定時(shí)計(jì)數(shù)器課件

1、5.1.1定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu).定時(shí)和計(jì)數(shù)的原理（1）計(jì)數(shù) 定時(shí)計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加計(jì)數(shù)器（位），其原理類似于古代用來計(jì)時(shí)的水鐘：假設(shè)計(jì)滿一小時(shí)需要100，000，000滴，這稱為水鐘的計(jì)數(shù)容量16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量是65536單片機(jī)是對(duì)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器每接收到一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)值加1，當(dāng)接收滿65535個(gè)脈沖后，再來一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)值清0表明這一輪計(jì)數(shù)結(jié)束，同時(shí)將標(biāo)志位TF0或TF1置1。第1頁/共71頁5.1.1定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu).定時(shí)和計(jì)數(shù)的原理（1）計(jì)數(shù) （2）定時(shí) 單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器用作定時(shí)器時(shí)，是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘進(jìn)行了計(jì)數(shù)，每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器加1，只要保證計(jì)數(shù)脈沖的間隔相等，則計(jì)數(shù)值就

2、代表了時(shí)間的流逝。計(jì)數(shù)器如何能作為定時(shí)器使用呢？單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器其實(shí)是一個(gè)器件：計(jì)數(shù)器：是對(duì)外部發(fā)生的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，定時(shí)器：是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。第2頁/共71頁 （2）定時(shí)計(jì)數(shù)器如何能作為定時(shí)器使用呢？單片機(jī)中的單片機(jī)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖是如何獲得的呢？ 見圖4-9 ，它是由單片機(jī)的晶振經(jīng)過12分頻后得到。由于晶振的頻率很準(zhǔn)，所以這個(gè)時(shí)鐘脈沖的時(shí)間間隔也很準(zhǔn)。不難算出，當(dāng)單片機(jī)采用12的晶振時(shí)，它提供給計(jì)數(shù)器的脈沖頻率是，脈沖周期就是微秒。圖4-9 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的結(jié)構(gòu)示意圖第3頁/共71頁單片機(jī)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖是如何獲得的呢？ 見圖4- 單片機(jī)內(nèi)部的16位定時(shí)計(jì)數(shù)

3、器由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成： T0由TH0和TL0組成， T1由TH1和TL1組成， 定時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就存放在這里面。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的結(jié)構(gòu)與T0相同。圖4-9 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的結(jié)構(gòu)示意圖 2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)第4頁/共71頁 單片機(jī)內(nèi)部的16位定時(shí)計(jì)數(shù)器由高8位和低8位兩 再以水鐘為例，當(dāng)水不斷落下，下面容器中的水不斷變多，最終總有一滴水使得容器完全充滿。這時(shí)如果再有一滴水落下，就會(huì)發(fā)生“溢出”。與此類似，16位定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)滿65536個(gè)脈沖時(shí)，也會(huì)發(fā)生溢出。 定時(shí)計(jì)數(shù)器溢出后標(biāo)志位TF0（或TF1）由0變1，由此能夠引發(fā)定時(shí)中斷（在中斷定時(shí)方式下），這就像定時(shí)的時(shí)間一到，鬧鐘就會(huì)

4、響一樣。 如果采用12的晶振，對(duì)應(yīng)的脈沖周期是微秒，計(jì)滿65536個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是65.536ms。 3定時(shí)/計(jì)數(shù)值的設(shè)置第5頁/共71頁 再以水鐘為例，當(dāng)水不斷落下，下面容器中的水不斷變現(xiàn)實(shí)生活中，如何滿足計(jì)數(shù)值少于65536的需要？如牛奶包裝線上24盒裝箱一次。再回到水鐘的例子上去： 剛才假設(shè)下面容器滴入100，000，000滴水才會(huì)滿，現(xiàn)在我們?cè)陂_始滴水之前先放入一勺水，這樣問題就解決了。 計(jì)數(shù)器的道理是一樣的，只要用預(yù)置數(shù)的方法先在計(jì)數(shù)容器內(nèi)存入一個(gè)初值 （通常稱為時(shí)間常數(shù)），如我們要計(jì)100，那就存入65436，只要再來100個(gè)脈沖，就剛好會(huì)溢出，引發(fā)中斷。計(jì)數(shù)器初值的設(shè)置第6

5、頁/共71頁現(xiàn)實(shí)生活中，如何滿足計(jì)數(shù)值少于65536的需要？如牛奶包裝線 在主頻為12MHz的情況下，每個(gè)時(shí)鐘脈沖是1微秒，則計(jì)滿65536個(gè)脈沖需65.536毫秒，如要定時(shí)10毫秒則存入初值55536，（10毫秒是10000微秒，需計(jì)數(shù)10000個(gè)脈沖）?？梢?， 定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間長短與系統(tǒng)時(shí)鐘和定時(shí)器初值有關(guān)。 說明 1. 當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器用作計(jì)數(shù)器時(shí)，通過引腳P3.4(P3.5)對(duì)外部輸入脈沖計(jì)數(shù)。 2 . 定時(shí)計(jì)數(shù)器T0(T1)啟動(dòng)運(yùn)行后，會(huì)按設(shè)定的工作方式獨(dú)立進(jìn)行計(jì)數(shù)，不再占用CPU時(shí)間。當(dāng)計(jì)數(shù)器T0(T1)計(jì)滿溢出時(shí)，TF0(TF1)置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。定時(shí)器初值的設(shè)置第7頁

