第六章定時(shí)器及應(yīng)用

第六章定時(shí)器及應(yīng)用第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)內(nèi)容基本要求：掌握計(jì)數(shù)/定時(shí)器的應(yīng)用及編程方法重點(diǎn)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式及應(yīng)用難點(diǎn)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及功能定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作模式及其應(yīng)用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程方法第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§6.1定時(shí)器概述89C51單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)，都是16位加1計(jì)數(shù)器。功能：定時(shí)和事件計(jì)數(shù)，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。T0由兩個(gè)8位特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月每個(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為定時(shí)工作方式或計(jì)數(shù)工作方式。由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。定時(shí)器工作不占用CPU時(shí)間，除非定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出，才能中斷CPU的當(dāng)前操作。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有四種工作模式。第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定時(shí)器對(duì)89C51片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，即每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器（T0或T1）的數(shù)值加1直至計(jì)滿溢出。當(dāng)89C51采用12MHz晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1μs，計(jì)數(shù)頻率為1MHz。定時(shí)工作方式若89C51采用6MHz晶振，計(jì)數(shù)頻率為多少？第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)計(jì)數(shù)器的值加1。CPU檢測(cè)一個(gè)1至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保某個(gè)電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周期Tcy。計(jì)數(shù)工作方式>Tcy>Tcy第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定時(shí)器共有兩個(gè)控制字，由軟件寫TMOD和TCON兩個(gè)8位寄存器，用來(lái)設(shè)置T0和T1的工作模式和控制功能。單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，兩個(gè)寄存器所有位都被清0。

§6.2定時(shí)器的控制

第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月TMOD用于控制T0和T1的工作模式，其各位的定義格式如下圖所示。

一、工作模式寄存器—TMOD（89H）TMOD不能位尋址，只能字節(jié)尋址。第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

TMOD

GATEC/T

M1

M0用于T0工作模式

(89H)

工作模式

00—模式001—模式110—模式211—模式3

功能選擇

1—計(jì)數(shù)0—定時(shí)

選通控制

1—受/INT1控制0—不受/INT1控制第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月M1M0工作模式功能描述00模式013位計(jì)數(shù)器01模式116位計(jì)數(shù)器10模式2自動(dòng)裝入8位計(jì)數(shù)器11模式3定時(shí)器0:分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器定時(shí)器1:停止計(jì)數(shù)M1、M0形成四種編碼控制四種工作模式第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C/T：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇位C/T=0：定時(shí)方式計(jì)數(shù)片內(nèi)脈沖（即對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，周期確定）C/T=1：計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)片外脈沖（即對(duì)通過(guò)P3.4/P3.5來(lái)自片外的計(jì)數(shù)信號(hào)計(jì)數(shù)，周期不定）第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GATE：門控位GATE=0：軟件使TR0/TR1置1，即可啟動(dòng)定時(shí)器GATE=1：只有INT0/INT1輸入信號(hào)為高電平，軟件使TR0/TR1置1，才可啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)器的使用：設(shè)置工作方式----置初值----啟動(dòng)----溢出中斷第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、控制寄存器—TCON（88H）TCON各位的作用如下：①TF1(TCON.7)——T1溢出標(biāo)志位。有溢出,TF1=1.②TF0(TCON.5)——T0溢出標(biāo)志位。有溢出,TF0=1.③TR1(TCON.6)——T1運(yùn)行控制位。TR1=1,啟動(dòng)T1④TR0(TCON.4)——T0運(yùn)行控制位。TR0=1,啟動(dòng)T0⑤IE1,IT1,IE0和IT0(TCON.3～TCON.0)——外部中斷INT1,INT0請(qǐng)求及請(qǐng)求方式控制位。89C51復(fù)位后，TCON的所有位被清0。第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§6.3定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用

89C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的四種工作模式，在模式0、模式1和模式2時(shí)，T0和T1的工作模式相同；在模式3時(shí)，兩個(gè)定時(shí)器的工作模式不同。第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、模式1及其應(yīng)用（一）模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu)(以T0為例)模式1對(duì)應(yīng)的是一個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。定時(shí)計(jì)數(shù)第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在這種模式下，寄存器（TH0和TL0）以全16位參與計(jì)數(shù)。TH0占高8位，TL0為低8位。當(dāng)TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位；TH0溢出時(shí)，向中斷標(biāo)志TF0進(jìn)位（硬件置位TF0），并申請(qǐng)中斷。（二）模式1工作特點(diǎn)第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）模式1工作特點(diǎn)計(jì)100個(gè)機(jī)器周期數(shù)所需的時(shí)間為多少？(所接晶振為12MHz)定時(shí)時(shí)間為：t=計(jì)數(shù)值×機(jī)器周期=(216－T0初值)×振蕩周期×12如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)?如何得到所需的定時(shí)時(shí)間？最大可計(jì)數(shù)多少個(gè)機(jī)器周期？當(dāng)C/T=0時(shí)，控制開關(guān)接通振蕩器12分頻輸出端，T0對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)。這就是定時(shí)工作方式。利用溢出中斷,并給出相應(yīng)的計(jì)數(shù)初值第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）模式1工作特點(diǎn)當(dāng)C/T=1時(shí)，T0對(duì)外部輸入計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為：L=(216－T0初值)（個(gè)外部脈沖）第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1：設(shè)晶振頻率為12MHz，試計(jì)算定時(shí)器T0工作于模式1時(shí)的最大定時(shí)時(shí)間T。解：當(dāng)T0處于工作模式1時(shí)，加1計(jì)數(shù)器為16位。定時(shí)時(shí)間為：t=(216－T0初值)×振蕩周期×12

