教學(xué)情景四定時器計數(shù)器

教學(xué)情景四定時器計數(shù)器第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）定時的其它方法軟件定時：利用執(zhí)行一個循環(huán)程序進行時間延遲。其特點是定時時間精確，不需外加硬件電路，但占用CPU時間。因此軟件定時的時間不宜過長。

硬件定時：利用硬件電路實現(xiàn)定時。其特點是不占用CPU時間，通過改變電路元器件參數(shù)來調(diào)節(jié)定時，但使用不夠靈活方便。對于時間較長的定時，常用硬件電路來實現(xiàn)。

可編程定時器：通過專用的定時器/計數(shù)器芯片實現(xiàn)。其特點是通過對系統(tǒng)時鐘脈沖進行計數(shù)實現(xiàn)定時，定時時間可通過程序設(shè)定的方法改變，使用靈活方便。也可實現(xiàn)對外部脈沖的計數(shù)功能。第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

MCS-51單片機內(nèi)部有兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器，簡稱為T0和T1，均可作定時器用也可計數(shù)器，它們均是二進制加法計數(shù)器，當計數(shù)器計滿回零時能自動產(chǎn)生溢出申請中斷，表明定時時間已到或計數(shù)已終止。適用于定時控制、延時、外部計數(shù)和檢測等。計數(shù)器：對引腳T0（P3.4）和T1（P3.5.）輸入的外部脈沖信號計數(shù)，當輸入脈沖信號從1到0的負跳變時，計數(shù)器就自動加1。計數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的1/24。定時器：對系統(tǒng)晶振振蕩脈沖的12分頻輸出進行計數(shù)。（1）定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)組成：16位加法計數(shù)器、工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。T0：TL0（低8位）和TH0（高8位）T1：TL1（低8位）和TH1（高8位）2．MCS-51內(nèi)部定時器/計數(shù)器

第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

8051單片機內(nèi)部的定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）控制寄存器TCON(88H)

TF1

TR1

TF0

TR0IE1IT1IE0IT0TF0/TF1：T0/1計數(shù)器溢出標志位?？捎糜谏暾堉袛嗷蚬〤PU查詢。在進入中斷服務(wù)程序時會自動清零；但在查詢方式時必須軟件清零。

=1：計數(shù)溢出；

=0：計數(shù)未滿。TR0/TR1：T0/1計數(shù)器運行控制位。=1：啟動計數(shù)；=0：停止計數(shù)。IE0/IE1和IT0/IT1：用于管理外部中斷（下章介紹）。第5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

M1,M0：工作方式選擇位。=00：13位定時器/計數(shù)器；=01：16位定時器/計數(shù)器（常用）；=10：可自動重裝初值的8位定時器/計數(shù)器（常用）；=11：T0分為2個8位定時器/計數(shù)器；僅適用于T0。C/：定時方式/計數(shù)方式選擇位。=1：選擇計數(shù)器工作方式，對T0/T1引腳輸入的外部的周期脈沖計數(shù)；=0：選擇定時器工作方式，對機器周期脈沖計數(shù)定時。如下頁圖所示。（2）工作方式寄存器TMOD

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0第6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月GATE：門控位，定時器/計數(shù)器的啟/?？捎绍浖蜍洝⒂布Y(jié)合控制兩種方式=0：僅由軟件控制，只由TCON中的啟/?？刂莆籘R0/TR1控制定時器/計數(shù)器的啟/停。=1：軟、硬件結(jié)合控制，由外部中斷請求信號/和TCON中的啟/?？刂莆籘R0/TR1組合狀態(tài)控制定時器/計數(shù)器的啟/停。當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。

第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2定時器/計數(shù)器的工作方式

8051單片機的定時器/計數(shù)器共有四種工作模式，現(xiàn)以T0為例加以介紹，T1與T0的工作原理相同，但方式3下T1停止計數(shù)。1．工作方式0（M1M0=00，13位定時器/計數(shù)器）

由TH0的全部8位和TL0的低5位（TL0的高3位未用）構(gòu)成13位加1計數(shù)器，當TL0低5位計數(shù)滿時直接向TH0進位，并當全部13位計數(shù)滿溢出時，溢出標志位TF0置“1”。（完全沒用，只是為了與48系列單片機兼容）2．工作方式1（M1M0=01，16位定時器/計數(shù)器）（最常用）

由TH0和TL0構(gòu)成16位加1計數(shù)器，其他特性與工作方式0相同。3．工作方式2（M1M0=10，自動重裝計數(shù)初值的8位定時器/計數(shù)器）（經(jīng)常用到）