6、/共71頁 在主頻為12MHz的情況下，每個(gè)時(shí)鐘脈沖是1微秒4-10 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制關(guān)系第8頁/共71頁4-10 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制關(guān)系第8頁/共71頁 5.2定時(shí)計(jì)數(shù)器的控制 在單片機(jī)中有兩個(gè)特殊功能寄存器與定時(shí)/計(jì)數(shù)有關(guān)，它們就是TMOD和TCON，定時(shí)計(jì)數(shù)器T0、T1就由它們來控制： TMOD用于設(shè)置工作方式； TCON用于控制其啟動(dòng)、停止和中斷申請(qǐng)。 1.定時(shí)器工作方式寄存器TMOD TMOD用于設(shè)置T0和T1的工作方式，字節(jié)地址為89H，不能按位尋址。其格式和各位的含義如下：第9頁/共71頁 5.2定時(shí)計(jì)數(shù)器的控制 1.定時(shí)第10頁/共71頁第10頁/共71頁第11頁/共71頁第

7、11頁/共71頁 2定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON TCON的低4位用于控制外部中斷，高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。 TF0（或TF1） 當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，TF0（或TF1）會(huì)自動(dòng)由0變1，告訴我們計(jì)數(shù)已滿，我們可以通過查詢TF0(或TF1)位的狀態(tài)來判斷計(jì)時(shí)時(shí)間是否已到； 如果采用定時(shí)中斷方式，則 TF0（或TF1）由0變1時(shí)，能自動(dòng)引發(fā)中斷。第12頁/共71頁 2定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON第12頁/ TR0(或TR1) 由圖4-11 可知，只有當(dāng)TR0(或TR1)為1時(shí)，開關(guān)1才能閉合，計(jì)數(shù)脈沖才能進(jìn)入計(jì)數(shù)器，故TR0(或TR1)稱為運(yùn)行控制位，可用指令“SETB TR0(或

8、TR1)”來置位以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)行；或用指令“CLR TR0(或TR1)”來關(guān)閉定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作，一切全靠編程人員控制。圖4-11 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式0的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖 第13頁/共71頁 TR0(或TR1)圖4-11 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式05.3 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（方式0、1、2、3），T1有3種工作方式（方式0、1、2）。 1. 方式0 當(dāng)TMOD的M1M0=00時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式0。方式0為13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，由TL0的低5位和TH0（8位）共同完成計(jì)數(shù)功能（TL0的高3位可忽略）。 當(dāng)TL0的低5位溢出時(shí)，向TH0產(chǎn)

9、生進(jìn)位；TH0溢出時(shí)，將定時(shí)器中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TF0置1，可申請(qǐng)中斷，也可對(duì)TF0進(jìn)行查詢。 第14頁/共71頁5.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式第14頁/共71頁圖4-11 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式0的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖 第15頁/共71頁圖4-11 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式0的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖 2. 方式1 當(dāng)M1M0=01時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式1。方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位，TH0作為高8位共同構(gòu)成。其余操作同方式0。圖4-12 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式1的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖第16頁/共71頁2. 方式1圖4-12 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式1的邏輯結(jié)構(gòu)示3. 方式2 當(dāng)M1M0=10時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)

10、器工作于方式2。這是自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式，它省去了方式0和方式1在多次重復(fù)計(jì)數(shù)狀態(tài)下必須重新設(shè)定計(jì)數(shù)初值的麻煩，但是卻付出了減小定時(shí)時(shí)間的代價(jià)。圖4-13 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式2的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖特別適合于制作比較精確的脈沖信號(hào)發(fā)生器。第17頁/共71頁3. 方式2圖4-13 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式2的邏輯結(jié)構(gòu)示4. 方式3 方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0。當(dāng)T1被設(shè)定為方式3狀態(tài)時(shí)，將停止計(jì)數(shù)。 當(dāng)M1M0=11時(shí)，T0工作于方式3。 此時(shí)TL0和TH0作為兩個(gè)相互獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器使用。TL0既可定時(shí)又可計(jì)數(shù)，它使用T0的各控制位、引腳和中斷源，即C/、GATE、TR0、TF0、T0

11、（P3.4引腳）、（P3.2引腳）；TH0此時(shí)只能用作內(nèi)部定時(shí)功能，它借用了定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的控制位TR1和T1的中斷標(biāo)志位TF1，其啟動(dòng)和停止只受TR1控制。第18頁/共71頁4. 方式3第18頁/共71頁圖4-14 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式3的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖 定時(shí)器T1無工作方式3，當(dāng)定時(shí)器T0工作在方式3時(shí)，定時(shí)器T1可設(shè)置為方式0、方式1和方式2。 第19頁/共71頁圖4-14 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式3的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖 4.4.1應(yīng)用指導(dǎo) 1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于不同方式下的位數(shù)不同，它所具有的計(jì)數(shù)范圍也不一樣： 工作方式0：13位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)到