最大定時(shí)時(shí)間為“T0初值=0”時(shí)。所以：T=216×振蕩周期×12第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2：用定時(shí)器T1產(chǎn)生一個(gè)50Hz的方波，由P1.1輸出。fosc=6MHz。解：1）確定定時(shí)器T1初值∵方波周期T=1/50=0.02s=20ms

∴用T1定時(shí)10ms,時(shí)間到P1.1引腳電平取反。∴（TH1）=ECH，（TL1）=78H20ms10ms10ms第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：2）確定工作模式寄存器TMOD的值∵定時(shí)器T1工作于模式1的定時(shí)器工作方式，

∴高四位：GATE=0，C/T=0，M1M0=01，低四位：取0。

∴（TMOD）=00010000B=10H3）編程（查詢方式）

#include<at89x51.h>voidmain(){TMOD=0x10;TH1=0xec;TL1=0x78;TR1=1;P1_1=1;while(1){if(TF1==1){TF1=0;TH1=0xec;TL1=0x78;P1_1=~P1_1;}}}第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）編程（定時(shí)器溢出中斷方式）#include<at89x51.h>voidmain(){TMOD=0x10;TH1=0xec;TL1=0x78;ET1=1;EA=1;TR1=1;P1_1=1;while(1);}voidtimer_1()interrupt3{TH1=0xec;TL1=0x78;P1_1=~P1_1;}思考:設(shè)定時(shí)器T0用于定時(shí)10ms，晶振為6MHz。編程實(shí)現(xiàn)：P1.0輸出周期為40ms,高電平寬為10ms,低電平寬為30ms的矩形波。如何編程?

第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3：設(shè)定時(shí)器T0選擇工作模式1的計(jì)數(shù)器工作方式，其計(jì)數(shù)器初值為FFFFH，問(wèn)此時(shí)定時(shí)器T0的實(shí)際用途是什么？解：因其初值為FFFFH，只要隨機(jī)外來(lái)一脈沖即可溢出，向CPU申請(qǐng)中斷，故這一內(nèi)部中斷源實(shí)質(zhì)上已作為外部中斷源使用。因此此定時(shí)器T0并不用于定時(shí)或計(jì)數(shù)。第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月該模式對(duì)應(yīng)的是一個(gè)13位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。在這種模式下，（以T0為例）16位寄存器（TH0和TL0）只用了13位。其中TL0的高3位未用，其余5位為整個(gè)13位的低5位，TH0占高8位。當(dāng)TL0的低5位溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位；TH0溢出時(shí)，向中斷標(biāo)志TF0進(jìn)位（硬件置位TF0），并申請(qǐng)中斷?！痢痢罷H0TL08位5位二、模式0及其應(yīng)用第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、模式0及其應(yīng)用用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為：

t=(213–T0初值)×振蕩周期×12

用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為：(213－T0初值)（個(gè)外部脈沖）。

第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例4：設(shè)晶振頻率為12MHz，試計(jì)算定時(shí)器T0工作于模式0時(shí)的最大定時(shí)時(shí)間T。解：當(dāng)T0處于工作模式0時(shí)，加1計(jì)數(shù)器為13位。定時(shí)時(shí)間為：t=(213－T0初值)×振蕩周期×12

最大定時(shí)時(shí)間為“T0初值=0”時(shí)。所以：第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模式2把TL0(或TL1)配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，邏輯電路結(jié)構(gòu)如下圖。三、模式2及其應(yīng)用TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅使溢出中斷標(biāo)志位TF0置1，而且還自動(dòng)把TH0中的內(nèi)容重新裝載到TL0中。第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在程序初始化時(shí)，TL0和TH0由軟件賦予相同的初值。用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為：t=(28－TL0初值)×機(jī)器周期用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為：

(28－TL0初值)（外部脈沖的個(gè)數(shù)）該模式可省去軟件中重裝常數(shù)的語(yǔ)句，并可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時(shí)時(shí)間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例5：利用定時(shí)器T1的模式2對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)。要求每計(jì)滿100次，將P1.0端取反。解：（1）選擇模式外部信號(hào)由T1（P3.5）引腳輸入，每發(fā)生一次負(fù)跳變計(jì)數(shù)器加1，每輸入100個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出中斷，中斷服務(wù)程序?qū)1.0取反一次。