16位定時器/計數(shù)器被拆成兩個8位寄存器TH0和TL0，CPU在對它們初始化時必須裝入相同的定時器/計數(shù)器初值。以TL0作計數(shù)器，而TH0作為預(yù)置寄存器。當計數(shù)滿溢出時，TF0置“1”，同時TH0將計數(shù)初值以硬件方法自動裝入TL0。這種工作方式很適合于那些重復(fù)計數(shù)的應(yīng)用場合（如串行數(shù)據(jù)通信的波特率發(fā)生器）。第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．工作方式3（M1M0=11，2個8位定時器/計數(shù)器，僅適用于T0）TL0：8位定時器/計數(shù)器，使用T0原有控制資源TR0和TF0，其功能和操作與方式0或方式1完全相同。TH0：只能作為8位定時器，借用T1的控制位TR1和TF1，只能對片內(nèi)機器周期脈沖計數(shù)。在方式3模式下，定時器/計數(shù)器0可以構(gòu)成兩個定時器或者一個定時器和一個計數(shù)器。（幾乎不用）

第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

定時器/計數(shù)器可按片內(nèi)機器周期定時，也可對由T0/T1引腳輸入一個負脈沖進行加法計數(shù)。在應(yīng)用時，其工作方式和工作過程均可通過程序設(shè)定和控制，因此，定時器/計數(shù)器在工作前必須先對其進行初始化，計算和設(shè)置初值。

1.定時器T0/T1中斷申請過程(這是中斷方式，還有一種查詢方式)

（1）在已經(jīng)開放T0/T1中斷允許且已被啟動的前提下，T0/T1加1計滿溢出時TF0/TF1標志位自動置“1”；（2）CPU檢測到TCON中TF0/TF1變“1”后,將產(chǎn)生指令：LCALL000BH/LCALL001BH執(zhí)行中斷服務(wù)程序；（3）TF0/TF1標志位由硬件自動清“0”,以備下次中斷申請。3.3.3定時器/計數(shù)器的應(yīng)用

第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.定時器/計數(shù)器初始化的步驟

（1）寫TMOD，設(shè)置定時器/計數(shù)器的工作方式；

（2）計算定時器/計數(shù)器的初值，寫入TH0/TH1、TL0/TL1。

（3）設(shè)置IE、IP，以開放相應(yīng)的中斷和設(shè)定中斷優(yōu)先級。3.定時器/計數(shù)器的定時器/計數(shù)器范圍

（1）工作方式0：13位定時器/計數(shù)器方式最大計數(shù)值=213=8192（2）工作方式1：16位定時器/計數(shù)器方式最大計數(shù)值=216=65536

（3）工作方式2和工作方式3：8位的定時器/計數(shù)器方式

最大計數(shù)值=28=256第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.計數(shù)器初值的計算

方法：用最大計數(shù)量減去需要的計數(shù)次數(shù)。即：TC=M

C其中：TC——計數(shù)器需要預(yù)置的初值；M——計數(shù)器的模值（最大計數(shù)值）；方式0時，M=213；方式1時，M=216；方式2,3時，M=28；C——計數(shù)器計滿回0所需的計數(shù)值，即設(shè)計任務(wù)要求的計數(shù)值。例如：流水線上一個包裝是12盒，要求每到12盒就產(chǎn)生一個動作，用單片機的工作方式0來控制，則應(yīng)當預(yù)置的初值為：TC=M

C=213

12=8180第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4.定時器初值的計算

定時時間的計算公式為：T=（M

TC）×T0（或TC=M

T/T0）其中：T——定時器的定時時間，即設(shè)計任務(wù)要求的定時時間；T0——計數(shù)器計數(shù)脈沖的周期，即單片機系統(tǒng)主頻周期的12倍；M——計數(shù)器的模值；TC——定時器需要預(yù)置的初值。若設(shè)初值TC=0，則定時器定時時間為最大。若設(shè)單片機系統(tǒng)主頻為12MHz，則各種工作方式定時器的最大定時時間為：工作方式0：

Tmax=213×1

s=8.192ms工作方式1：

Tmax=216×1

s=65.536ms工作方式2和3：Tmax=28×1

s=0.256ms第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月5.定時器/計數(shù)器應(yīng)用舉例

[例題4]

設(shè)一只發(fā)光二極管LED和8051的P1.0腳相連。當P1.0腳是低電平時，LED發(fā)亮；當P1.0腳是高電平時，LED不亮。編制程序用定時器來實現(xiàn)發(fā)光二極管LED的閃爍功能，設(shè)置LED每1s閃爍一次。已知單片機系統(tǒng)主頻為12MHz。解：定時器/計數(shù)器的最長的定時是65.536ms，無法實現(xiàn)1s的定時?？梢圆捎密浖嫈?shù)器來進行設(shè)計。第14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計思想：定義一個軟件計數(shù)器單元30H，先用定時器/計數(shù)器0做一個50ms的定時器，定時時間到了以后將軟件計數(shù)器中的值加1，如果軟件計數(shù)器計到了20，取反P1.0，并清掉軟件計數(shù)器中的值，否則直接返回。則完成了20次定時中斷才取反一次P1.0，因此定時時間就為20×50=1000ms=1s。定時器/計數(shù)器0采用工作方式1，其初值為：216