12、213，也就是8192次。 工作方式1：16位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式，因此，最多可 以計(jì)到216，也就是65536次。 工作方式2和工作方式3：都是8位定時(shí)/計(jì)數(shù)方 式，因此，最多可以計(jì)到2 8，也就是256次。 如果我們需要超過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍的定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，應(yīng)該怎樣做？4.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用與訓(xùn)練第20頁/共71頁 4.4.1應(yīng)用指導(dǎo) 工作方式0：13位定時(shí)/計(jì) 2時(shí)間常數(shù)初值的計(jì)算 定時(shí)/計(jì)數(shù)器只要預(yù)設(shè)一個(gè)時(shí)間常數(shù)初值，就可以完成不超過其計(jì)數(shù)范圍的任意大小的計(jì)數(shù)。算法如下： 定時(shí)時(shí)間常數(shù)初值X： 方式0 X=8192-t(fosc/12) 方式1 X=65536-t(fosc/12) 方式2、方

13、式3 X=256-t(fosc/12) 其中t是需要定時(shí)的時(shí)間，單位是微秒；fosc是晶振 計(jì)數(shù)時(shí)間常數(shù)X： 方式0 X=8192-S 方式1 X=65536-S 方式2、方式3 X=256-S 說明：式中S是需要計(jì)數(shù)的次數(shù) 第21頁/共71頁 2時(shí)間常數(shù)初值的計(jì)算 計(jì)數(shù)時(shí)間常數(shù)X：第21頁/共71 假設(shè)流水線上一個(gè)包裝是12盒，要求每到12盒就產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作，用單片機(jī)的工作方式0來控制，應(yīng)當(dāng)預(yù)置的計(jì)數(shù)初值是多少呢？ 對(duì)了，就是8192-12=8180。3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化對(duì)80C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器編程的初始化方法： 對(duì)TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式； 計(jì)算時(shí)間常數(shù)初值，并將其

14、寫入TH0、TL0或TH1、 TL1； 采用中斷定時(shí)方式時(shí)，需對(duì)IE賦值開中斷； 置位TR0或TR1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 第22頁/共71頁 假設(shè)流水線上一個(gè)包裝是12盒，要求每到12盒就產(chǎn)4.4.2 基本訓(xùn)練初始化訓(xùn)練 例3：某牛奶生產(chǎn)線上一個(gè)包裝是12盒，要求每生產(chǎn)12盒就執(zhí)行裝箱操作，用80C51單片機(jī)來控制，請(qǐng)編寫初始化程序。 1思路與計(jì)算：要確定定時(shí)器（T0 或T1），選擇其工作方式。我們以T0的工作方式2為例，計(jì)算時(shí)間常數(shù)并賦值給TH0、TL0。 X=256-S=256-12=244=0F4H第23頁/共71頁4.4.2 基本訓(xùn)練初始化訓(xùn)練 例3：某牛奶生 2初始化程序： MOV

15、TMOD，#06H ；T0作計(jì)數(shù)器，工作于方式2 MOV TH0，#0F4H ；裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL0，#0F4H ；自動(dòng)重裝時(shí)間常數(shù) MOV IE ，#00H ；用查詢方式確定計(jì)滿12盒？（或MOV IE ，#82H）；使用T0中斷，計(jì)滿12盒后， ；自動(dòng)申請(qǐng)中斷 SETB TR0 ；啟動(dòng)T0波特率發(fā)生器 3總結(jié)：對(duì)計(jì)數(shù)過程是否結(jié)束有查詢和中斷兩種方法，要合理選擇，并在程序設(shè)計(jì)中正確體現(xiàn)。 第24頁/共71頁 2初始化程序：第24頁/共71頁 4.4.3應(yīng)用實(shí)例 1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于外部脈沖寬度的測量 （1）測量原理 可以利用定時(shí)計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD中的門控位GATE與 引腳配

16、合使用，控制定時(shí)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止： 當(dāng)GATE1時(shí)，要求TR1l，且 為高電平，才能啟動(dòng)定時(shí)器T1計(jì)數(shù)工作；如果 出現(xiàn)低電平，則T1停止計(jì)數(shù)； 當(dāng)GATE=0時(shí)，只要TR11就可以啟動(dòng)定時(shí)器，而與 的輸入狀態(tài)無關(guān)。 可以利用定時(shí)計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD中的門控位GATE與 引腳配合使用，控制定時(shí)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止： 當(dāng)GATE1時(shí)，要求TR1l，且 為高電平，才能啟動(dòng)定時(shí)器T1計(jì)數(shù)工作；如果 出現(xiàn)低電平，則T1停止計(jì)數(shù)； 當(dāng)GATE=0時(shí)，只要TR11就可以啟動(dòng)定時(shí)器，而與 的輸入狀態(tài)無關(guān)。第25頁/共71頁 4.4.3應(yīng)用實(shí)例 可以利用定時(shí)計(jì)數(shù)器 利用上述特點(diǎn)，將被測脈沖信號(hào)從（P3.3）

