第二講定時器計數(shù)器及實驗

第二講定時器計數(shù)器及實驗第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

定時/計數(shù)器及實驗本講內(nèi)容：定時/計數(shù)器的概念MCS51單片機的定時/計數(shù)器定時器的工作模式及控制方法課堂實驗第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時/計數(shù)器的概念計數(shù)器的定義：可以計量輸入時鐘的個數(shù)，結(jié)果以二進制表示，存放在若干字節(jié)(取決于計數(shù)器的長度)的RAM中，該部分存儲單元稱為計數(shù)寄存器。精確的時鐘信號+計數(shù)器=定時器第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月MCS51的定時/計數(shù)器MSC51片內(nèi)有兩個16位定時器/計數(shù)器，即定時器0（T0）和定時器1（T1），它們都有定時和事件計數(shù)的功能。其中，T0由兩個8位特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。每個定時器都可由軟件設(shè)置為定時工作方式或計數(shù)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式（指的是定時器的4種工作模式）。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時工作方式在作定時器使用時，輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng)12分頻后得到的，所以定時器也可看作是對計算機機器周期的計數(shù)器(因為每個機器周期包含12個振蕩周期，故每一個機器周期定時器加1，可以把輸入的時鐘脈沖看成機器周期信號)。故其頻率為晶振頻率的1/12。如果晶振頻率為12MHZ，則定時器每接收一個輸入脈沖的時間為1us。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月計數(shù)工作方式設(shè)置為計數(shù)工作方式時，通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對外部脈沖信號計數(shù)。單片機采樣T0或T1的輸入電平，若在前一個機器周期采樣為1，下一個機器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1，所以最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保某個電平在變化之前至少被采樣一次，要求電平保持時間至少是一個完整的機器周期。第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)不管是定時還是計數(shù)工作方式，定時器T0或T1在對內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠渴录嫈?shù)時，不占用CPU時間，除非定時器/計數(shù)器益處，才可能中斷CPU的當(dāng)前操作。由此可見，定時器是單片機中效率高而且工作靈活的部件。第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月中斷講解中斷的概念在程序運行期間，自動響應(yīng)非預(yù)期的緊急事件的發(fā)生。通常是為了避免查詢方式的程序設(shè)計。用得最多的是外部中斷與定時器中斷。外部中斷：按鍵程序定時器中斷：定時與循環(huán)掃描等應(yīng)用場合中斷服務(wù)程序中斷發(fā)生時，主程序暫停，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，稱為“響應(yīng)中斷”。執(zhí)行完畢后返回主程序繼續(xù)運行。中斷服務(wù)程序不能被調(diào)用、沒有返回值，編寫程序時不知道會在程序的何處發(fā)生中斷。第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月中斷講解C語言中采用一類特殊的函數(shù)來實現(xiàn)中斷服務(wù)程序，叫做“中斷服務(wù)函數(shù)”，格式如下void函數(shù)名()interruptN函數(shù)名可以任意，但一般要用一個有意義的函數(shù)名，例如int0_srv；N代表中斷向量編號，外部INT0的中斷服務(wù)函數(shù)中斷向量號為0，外部中斷INT1的N=2，定時器T0的N=1，定時器T1的N=3。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月如何使用定時器？第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器的控制MCS51定時/計數(shù)器相關(guān)的寄存器MCS51定時器/計數(shù)器有四種工作模式，其工作方式的選擇及控制都由兩個特殊功能寄存器(TMOD和TCON)的內(nèi)容來決定。TMOD和TCON寄存器在復(fù)位時其每一位均清零。定時器的方式寄存器TMOD特殊功能寄存器TMOD為定時器的方式控制寄存器，寄存器中每位的定義如圖所示。