單片機 第六課定時器

單片機課件第六課定時器第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5.380C51的定時/計數(shù)器

實現(xiàn)定時功能，比較方便的辦法是利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器。也可以采用下面三種方法：軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了CPU的利用率。采用時基電路定時：例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時電路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能由軟件進行控制和修改，即不可編程。采用可編程芯片定時：這種定時芯片的定時值及定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時功能強，使用靈活。在單片機的定時/計數(shù)器不夠用時，可以考慮進行擴展。第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理

一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時/計數(shù)器的實質(zhì)是加1計數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成。TMOD是定時/計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。

第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二、定時/計數(shù)器的工作原理

加1計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源,一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖計數(shù)器加1，當(dāng)加到計數(shù)器為全1時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時/計數(shù)器中斷允許時）。如果定時/計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。

可見，由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是加1計數(shù)器的計數(shù)值。

第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)置為定時器模式時，加1計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)（1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計數(shù)值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t

。設(shè)置為計數(shù)器模式時，外部事件計數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計數(shù)器。在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加1，更新的計數(shù)值在下一個機器周期的S3P1期間裝入計數(shù)器。由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時，最高計數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于2s。

第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.3.2定時/計數(shù)器的控制

80C51單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷申請。一、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月GATE：門控位。GATE＝0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；GATA＝1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。即此時定時器的啟動條件，加上了或引腳為高電平這一條件。

:定時/計數(shù)模式選擇位。＝0為定時模式；=1為計數(shù)模式。M1M0：工作方式設(shè)置位。定時/計數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進行設(shè)置。第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、控制寄存器TCON

TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標(biāo)志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時，CPU可隨時查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運行控制位。TR1置1時，T1開始工作；TR1置0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動與停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運行控制位，其功能與TR1類同。第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.3.3定時/計數(shù)器的工作方式

一、方式0

方式0為13位計數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時向TH0進位，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求。第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器模式時有:N＝t/Tcy計數(shù)初值計算的公式為：定時器的初值還可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補法獲得。計數(shù)模式時，計數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。門控位GATE具有特殊的作用。當(dāng)GATE=0時，經(jīng)反相后使或門輸出為1，此時僅由TR0控制與門的開啟，與門輸出1時，控制開關(guān)接通，計數(shù)開始；當(dāng)GATE=1時，由外中斷引腳信號控制或門的輸出，此時控制與門的開啟由外中斷引腳信號和TR0共同控制。當(dāng)TR0=1時，外中斷引腳信號引腳的高電平啟動計數(shù)，外中斷引腳信號引腳的低電平停止計數(shù)。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。

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二、方式1方式1的計數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計數(shù)器。計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為：

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三、方式2方式2為自動重裝初值的8位計數(shù)方式。

工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。

計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為：

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四、方式3方式3只適用于定時/計數(shù)器T0，定時器T1處于方式3時相當(dāng)于TR1=0，停止計數(shù)。

工作方式3將T0分成為兩個獨立的8位計數(shù)器TL0和TH0

。

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5.3.4定時/計數(shù)器用于外部中斷擴展

擴展方法是，將定時/計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)器方式，計數(shù)初值設(shè)定為滿程，將待擴展的外部中斷源接到定時/計數(shù)器的外部計數(shù)引腳。從該引腳輸入一個下降沿信號，計數(shù)器加1后便產(chǎn)生定時/計數(shù)器溢出中斷。例如，利用T0擴展一個外部中斷源。將T0設(shè)置為計數(shù)器方式，按方式2工作，TH0、TL0的初值均為0FFH，T0允許中斷，CPU開放中斷。其初始化程序如下：

MOVTMOD，#06H；置T0為計數(shù)器方式2MOVTL0，#0FFH；置計數(shù)初值

MOVTH0，#0FFHSETBTR0；啟動T0工作

SETBEA；CPU開中斷

SETBET0；允許T0中斷

第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.5定時/計數(shù)器應(yīng)用舉例

初始化程序應(yīng)完成如下工作：對TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式。計算初值,并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1。中斷方式時，則對IE賦值，開放中斷。使TR0或TR1置位，啟動定時/計數(shù)器定時或計數(shù)。第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

例利用定時/計數(shù)器T0的方式1，產(chǎn)生10ms的定時，并使P1.0引腳上輸出周期為20ms的方波，采用中斷方式，設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率為12MHz。解：1、計算計數(shù)初值X：由于晶振為12MHz，所以機器周期Tcy為1s。所以：N＝t/Tcy＝10×10－3/1×10－6＝10000X＝65536－10000＝55536＝D8F0H即應(yīng)將D8H送入TH0中，F(xiàn)0H送入TL0中

2、求T0的方式控制字TMOD：

M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字為01H；第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

ORG0000HLJMPMAIN；跳轉(zhuǎn)到主程序

ORG000BH；T0的中斷入口地址

LJMPDVT0；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序

ORG0100HMAIN：MOVTMOD，#01H；置T0工作于方式1MOVTH0，#0D8H；裝入計數(shù)初值

MOVTL0，#0F0HSETBET0；T0開中斷

SETBEA；CPU開中斷

SETBTR0；啟動T0SJMP$；等待中斷

DVT0：CPLP1.0；P1.0取反輸出

MOVTH0，#0D8H；重新裝入計數(shù)值

MOVTL0，#0F0HRETI；中斷返回

END第17頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題及習(xí)題1、80C51有幾個中斷源？各中斷標(biāo)志是如何產(chǎn)生的？又是如何復(fù)位的？CPU響應(yīng)各中斷時，其中斷入口地址是多少？2、某系統(tǒng)有三個外部中斷源1、2、3，當(dāng)某一中斷源變低電平時便要求CPU處理，它們的優(yōu)先處理次序由高到低為3、2、1，處理程序的入口地址分別為2000H、2100H、2200H。試編寫主程序及中斷服務(wù)程序（轉(zhuǎn)至相應(yīng)的入口即可）。3、外部中斷源有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種觸發(fā)方式，這兩種觸發(fā)方式所產(chǎn)生的中斷過程有何不同？怎樣設(shè)定？4、定時/計數(shù)器工作于定時和計數(shù)方式時有何異同點？5、定時/計數(shù)器的4種工作方式各有何特點？6、要求定時/計數(shù)器的運行控制完全由TR1、TR0確定和完全由、高低電平控制時，其初始化編程應(yīng)作何處理？第18頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月7、當(dāng)定時/計數(shù)器T0用作方式3時，定時/計數(shù)器T1可以工作在何種方式下？如何控制T1的開啟和關(guān)閉？8、利用定時/計數(shù)器T0從P1.0輸出周期為1s，脈寬為20ms的正脈沖信號，晶振頻率為12MHz。試設(shè)計程序。9、要求從P1.1引腳輸出1000Hz方波，晶振頻率為12MHz。試設(shè)計程序。10、試用定時/計數(shù)器T1對外部事件計