17、引入，在T1的程序初始化中令GATE1，同時(shí)“SETB TR1”，這樣脈沖信號(hào)的上升沿就能啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)，脈沖信號(hào)下降沿能使T1停止計(jì)數(shù)。利用定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)值m乘以機(jī)器周期就可以得到被測脈沖信號(hào)的寬度TW。（2）硬件電路 硬件電路簡圖如圖4-15。 第26頁/共71頁 利用上述特點(diǎn)，將被測脈沖信號(hào)從（P3.3）引入（3）程序設(shè)計(jì) 利用80C51的內(nèi)部RAM30H、31H單元保存被測脈沖寬度對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值。 參考程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100H MAIN：MOV SP，#60H ；設(shè)堆棧指針 MOV TMOD，#90H；設(shè)置控制字，T1工作于方式 ; 1，GA

18、TE=1 MOV TH1，#00H ；設(shè)定計(jì)數(shù)初值為00H 第27頁/共71頁（3）程序設(shè)計(jì)第27頁/共71頁 MOV TL1，#00HL1： JB P3.3，L1 ；等待輸入變?yōu)榈碗娖?SETB TR1 ；預(yù)置TR1=1，準(zhǔn)備啟動(dòng)T1L2： JNB P3.3，L2 ；等待上升沿，以便開始計(jì)數(shù)L3： JB P3.3，L3 ；是高電平則計(jì)數(shù)繼續(xù) CLR TR1 ；低電平則停止計(jì)數(shù) MOV A，TL1 ；讀低位計(jì)數(shù)值 MOV 30H，A ；低位計(jì)數(shù)值存于30H MOV A，TH1 ；讀高位計(jì)數(shù)值 MOV 31H，A ；高位計(jì)數(shù)值存于31H END第28頁/共71頁 MOV TL1，#00H第28頁

19、/共71頁 （4）總結(jié)與思考 定時(shí)/計(jì)數(shù)器還可用于測量脈沖信號(hào)的頻率、周期等。本實(shí)例是利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器的門控位（GATE）測量脈沖寬度。但要注意，在晶振12MHz的情況下，被測脈沖寬度范圍最大為655351s=65.536ms。 ，如果要測量脈沖信號(hào)的周期，該如何去做？ 2計(jì)數(shù)器用于繞線機(jī)的控制 繞線機(jī)常用于對(duì)電機(jī)或變壓器的繞組進(jìn)行繞制，圖4-16是繞線機(jī)的控制電路。當(dāng)按下工作按鈕以后，機(jī)器啟動(dòng)，繞線機(jī)在直流電機(jī)和減速齒輪的帶動(dòng)下開始工作。當(dāng)繞線架上的線圈繞到規(guī)定的圈數(shù)時(shí)，繞線機(jī)會(huì)自動(dòng)停止繞線。如果再次按下工作按鈕，繞線機(jī)會(huì)重復(fù)以上過程。第29頁/共71頁 （4）總結(jié)與思考第29頁/共71頁圖

20、4-16 繞線機(jī)的控制電路控制說明：1軟件控制P1.0=0時(shí)，繞線機(jī)開始繞線；P1.0=1時(shí)，繞線機(jī)不繞線。 2繞線機(jī)每繞一圈，繞線機(jī)脈沖產(chǎn)生電路就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。第30頁/共71頁圖4-16 繞線機(jī)的控制電路第30頁/共71頁 （1）工作原理 由于單片機(jī)復(fù)位后P1 口的輸出狀態(tài)全部為1，所以系統(tǒng)上電后，P1.0輸出高電平“1”繞線機(jī)不工作。 當(dāng)按下工作按鈕以后，P1.1輸入低電平“0”，當(dāng)程序檢測到P1.1=0時(shí)，在程序指令的控制下從P1.0輸出低電平“0”。繞線機(jī)開始繞線。繞線機(jī)每繞一圈，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的輸入引腳上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變的輸入脈沖。因此，只要用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的計(jì)數(shù)功能控制

21、好輸入脈沖的個(gè)數(shù)，就等于控制了繞線機(jī)的繞線圈數(shù)。 當(dāng)繞線機(jī)纏繞到指定的圈數(shù)時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1引發(fā)計(jì)數(shù)中斷，在程序指令的控制下，P1.0將輸出的高電平“1”，使電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動(dòng)器恢復(fù)制動(dòng)，于是系統(tǒng)回到最初的停機(jī)狀態(tài)。 第31頁/共71頁 （1）工作原理第31頁/共71頁 我們假設(shè)繞線架的規(guī)定匝數(shù)是5000圈，為控制這個(gè)圈數(shù)，可以設(shè)定定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1用作計(jì)數(shù)器且工作在方式1，于是確定其計(jì)數(shù)初值為： 初值=65536-5000=60536=0EC78H 所以（TH1）=0ECH，(TL1)=78H（2）控制程序 參考程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP C