高4位用于定時器1，低4位用于定時器0。第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器的方式寄存器TMODM1M0：定時器/計數(shù)器四種工作方式選擇第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器的方式寄存器TMODC/T:定時器方式或計數(shù)器方式選擇位。C/T=1時，為計數(shù)器方式；C/T=0時，為定時器方式。GATE定時器/計數(shù)器運行控制位，用來確定對應(yīng)的外部中斷請求引腳（INT0，INT1）是否參與T0或T1的操作控制。當(dāng)GATE=0時，只要定時器控制寄存器TCON中的TR0（或TR1）被置1時，T0（或T1）被允許開始計數(shù)（TCON各位含義見后面敘述）；當(dāng)GATE=1時，不僅要TCON中的TR0或TR1置位，還需要P3口的P3.2或P3.3引腳為高電平，才允許計數(shù)。第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器控制寄存器TCONTR0：T0的運行控制位。該位置1或清0用來實現(xiàn)啟動計數(shù)或停止計數(shù)。TF0：T0的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)T0計數(shù)溢出時由硬件自動置1；在CPU中斷處理時由硬件清為0。TR1：T1的運行控制位，功能同TR0。TF1：T1的溢出中斷標(biāo)志位，功能同TF0。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月模式1及應(yīng)用MCS51定時器工作于方式1當(dāng)M1:M0設(shè)置為01時，定時器選定為方式1工作。在這種方式下，由TH0和TL0組成一個16位計數(shù)器。當(dāng)GATE=0時，只要TCON中的TR0為1，TL0及TH0組成的16位計數(shù)器就開始計數(shù).當(dāng)GATE=1時，此時僅TR0=1仍不能使計數(shù)器計數(shù)，還需要P3.2引腳為1才能使計數(shù)器工作。由此可知，當(dāng)GATE=1和TR0=1時，TH0+TL0是否計數(shù)取決于P3.2引腳的信號，當(dāng)P3.2由0變1時，開始計數(shù)；當(dāng)P3.2由1變0時，停止計數(shù)，這樣就可以用來測量在P3.2端出現(xiàn)的脈沖寬度。當(dāng)16位計數(shù)器從0或設(shè)定的初值，加1到全“1”以后，再加1就產(chǎn)生溢出。這時，置TCON的TF0位為1，同時把計數(shù)器變?yōu)槿?”第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月MCS51定時器使用步驟(工作于方式1)初始化TMOD，設(shè)置工作模式。根據(jù)定時間隔，計算并初始化TH0與TL0的數(shù)值。計算公式如下。其中FOSC是晶振頻率(單位:Hz)，T是定時間隔(單位:S)如果中斷方式使用定時器，則需置位中斷允許控制寄存器(IE)中的ET0或ET1，而且要打開全局中斷(EA=1)。同時要寫好中斷服務(wù)函數(shù)。將TR0或TR1置位，啟動定時器。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月定時間隔計算公式的推導(dǎo)過程計算時鐘周期：MCS51的定時器的時鐘源就是CPU的工作時鐘，因此時鐘周期t。例如晶振頻率24MHz時，t=0.5*10-6S計算定時間隔經(jīng)歷的時鐘周期數(shù)N。例如期望的定時間隔是10mS，則N=20000。計算TH0:TL0的初值。對于T=10mS，F(xiàn)OSC=24MHz，結(jié)果為45535第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月模式0及應(yīng)用該模式結(jié)構(gòu)與操作幾乎與模式0完全相同，唯一的差別是：16位寄存器（TH0和TL0）只用了13位。其中，TL0的高3位未使用，其余位為整個13位的低5位，TH0占高8位。當(dāng)TL0的低5位溢出時，向TH0進位；TH0溢出時，向中斷標(biāo)志位TF0進位，申請中斷。模式0的最大定時時間：模式1的最大定時時間：第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月模式１實例程序voidinit_tc0(void)//24MHz時定時10mS{ TMOD|=0x01;//定時器模式 TH0=(65535-20000)>>8;//初值高8位 TL0=(65535-20000)&0xff;//初值低8位EA=1;//打開全局中斷 ET0=1;//開定時中斷 TR0=1;//啟動定時器}voidtc0_srv(void)interrupt1//定時器0中斷服務(wù)程序{ TH0=(65535-20000)>>8;//重置初值高8位 TL0=(65535-20000)&0xff;//重置初值低8位}voidmain(void){init_tc0();while(1);//條件總為真，死循環(huán)}第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月蜂鳴器實驗一