50ms/1

s=65536

50000=15536=3CB0H電路圖如下：第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月程序如下：

ORG0000H AJMPSTART;轉(zhuǎn)入主程序 ORG000BH ;定時器/計數(shù)器0的中斷服務(wù)程序入口地址 AJMPTIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時器中斷服務(wù)程序處 ORG0030H START:MOVSP,#60H;設(shè)置堆棧指針 MOVP1,#0FFH;關(guān)發(fā)光二極管LED（使其滅） MOV30H,#00H;軟件計數(shù)器預(yù)清0 MOVTMOD,#01H;定時器/計數(shù)器0工作于方式1 MOVTH0,#3CH;設(shè)置定時器/計數(shù)器的初值 MOVTL0,#0B0H SETBEA ;開總中斷允許 SETBET0 ;開定時器/計數(shù)器0中斷允許 SETBTR0 ;啟動定時器/計數(shù)器0LOOP:AJMPLOOP ;循環(huán)等待（真正工作時，這里可寫任意其他程序） 第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器/計數(shù)器0的中斷服務(wù)程序1：

TIME0:PUSHACC;將PSW和ACC推入堆棧保護 PUSHPSW INC30H ;軟件計數(shù)器加1 MOVA,30H CJNEA,#20,T_LP2 ;軟件計數(shù)器單元中的值到了20了嗎？到了，繼續(xù)執(zhí)行;否則，轉(zhuǎn)入T_LP2T_LP1:CPLP1.0 ;到了，P1.0取反 MOV30H,#00H ;清軟件計數(shù)器(或置初值20)T_LP2:MOVTH0,#3CH ;重置定時器/計數(shù)器的初值 MOVTL0,#0B0H POPPSW ;恢復(fù)PSW和ACC POPACC RETI ;中斷返回 END 第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器/計數(shù)器0的中斷服務(wù)程序2：

TIME0:MOVTL0,#0B0H;重置定時器/計數(shù)器的初值MOVTH0,#3CHDJNZ30H,T_LP2;軟件計數(shù)器單元中的值到了20了嗎？ ;T_LP1:CPLP1.0 ;到了，P1.0取反 MOV30H,#20 ;重置軟件計數(shù)器初值T_LP2:RETI ;中斷返回 END 第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月任務(wù)二、秒表任務(wù)要求：用單片機的定時/計數(shù)器T0產(chǎn)生一秒的定時時間，作為秒計數(shù)的時間，當一秒產(chǎn)生時，秒計數(shù)加1，秒計數(shù)到60時，自動從0開始。任務(wù)分析：需要的硬件？

第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器的初始化工作對TMOD的設(shè)置：？？？？第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月定時初值的設(shè)置為什么要賦初值？賦給誰？怎么算？第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器的啟動定時器的啟動方式的選擇？？（停止方式？）查詢方式？中斷方式？第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月程序框圖？？？第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月查詢法程序設(shè)計第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月利用中斷實現(xiàn)秒表的程序第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月計數(shù)器的例子實訓(xùn)任務(wù)：利用AT89S51單片機來制作一個手動計數(shù)器，在AT89S51單片機的P3.4管腳接一個按鈕開關(guān)，作為手動計數(shù)的按鈕，用單片機的P2.0－P2.7接一個共陰數(shù)碼管，作為00－99計數(shù)的個位數(shù)顯示，用單片機的P0.0－P0.7接一個共陰數(shù)碼管，作為00－99計數(shù)的十位數(shù)顯示；第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月共陰：Abcdefg直接接到引腳上，但公共端要接電阻；共陽：公共端直接接在+5V上，ABCDEFG需通過電阻接到引腳上第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月程序框圖？？？第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月程序框圖第32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)的拆分

單片機對計的數(shù)值要進行數(shù)碼顯示，計得的數(shù)是兩位的十進數(shù)，含有十位和個位，我們要把十位和個位拆開分別送出這樣的十位和個位數(shù)值到對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示。如何拆開十位和個位？？？？？第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)拆分我們可以把所計得的數(shù)值對10求余，即可個位數(shù)字，對10整除，即可得到十位數(shù)字了。數(shù)據(jù)怎么顯示到7段數(shù)碼管上？？？第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)怎么顯示？？？通過查表程序，查得某個數(shù)據(jù)的顯示字，然后送給相應(yīng)的I/O口怎么實現(xiàn)查表？？？？1、建立表格2、把表頭地址傳給？？3、哪個指令實現(xiàn)具體的查表操作？？4、怎么實現(xiàn)？？？第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2程序設(shè)計內(nèi)容

通過查表方式，分別顯示出個位和十位數(shù)字。第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月按鍵的去抖動過程為什么要去抖動？？？怎么去抖動？？？第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么要去抖動？？一般情況下，一個按鍵按下的時候，總是在按下的時刻