22、OUNT ORG 0100H第32頁/共71頁 我們假設(shè)繞線架的規(guī)定匝數(shù)是5000圈，為控制這個(gè) MAIN： MOV TMOD，#50H ；設(shè)置T1為計(jì)數(shù)器，工作于方式1 MOV TH1，#0ECH ；設(shè)定計(jì)數(shù)初值 MOV TL1，#78H MOV SP，#60H ；設(shè)堆棧指針 SETB ET1 ；開T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 CLR F0 ；用戶標(biāo)志F0清0WAIT： MOV C,P1.1；等待啟動(dòng) JC WAIT；P1.1=1，等待 CLR P1.0；啟動(dòng)設(shè)備 SETB TR0；T1開始計(jì)數(shù)第33頁/共71頁 WAIT： MOV C,P1.1；等待啟動(dòng)第LOOP： JNB F

23、0,$ ；等待計(jì)數(shù)5000中斷 SETB P1.0；繞線機(jī)停止工作 CLR TR0 ；T1停止計(jì)數(shù) CLR F0 ；清0 SJMP WAIT；等待重新啟動(dòng) ORG 0200H；T1中斷服務(wù)程序起始地址COUNT：MOV TH1，#0ECH；重新設(shè)定計(jì)數(shù)初值 MOV TL1，#78H SETB F0；用戶標(biāo)志置1 RETI ；中斷返回 END第34頁/共71頁LOOP： JNB F0,$ ；等待.4.4課題與實(shí)訓(xùn)8 簡易方波發(fā)生器一.實(shí)訓(xùn)目的 掌握定時(shí)器初值的計(jì)算方法 學(xué)習(xí)定時(shí)器的使用及定時(shí)中斷程序的設(shè)計(jì)方法 掌握方波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法二.課題要求 1基本要求： 利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1，工作于方

24、式0，采用查詢方式，在P1.0引腳輸出頻率為500Hz的方波，并用示波器進(jìn)行觀察（晶振采用12MHz）。 2較高要求： 利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1，工作于方式0，采用中斷方式，在P1.0引腳輸出頻率為500Hz的方波，并用示波器進(jìn)行觀察（晶振采用12MHz）。第35頁/共71頁.4.4課題與實(shí)訓(xùn)8 簡易方波發(fā)生器一.實(shí)訓(xùn)目的第35頁三.背景知識(shí) 1方波產(chǎn)生原理 使P1.0引腳的輸出狀態(tài)定時(shí)翻轉(zhuǎn)，則該端口能輸出一定頻率的方波。 2方式0的時(shí)間常數(shù)初值 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式0狀態(tài)下，定時(shí)/計(jì)數(shù)的長度是13位。應(yīng)用前面給出的時(shí)間常數(shù)初值的計(jì)算公式 X=8192-t(fosc/12) 我們可以很方便地計(jì)算

25、出時(shí)間常數(shù)初值，但在將其裝入定時(shí)/計(jì)數(shù)器的TH、TL寄存器時(shí)，必須要注意：將計(jì)算結(jié)果的高8位裝入TH1（或TH0）、低5位裝入TL1（或TL0），這一環(huán)節(jié)是非常容易出錯(cuò)的。 第36頁/共71頁三.背景知識(shí)第36頁/共71頁 以該實(shí)訓(xùn)T1方式0產(chǎn)生500Hz的方波（周期是2ms）為例，需要進(jìn)行1ms的定時(shí)，時(shí)間常數(shù)初值 X=8192-110-3（12106/12）=8192- 1000=7192=1C18H=0001110000011000B 以13位二進(jìn)制數(shù)表示，是11100000 11000B， 則（TL1）=00011000B=18H，（TH1）=11100000B=0E0H 定義TMOD

26、=00000000B第37頁/共71頁 以該實(shí)訓(xùn)T1方式0產(chǎn)生500Hz的方波（周期是2四.硬件電路該實(shí)訓(xùn)硬件電路十分簡單，見圖4-17。圖4-17 簡易方波發(fā)生器的硬件電路第38頁/共71頁四.硬件電路圖4-17 簡易方波發(fā)生器的硬件電路第38頁/五.參考程序（1） P1.0輸出500Hz方波查詢方式 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H；置T1工作于方式0 MOV TH1，#0E0H；裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H SETB TR1 ；啟動(dòng)T1LOOP：JNB TF1，LOOP ；查詢等待 CLR TF1

27、 ；清TF1 CPL P1.0 ；P1.0取反第39頁/共71頁五.參考程序第39頁/共71頁 MOV TH1,#0E0H；重新裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H AJMP LOOP ；繼續(xù)生成波形 END第40頁/共71頁 MOV TH1,#0E0H （2） P1.0輸出500Hz方波中斷方式 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 001BH ；T1的中斷入口地址 LJMP FANGBO；轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H；置T1工作于方式0 MOV TH1，#0E0H；裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H SET

28、B ET1 ；允許T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 SETB TR1 ；啟動(dòng)T1第41頁/共71頁 （2） P1.0輸出500Hz方波中斷方式第 SJMP $ ；等待中斷FANGBO:CPL P1.0 ；P1.0取反 MOV TH1,#0E0H；重新裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H RETI ；中斷返回 END六.總結(jié)與提高 1總結(jié) 本實(shí)訓(xùn)利用定時(shí)器T1的定時(shí)功能，以兩種形式輸出頻率為500Hz方波。在實(shí)際應(yīng)用中，方波的頻率可能要根據(jù)現(xiàn)場測量參數(shù)、給定參數(shù)或按照某種函數(shù)關(guān)系而變化。因此輸出波形的頻率在編程時(shí)還是未知的。第42頁/共71頁 SJMP $ 2提高 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)