中斷方式使用定時器實驗內(nèi)容：使用定時器T0定時，使蜂鳴器每隔1S響一次，一次響一秒鐘。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月蜂鳴器實驗一

中斷方式使用定時器第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月蜂鳴器實驗一

中斷方式使用定時器第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月蜂鳴器實驗一

中斷方式使用定時器為了使OUT3驅(qū)動蜂鳴器，鎖存器U22的所存使能端要為高電平，從而CS4和WR要同時為低電平，所以對P2和P3引腳的操作為：P3&=~(1<<6);P2=0x80;第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月#include<reg52.h>//必要的頭文件#include<absacc.h>//必要的頭文件sbitBUZ_BIT=P0^3;//控制蜂鳴器的IO口unsignedintcnt;voidinit_tc0(void)//24MHz時定時10mS{ TMOD|=0x01;//定時器模式 TH0=(65535-20000)>>8;//初值高8位 TL0=(65535-20000)&0xff;//初值低8位EA=1;//打開全局中斷 ET0=1;//開定時中斷 TR0=1;//啟動定時器}蜂鳴器實驗一

中斷方式使用定時器第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月voidtc0_srv(void)interrupt1//定時器0中斷服務(wù)程序{ TH0=(65535-20000)>>8;//重置初值高8位 TL0=(65535-20000)&0xff;//重置初值低8位 if(cnt<100)//10mSX100=1S {cnt++;} else {BUZ_BIT=~BUZ_BIT; cnt=0;//計數(shù)歸零}}voidmain(void){init_tc0(); P3&=~(1<<6); P2=0x88;//此代碼用于選通蜂鳴器，while(1);//條件總為真，死循環(huán)}蜂鳴器實驗一

中斷方式使用定時器第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月流水燈實驗二實驗內(nèi)容：使八個發(fā)光二極管每隔1S鐘亮一次。

關(guān)閉蜂鳴器的程序代碼：P3&=~(1<<6);P2=0x80;BUZ_BIT=0;P3|=(1<<6);P2=0xE0;P0=0xff;第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)碼管實驗三

定時中斷方式掃描數(shù)碼管八段數(shù)碼管由八段LED構(gòu)成，各LED陰極或陽極并在一起，稱為“位選線”：共陰、共陽，其余8個引腳各自引出，稱為“段選線”，各段可以分別控制。段碼表將需要的字形對應(yīng)的各個段點亮，即可顯示對應(yīng)的數(shù)字。一般將數(shù)字對應(yīng)的段列表做成數(shù)組的形式，稱為段碼表。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)碼管實驗三

定時中斷方式掃描數(shù)碼管多位合一的數(shù)碼管將多個八段數(shù)碼管的段選線分別并在一起，位選線引出。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月靜態(tài)顯示與掃描顯示靜態(tài)顯示共陽數(shù)碼管：公共端接Vcc，用單片機的一個8位IO(以P0為例)口接在段選線上，P0輸出相應(yīng)段碼的反碼即可顯示相應(yīng)的數(shù)字。共陰數(shù)碼管：公共端接地，用單片機的一個8位IO(以P2為例)口接在段選線上，P2輸出相應(yīng)段碼即可顯示相應(yīng)的數(shù)字。MCS51的IO口拉電流能力很弱，不推薦此種接法。掃描顯示將多位數(shù)碼管的共陰/共陽數(shù)碼管的公共端也用IO口加以控制，各個位輪番顯示，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，使得看上去所有位一起亮。位選線上的電流可能會很大(例如8位數(shù)碼管一起亮?xí)r，相當(dāng)于64個LED一起發(fā)光的電流)，一般要用三極管或者數(shù)字芯片驅(qū)動。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)習(xí)板上的數(shù)碼管掃描顯示電路數(shù)碼管實驗三

定時中斷方式掃描數(shù)碼管第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)碼管實驗三

定時中斷方式掃描數(shù)碼管第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月動態(tài)掃描程序代碼for(com=0;com<8;com++)//位選計數(shù) { P2=0x00;P3&=0xbf; P0=~(1<<com);//共陰數(shù)碼管，按位取反 P2=0x20;P3&=0xbf;P0=scandata[com];//要顯示的值 my_delay_1ms(1);//延時1mSP0=0;//消隱，防止重影 }第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月動態(tài)掃描：使8個數(shù)碼管分別顯示0，1，2，3，4，5，6，7使用定時器：使8個數(shù)碼管同時從0顯示到7，時間間隔為1S。數(shù)碼管實驗三

定時中斷方式掃描數(shù)碼管第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月模式2及應(yīng)用模式２把TL0(或TL1)配置成一個可以自動重裝載的8位定時器/計數(shù)器。TL0計數(shù)溢出時，不僅使溢出中斷標(biāo)志位TF0置1，而且還自動把TH0中的內(nèi)容重新裝載到TL0中。這里TL0用作8位計數(shù)器，TH0用以保存初值。在程序初始化時，TL0和TH0由軟件賦予相同的初值。一旦TL0計數(shù)溢出，便置位TF0，并將TH0中的初值自動裝入TL0，繼續(xù)計數(shù)，循環(huán)重復(fù)。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月模式2及應(yīng)用用于定時工作方式時，其定時時間為：用于計數(shù)工作方式時，最大計數(shù)長度為256（個外部脈沖）。這種工作模式可以省去用戶軟件中重裝常數(shù)的語句，可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時時間。第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月模式2程序?qū)嵗齰oidinit_tc0(void)//24MHz時定時0.1mS{ TMOD|=0x02;//定時器模式 TH0=56;//初值高8位 TL0=