T1計(jì)數(shù)工作方式模式2的模式字為(TMOD)=60H。T0不用時(shí)，TMOD的低4位可任取，但不能進(jìn)入模式3，一般取0。第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）計(jì)算T1的計(jì)數(shù)初值

X=28－100=156=9CH

因此:TL1的初值為9CH，重裝初值寄存器TH1=9CH。（3）程序清單#include<at89x51.h>main(){TMOD=0x60;TH1=0x9c;TL1=0x9c;ET1=1;EA=1;TR1=1;while(1);}voidtimer_1()interrupt3{P1_1=~P1_1;}第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、模式3及其應(yīng)用工作模式3對(duì)T0和T1大不相同。若將T0設(shè)置為模式3，TL0和TH0被分成為兩個(gè)相互獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器，邏輯圖如下圖：第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月TL0：

用原T0的各控制位、引腳和中斷源，即C/T，GATE，TR0，TF0，T0（P3.4）引腳，INT0（P3.2）引腳。

TL0可工作在定時(shí)器方式和計(jì)數(shù)器方式。其功能和操作與模式0、模式1相同（只是8位）。TH0：

只可用作簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)功能。TH0占用了定時(shí)器T1的控制位TR1和T1的中斷標(biāo)志TF1，其啟動(dòng)和關(guān)閉僅受TR1的控制。

定時(shí)器T1無(wú)工作模式3狀態(tài)。在T0用作模式3時(shí)，T1仍可設(shè)置為模式0～2。第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、綜合應(yīng)用舉例解：（1）定時(shí)器T0工作模式的確定∵模式0最長(zhǎng)可定時(shí)16.384ms;模式1最長(zhǎng)可定時(shí)131.072ms;模式2最長(zhǎng)可定時(shí)512μs；LED每1秒閃爍一次?！喽〞r(shí)0.5s，可選用模式1，每隔100ms中斷一次，中斷5次從而達(dá)到0.5s的定時(shí)。（2）求計(jì)數(shù)器初值X∵(216－X)×12/(6×106)=100×10-3s∴X=15536=3CB0H因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH例6：設(shè)時(shí)鐘頻率為6MHz，試編寫用T0產(chǎn)生定時(shí)使P1.0所接的發(fā)光二極管每1秒鐘閃爍一次。第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月源程序清單（使發(fā)光二極管閃爍，每1S閃爍1次）#include<at89x51.h>unsignedchartemp=5;main(){TMOD=0x01;TH0=0X3C;TL0=0XB0;ET0=1;EA=1;TR0=1;P1_0=1;while(1);}voidtimer_0()interrupt1{TH0=0X3C;TL0=0XB0;temp--;if(temp==0){temp=5;P1_0=~P1_0;}}第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例7：設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序。時(shí)鐘就是以秒、分、時(shí)為單位進(jìn)行計(jì)時(shí)。用定時(shí)器與中斷的聯(lián)合應(yīng)用。解：（1）實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法①計(jì)算計(jì)數(shù)初值。

時(shí)鐘計(jì)時(shí)的最小單位是秒，可把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為100ms，計(jì)數(shù)溢出10次即得到1秒；10次計(jì)數(shù)可用軟件方法實(shí)現(xiàn)。

假定使用定時(shí)器T1，以工作模式1進(jìn)行100ms的定時(shí)。如fosc=6MHz，則計(jì)數(shù)初值X為：∴X=15536=3CB0H∴

(TL0)=0B0H(TH0)=3CH第35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例6：設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序。時(shí)鐘就是以秒、分、時(shí)為單位進(jìn)行計(jì)時(shí)。用定時(shí)器與中斷的聯(lián)合應(yīng)用。②采用定時(shí)方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累計(jì)，計(jì)滿10次即得到秒計(jì)時(shí)。

設(shè)置軟件計(jì)數(shù)器初值為10，每100ms定時(shí)時(shí)間到溢出中斷，使軟件計(jì)數(shù)器減1，直到減到0，則1s到。③從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)是通過(guò)累計(jì)和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)的。

設(shè)置幾個(gè)累加單元分別進(jìn)行對(duì)1s，1min,1h進(jìn)行計(jì)數(shù)。滿1s，秒位累加；滿60s，分位累加；滿60min，時(shí)位累加；滿24h全部累加單元清0第36頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）程序流程及程序清單 ①主程序流程如右圖所示。設(shè)T1為模式1設(shè)中斷次數(shù)清計(jì)時(shí)單元開中斷啟動(dòng)T1調(diào)用顯示子程序時(shí)鐘主程序流程開始第37頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)賦計(jì)數(shù)初值到1s?秒單元加1