29、時(shí)范圍有限，當(dāng)晶振采用12MHz時(shí)，方式1的計(jì)時(shí)時(shí)間最長，也只有65.536ms。當(dāng)需要定時(shí)的時(shí)間超出了定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍，如需定時(shí)2秒，這時(shí)可以采用以下兩種方法來處理： 定時(shí)器+軟件計(jì)數(shù)的方法 思路是：利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1，工作于方式1，實(shí)現(xiàn)50 ms/次的定時(shí)，只要定時(shí)40次即可實(shí)現(xiàn)2s定時(shí)?？梢运愠龆〞r(shí)/計(jì)數(shù)器T1工作于方式1時(shí)，時(shí)間常數(shù)初值為 X=65536-t(fosc/12)=65536-5010-3（12106/12） =15536=3CB0H 于是（TH1）=3CH ，（TL1）=0B0H。第43頁/共71頁2提高 定時(shí)器+軟件計(jì)數(shù)的方法第43頁/共71頁 定義TMOD=0

30、0010000B，此處只給出延時(shí)2s的查詢方式子程序。DELAY：MOV R3，#40 ；設(shè)置定時(shí)器溢出次數(shù) SETB TR1 ；啟動(dòng)T1開始計(jì)時(shí) D1： MOV TH1，#3CH ；裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL1，#0B0HD2：JBC TF1，D3；TF1為1否?是則跳至D3，并清TF1， AJMP D2 ；否，則跳至D2 D3：DJNZ R3，D1；R3=0？不是，跳到D1 CLR TR1 ；是，則停止計(jì)數(shù) RET第44頁/共71頁 定義TMOD=00010000B，此處只給出延時(shí)采用兩個(gè)定時(shí)器串聯(lián)的方法 思路是： 將兩個(gè)定時(shí)器中的一個(gè)（如T0）設(shè)置為定時(shí)方式，另一個(gè)（T1）設(shè)置成計(jì)數(shù)

31、方式；將定時(shí)器T0計(jì)滿產(chǎn)生的輸出，通過一根I/O口線（如P1.0）連接到計(jì)數(shù)器T1的計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.5，從而實(shí)現(xiàn)更長時(shí)間的定時(shí)。第45頁/共71頁采用兩個(gè)定時(shí)器串聯(lián)的方法第45頁/共71頁.5中斷與定時(shí)計(jì)數(shù)器綜合應(yīng)用舉例 4.5.1 概述 定時(shí)/計(jì)數(shù)功能與中斷一樣，都是單片機(jī)的常用功能。兩者常常同時(shí)使用。如實(shí)訓(xùn)7就是簡單的中斷、定時(shí)綜合應(yīng)用實(shí)例。在這類程序的編制過程中，要注意這樣幾個(gè)問題： 選擇合適的中斷和定時(shí)/計(jì)數(shù)方式。 如外部中斷是采用電平觸發(fā)還是脈沖下降沿觸發(fā)；定時(shí)/計(jì)數(shù)是用自動(dòng)重裝方式還是每次定時(shí)結(jié)束后用軟件重裝。第46頁/共71頁.5中斷與定時(shí)計(jì)數(shù)器綜合應(yīng)用舉例 4.5.1 概述

32、 確定定時(shí)結(jié)束的判別方法，用中斷還是查詢。 如采用中斷，與其它中斷的優(yōu)先級(jí)如何確定，是否會(huì)影響系統(tǒng)功能。 正確初始化。 合理分配控制功能。 .5.2課題與實(shí)訓(xùn)9 音樂門鈴一.實(shí)訓(xùn)目的 1. 掌握中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)綜合程序的設(shè)計(jì)方法 2.學(xué)習(xí)音樂門鈴的設(shè)計(jì)過程二.課題要求 在單片機(jī)P1.0引腳外接揚(yáng)聲器，唱出祝你生日快樂歌。第47頁/共71頁 確定定時(shí)結(jié)束的判別方法，用中斷還是查詢。.5.2課三.背景知識(shí) 1.音頻脈沖的產(chǎn)生 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或“低”電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的方波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程

33、序控制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。 例如，要產(chǎn)生中音1。從表4-5可知，中音1的頻率為523Hz，周期T=1/523=1912s，其半周期為1912/2=956s，因此只要在P1.0引腳產(chǎn)生半周期為956s的方波，即可聽到持續(xù)的1音。C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值的對(duì)應(yīng)表如下：第48頁/共71頁三.背景知識(shí)第48頁/共71頁注：不發(fā)音的簡譜碼用“0”表示第49頁/共71頁注：不發(fā)音的簡譜碼用“0”表示第49頁/共71頁 2音樂節(jié)拍的生成 要唱出一首歌，只產(chǎn)生出音頻脈沖還不夠，還要考慮節(jié)拍。 定義：每個(gè)音符占用一個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的高低，低4位表示該音符的節(jié)拍

