單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)（第二版）課件第六章

第6章單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器6.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器6.1.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能在TMOD中，各有一個(gè)控制位（C／T），分別用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1是工作在定時(shí)器方式還是計(jì)數(shù)器方式。1.定時(shí)功能----計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期使寄存器的值加1。所以，計(jì)數(shù)頻率是振蕩頻率的1/12。2.計(jì)數(shù)功能----計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳，T0為P3.4，T1為P3.5。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的核心部件是二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器(TH0、TL0或TH1、TL1)。6.1.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器

與定時(shí)器／計(jì)數(shù)器有關(guān)的控制寄存器有：1．定時(shí)器控制寄存器TCOND7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志觸發(fā)方式選擇啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0低電平1下降沿0停止1啟動(dòng)2．工作方式控制寄存器TMODT1控制T0控制M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7GATE—門控位C/T—計(jì)數(shù)/定時(shí)選擇M1M0—工作方式選擇計(jì)數(shù)脈沖輸入6.1.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式

定時(shí)器／計(jì)數(shù)器共有四種工作方式1.方式0—13位方式

TF0T0TR0GATEINT01≥1&C/T=1振蕩器1/12C/T=0TL0

TH08位低5位13位計(jì)數(shù)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)時(shí)間為：t=（213－T0初值）×機(jī)器周期2.方式1—16位方式定時(shí)時(shí)間為：

t=（216－T0初值）×機(jī)器周期振蕩器1/12TL0TH0TF01≥1&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=18位8位16位計(jì)數(shù)器3.方式2—8位自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式定時(shí)時(shí)間為：

t=（28－T0初值）×機(jī)器周期TF0振蕩器1/121≥1&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TL0TH04.方式3—2個(gè)8位方式

僅T0可以工作在方式3—此時(shí)T0分成2個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器—TL0和TH0，前者用原來(lái)T0的控制信號(hào)（TR0、TF0），后者用原來(lái)T1的控制信號(hào)（TR1、TF1）。6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

可編程器件在使用前需要進(jìn)行初始化：①確定TMOD控制字：編程時(shí)將控制字送TMOD；②計(jì)算計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值:

編程時(shí)將計(jì)數(shù)初值送THi、TLi；③

開(kāi)中斷（如果使用中斷方式）:

編程實(shí)置位EA、ETi④

TRi位置位控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。6.2.1定時(shí)器方式0的應(yīng)用1．定時(shí)時(shí)間常數(shù)的計(jì)算定時(shí)時(shí)間t=（M－X）×Tosc其中M可取值為213、216、28，Tosc為機(jī)器周期。計(jì)數(shù)器初值X=M－t/Tosc例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用12M晶振，定時(shí)器工作在方式0，定時(shí)時(shí)間為5ms，那么TH0及TL0的設(shè)置如下：X=8192－5000/1=3192=C78H=110001111000其中：TL0取低5位，其余位為TH0，那么TH0=63H；TL0=18H。2．TMOD寄存器初始化為了把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0設(shè)定為方式0，則M1M0=00；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，應(yīng)使=0；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的運(yùn)行控制，則GATE=0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1不用，有關(guān)位設(shè)定為0，因此TMOD寄存器應(yīng)初始化為00H。由定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR0位控制定時(shí)的啟動(dòng)和停止，TR0=1啟動(dòng)，TR0=0停止。例：利用單片機(jī)的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)5ms的定時(shí)，軟件延時(shí)1s，使圖6-6所示的電路圖中的發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)1s鐘的閃爍。

軟件如下： ORG 0000HAJMP MAINORG 000BH；定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序入口地址AJMP IT0ORG 0030HMAIN： MOV SP，#70H MOV TMOD，#00H ；設(shè)置定時(shí)器方式0 MOV IE，#82H ；設(shè)置中斷控制寄存器 MOV R2，#0C8H ；軟件延時(shí)時(shí)間 ；1s=200×5ms SETB P1.0 ；使發(fā)光二極管滅 MOV TH0，#63H ；置定時(shí)器時(shí)間常數(shù) MOV TL0，#18H SETB TR0 ；啟動(dòng)定時(shí)器T0LOOP： AJMP LOOPIT0： CLR TR0 ；中斷服務(wù)程序開(kāi)始，關(guān)閉定時(shí)器 DJNZ R2，YAS1 ；判斷1s到嗎？ MOV R2，#0C8H ；1s到，重新置軟件延時(shí)常數(shù) CPL P1.0 ；P1.0取反，實(shí)現(xiàn)閃爍YAS1： MOV TH0，#63H ；重新啟動(dòng)定時(shí)器 MOV TL0，#18H SETB TR0 RETI ；中斷服務(wù)程序返回 END6.2.2定時(shí)器方式1的應(yīng)用例題：設(shè)晶振頻率fOSC=6MHz，使用定時(shí)器1以方式1產(chǎn)生周期為500μs的方波脈沖，并由P1.0

