)程序 CPL P1.0 ；P1.0取反，D1改變顯示狀態(tài)MOV TH0，#0FCH ；重新裝入初值 TH0=FCHMOV TL0，#18H ；重新裝入初值 TL0=18H RETI；中斷返回程序清單如下： 二流水燈程序設(shè)計(jì) 假設(shè)讓8個(gè)LED每隔1秒就移位點(diǎn)亮一次。由于定時(shí)/計(jì)數(shù)器最大定時(shí)為65536個(gè)機(jī)器周期（工作于方式1），而實(shí)驗(yàn)板上時(shí)鐘頻率為6MHz，機(jī)器周期Tcy=2us，這樣最大定時(shí)為655362=131.072ms。題目中要求定時(shí)為1s