34、，如果一拍為0.4秒，則1/4拍是0.1秒，只要設(shè)定延遲時(shí)間就可獲得節(jié)拍的時(shí)間。我們也可以設(shè)1/4拍為1個(gè)DELAY,則1拍應(yīng)該是4個(gè)DELAY，只要求得1/4拍的DELAY時(shí)間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)。見表 表4-6 節(jié)拍與節(jié)拍碼對(duì)照表第50頁/共71頁 2音樂節(jié)拍的生成表4-6 節(jié)拍與節(jié)拍碼 3.建立音樂的步驟： 先把譜的音符找出，然后由上表建立時(shí)間常數(shù)初值T的順序表，標(biāo)號(hào)為TABLE1。 建立音符和節(jié)拍表，標(biāo)號(hào)為TABLE，將構(gòu)成發(fā)音符的計(jì)數(shù)值放在其中。 TABLE表的結(jié)構(gòu)為：簡譜碼（代表音符）為高4位，節(jié)拍碼（表示節(jié)拍數(shù)）為低4位，在唱歌程序中對(duì)每一個(gè)有節(jié)拍的音符能通過設(shè)計(jì)共同生成音符

35、節(jié)拍碼，本程序的音符節(jié)拍碼表見表4-5。第51頁/共71頁 3.建立音樂的步驟：第51頁/共71頁（1）1/4拍的延遲時(shí)間=187毫秒DELAY：MOV R5，#02 D1：MOV R4，#187 D2：MOV R3，#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R5,D1 DJNZ R6,DELAY RET （2）歌譜 生日快樂歌 C3/45 . 5 6 5 7 -5 . 5 6 5 -祝 你生日 快 樂 祝 你 生 日 快 樂5 . 5 7 6-我 們高聲 歌 唱 祝 你生日 快 樂 第52頁/共71頁（1）1/4拍的延遲時(shí)間=187毫秒 （2）歌譜四.硬件電路圖4-18

36、音樂的應(yīng)用 電路 第53頁/共71頁四.硬件電路圖4-18 音樂的應(yīng)用 電路 第53頁/共7五.參考程序 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 001BH ；T1的中斷入口地址 LJMP TIM1 ；轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#10H ；置T1工作于方式1 SETB ET1 ；開T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 MAIN1: MOV 60H，#00H ；取簡譜碼指針 NEXT： MOV A，60H ；簡譜碼指針裝入A MOV DPTR，#TABLE ；指向簡譜碼TABLE表地址 MOVC A，A+DPTR ；簡譜碼存入A

37、MOV R1，A ；簡譜碼暫存R1 JZ STOP ；是否取到結(jié)束碼00？ 第54頁/共71頁五.參考程序 ORG 0000 ANL A，#0FH ；沒有，則取低4位的節(jié)拍碼 MOV R6，A ；取到的節(jié)拍碼存入R6 MOV A， R1 ；將取到的簡譜碼再裝入A SWAP A ；高低4位交換 ANL A，#0FH ；取低4位的音符碼 JNZ SING ；取到的音符碼是否為0？ CLR TR1 ；是，則不發(fā)音 AJMP DT ；轉(zhuǎn)至DTSING： DEC A ；對(duì)取到的非0音符碼減1 MOV 22H，A ；音符碼暫存22H RL A；乘2 MOV DPTR，#TABLE1 ；至TABLE1取與高

38、字節(jié)相 ；對(duì)應(yīng)的頻率初值 第55頁/共71頁 ANL A，#0FH MOVC A，A+DPTR ； MOV TH1，A ；取到的高字節(jié)存入TH1 MOV 21H，A ；取到的高字節(jié)存入21H MOV A， 22H ；重裝取到的音符碼 RL A；乘2 INC A；加1 MOVC A，A+DPTR ；至TABLE1取與低字節(jié)相對(duì) ；應(yīng)的頻率初值 MOV TL1，A ；取到的低字節(jié)存入TL1 MOV 20H，A ；取到的低字節(jié)存入20H SETB TR1 ；啟動(dòng)T1，開始計(jì)時(shí)DT： LCALL DELAY ；1/4拍的基本單位時(shí)間187毫秒 INC 60H ；將簡譜碼指針加1 第56頁/共71頁 M

39、OVC A，A+DPTR AJMP NEXT ；取下一個(gè)碼STOP： CLR TR1 ；計(jì)時(shí)停止 AJMP MAIN1 ；重復(fù)循環(huán) TIM1： PUSH ACC ；保護(hù)A值 PUSH PSW ；保護(hù)PSW MOV TH1，21H；重裝入時(shí)間常數(shù)初值 MOV TL1，20H；重裝入時(shí)間常數(shù)初值 CPL P1.0 ；P1.0取反，發(fā)聲 POP PSW ；恢復(fù)PSW POP ACC ；恢復(fù)A RETIDELAY： MOV R5，#2 ；187毫秒子程序，決定音樂節(jié)拍 D2： MOV R4，#187 ；第57頁/共71頁 AJMP NEXT D3： MOV R3，#248； DJNZ R3，$； DJ