輸出。試以中斷方式實(shí)現(xiàn)。8051P1.0500μs1.TMOD確定T1控制T0控制XXXX1000M0M1C/TGATEM0M1C/TGATE控制字10H

要產(chǎn)生500μs

的方波脈沖，只需在P1.0端以250μs為間隔，交替輸出高低電平即可實(shí)現(xiàn)。為此，定時(shí)間應(yīng)為250μs。使用6ＭＨz晶振，則一個(gè)機(jī)器周期為2μs，設(shè)待求計(jì)數(shù)初值為Ｘ，則：2.計(jì)算計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值（216–X）×2×10-6=250×10-6

即216–X=125X＝216-125=65536-125=65411=(10000H-7DH)=1111111110000011

＝0FF83HTH1=0FFH，TL1=83H3.采用中斷方式：編程時(shí)打開(kāi)全局和局部中斷。4.由定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR1位控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。TR1＝1，啟動(dòng)；TR1＝0，停止。程序設(shè)計(jì)

ORG0000HLJMPMAIN；主程序入口ORG001BHLJMPINTT1；T1中斷入口INTT1：MOVTH1，#0FFH；重新設(shè)置初值MOVTL1，#83HCPLP1.0

；輸出取反RETI

ORG1000HMAIN：MOVTMOD，#10H；T1為方式1MOVTH1，#0FFHMOVTL1，#83H；初值SETBEA；允許中斷SETBET1SETBTR1；啟動(dòng)定時(shí)SJMP$；等待中斷主程序中斷處理程序例題2：設(shè)晶振頻率fOSC=6MHz，分別討論各種工作方式下最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間。解：1.由fOSC=6MHz可知，MC=2us;2.由于是加1計(jì)數(shù)，所以最長(zhǎng)定時(shí)應(yīng)是計(jì)數(shù)初值最小時(shí)（即為0時(shí)）的定時(shí)時(shí)間。所以此時(shí)有：方式0：

（213–0）×2us=214us=16384us=16.384ms方式1：（216–0）×2us=217us=131.072ms方式2、3

（28–0）×2us=29us=0.512ms注意：以上是當(dāng)fOSC=6MHz，即MC=2us時(shí)各種方式下的定時(shí)時(shí)間，若fOSC=12MHz，則最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間將縮短一半。6.2.3外部脈沖寬度的測(cè)量寄存器TMOD的GATE位為1時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)的啟動(dòng)和關(guān)閉受外部中斷信號(hào)的控制。當(dāng)外部信號(hào)上出現(xiàn)高電平時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器，T0開(kāi)始對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，直到上出現(xiàn)低電平時(shí)，T0停止計(jì)數(shù)，讀出T0的計(jì)數(shù)值，即可算出時(shí)間（脈沖的寬度）

例：電路如圖6-7所示，在引腳輸入一個(gè)脈沖，采用查詢方式，測(cè)量這個(gè)脈沖的高電平的寬度。

振蕩器1/12TL0TH0TF01≥1&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=18位8位16位計(jì)數(shù)器程序如下：ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN： MOV SP，#70H MOV TMOD，#09H；設(shè)置定時(shí)器0為方式1， ;GATE置1 MOV TH0，#00H ；定時(shí)器時(shí)間常數(shù)清0 MOV TL0，#00HLOOP1： JB P3.2，LOOP1；起始準(zhǔn)備 SETB TR0 ；啟動(dòng)T0，但并未計(jì)數(shù)LOOP2： JNB P3.2，LOOP2；正脈沖到，開(kāi)始計(jì)數(shù)LOOP3： JB P3.2，LOOP3；負(fù)脈沖到？ CLR TR0 ；停止計(jì)數(shù) MOV A，TL0 ；計(jì)數(shù)器低8位送R2保存 MOV R2，A MOV A，TH0 MOV R3，A ；計(jì)數(shù)器高8位送R3保存 LJMP MAIN END6.2.4單片機(jī)內(nèi)部軟件看門狗的應(yīng)用用一個(gè)定時(shí)器來(lái)做軟件看門狗（WATCHDOG），將它的溢出中斷設(shè)定為最高優(yōu)先級(jí)中斷，系統(tǒng)的其它中斷均設(shè)為低優(yōu)先級(jí)中斷，軟件看門狗啟動(dòng)后，系統(tǒng)工作程序必須經(jīng)常重新設(shè)置定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)，且每?jī)纱卧O(shè)置之間的間隔不得大于定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。例：當(dāng)程序陷入死循環(huán)后，定時(shí)器T0溢出，產(chǎn)生高優(yōu)先級(jí)中斷，從而跳出死循環(huán)。用軟件的方法使系統(tǒng)復(fù)位。程序如下：

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP ERR ORG 0030HMAIN： MOV SP， #60H MOV PSW，#00H MOV SCON，#00H MOV TMOD，#01H ；設(shè)置定時(shí)器方式1