40、NZ R4，D3； DJNZ R5，D2； DJNZ R6，DELAY； RETTABLE1： DW 64260，64400，64524，64580 DW 64684，64777，64820，64898 DW 64968，65030，65058，65110 DW 65157，65178，65217 TABLE： ；1 DB 82H，01H，81H，94H，84H DB 0B4H，0A4H，04H DB 82H，01H，81H，94H，84H DB 0C4H，0B4H，04H 第58頁/共71頁 D3： MOV R3，#248；第58DB 0E2H，01H，0E1H，0D4H，0B4HDB 0C

41、4H，0B4H，04HDB 00END六.總結(jié)與提高制作音樂門鈴的關(guān)鍵就是對(duì)樂譜建表，包括T值表和簡碼表。以表4-5的T值表為例，對(duì)于簡單的樂譜，只需再增加高音區(qū)和低音區(qū)的幾個(gè)音符，其余部分不變；而簡碼表則不然，它要隨著每個(gè)音的音符和節(jié)拍而定，因曲目而異。；2 DB 82H，01H，81H，0F4H，0D4H DB 0B4H，0A4H，94H第59頁/共71頁DB 0E2H，01H，0E1H，0D4H，0B4H六. 下面給出兩只老虎的樂譜，你能制作出它的音樂門鈴嗎？ 兩只老虎 4/4 1 2 3 11 2 3 13 4 53 4 5 兩只老虎 兩只老虎 跑得快跑得快 5 6 5 4 3 15

42、6 5 4 3 11 5 11 5 1 一只沒有耳朵 一只沒有尾巴 真奇怪 真奇怪 第60頁/共71頁 下面給出兩只老虎的樂譜，你能制作出它的音樂門4.6外部中斷源的擴(kuò)展 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，外部中斷的使用非常重要，通過它可以中斷CPU的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去處理更為緊迫的外部事務(wù)，如報(bào)警、電源掉電保護(hù)等。 80C51單片機(jī)僅提供了兩個(gè)外部中斷源，在實(shí)際控制系統(tǒng)中可能出現(xiàn)多個(gè)外部中斷，因此有必要對(duì)外部中斷源進(jìn)行擴(kuò)展。4.6.1利用定時(shí)器溢出中斷擴(kuò)展外部中斷源 即把內(nèi)部不使用的定時(shí)/計(jì)數(shù)器出借給外部中斷使用，方法如下： 將80C51單片機(jī)閑置的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值設(shè)為全1，只要從計(jì)數(shù)引腳（T0/T1）輸入一個(gè)

43、脈沖就可以使其引起中斷。第61頁/共71頁4.6外部中斷源的擴(kuò)展 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，外可以采用下面的程序初始化T1： MOV TMOD，#60H；T1工作于方式2 MOV TL1，#0FFH；設(shè)為全1 MOV TH1，#0FFH SETB TR1 ；啟動(dòng)T1 SETB ET1 ；開T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 中斷服務(wù)程序 RETI第62頁/共71頁可以采用下面的程序初始化T1：第62頁/共71頁4.6.2利用中斷與查詢相結(jié)合的方式擴(kuò)展 電路如圖419所示，當(dāng)CPU檢測到 的中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，由P1口查詢判斷中斷源，點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管。 源程序如下： ORG 0000H AJMP

44、 MAIN ;設(shè)主程序入口 ORG 0003H ; 中斷入口 AJMP LL ;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序 ORG 0100H ;主程序起始地址 MAIN:ORL P1,#0FFH ；P1口置輸入 SETB IT0 ；設(shè) 邊沿觸發(fā)SETB EX0 ；允許 中斷SETB EA ；開中斷AJMP $ ；等待中斷第63頁/共71頁4.6.2利用中斷與查詢相結(jié)合的方式擴(kuò)展 電路如ORG 0200H LL： JNB P1.0, LED1 ；IN0沒中斷，再判斷下一 個(gè) CLR P1.4 ；IN0中斷，燈L0亮LED1： JNB P1.1, LED2 ；IN1未中斷 CLR P1.5 ；IN1中斷，L1亮LED2：

45、JNB P1.2, LED3 ；IN2未中斷 CLR P1.6 ；IN2中斷，L2亮LED3 ：JNB P1.3, END0 ；IN3未中斷 CLR P1.7 ；IN3中斷，L3亮END0 ：RETI ；返回 END 除此之外，還可以采用串行口方式和中斷控制芯片8259來擴(kuò)展。 第64頁/共71頁ORG 0200H 除此之外，還可以采用串行口本章小結(jié) 中斷系統(tǒng)及定時(shí)/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)的重要組成部分。利用中斷技術(shù)能夠更好地發(fā)揮單片機(jī)系統(tǒng)的處理能力，有效地解決慢速工作的外設(shè)與快速工作的CPU之間的矛盾，從而提高了CPU的工作效率，增強(qiáng)了它的實(shí)時(shí)處理能力。 中斷處理一般包括中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回四個(gè)環(huán)節(jié)。 80C51單片機(jī)中斷系