2022年單片機(jī)課件定時(shí)器及應(yīng)用

§6.1定時(shí)器概述§6.2定時(shí)器的控制§6.3定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用§6.4思考題與習(xí)題第六章定時(shí)器及應(yīng)用§6.1定時(shí)器概述§6.1.18051定時(shí)器結(jié)構(gòu)§6.1.28051定時(shí)器功能§6.1.18051定時(shí)器結(jié)構(gòu)8051定時(shí)器的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。它們實(shí)際上都是16位加1計(jì)數(shù)器。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。圖6-189C51定時(shí)器結(jié)構(gòu)§6.1.28051定時(shí)器功能每個(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)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能由特殊功能寄存器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。每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器還有四種工作模式。其中模式0-2對(duì)T0和T1是一樣的，模式3對(duì)兩者不同。定時(shí)工作方式定時(shí)器計(jì)數(shù)8051片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖，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(mǎn)溢出。當(dāng)8051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。計(jì)數(shù)工作方式通過(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)定時(shí)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。對(duì)輸入脈沖信號(hào)的基本要求如圖6-2所示?！?.2定時(shí)器的控制

§6.2.1工作模式寄存器TMOD§6.2.2控制器寄存器TCON§6.2.1工作模式寄存器TMODTMOD用于控制T0和T1的工作模式。TMOD不能位尋址，只能用字節(jié)設(shè)置定時(shí)器的工作模式，低半字節(jié)設(shè)置T0，高半字節(jié)設(shè)置T1。8051系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，TMOD的所有位被清0。TMOD各位的定義格式如圖6-3所示。TMOD各位的功能：TMOD各位定義及具體的意義歸納如圖6-4所示。GATEC/TM1M0GATEM1C/TM0定時(shí)器T1定時(shí)器T0TMOD（89H）D7D6D5D4D3D2D1D0圖6-3工作模式寄存器TMOD的位定義圖6-4TMOD各位定義及具體的意義TMOD各位的功能①

M1和M0—操作模式控制位。兩位可形成四種編碼，對(duì)應(yīng)于四種模式。見(jiàn)表6-1。表6-1M1，M0控制的四種工作模式②C/T—計(jì)數(shù)器/定時(shí)器方式選擇位。

C/T=0，設(shè)置為定時(shí)方式。定時(shí)器計(jì)數(shù)8051片內(nèi)脈沖，即對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)。C/T=1，設(shè)置為計(jì)數(shù)方式。計(jì)數(shù)器的輸入來(lái)自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脈沖。TMOD各位的功能

③GATE—門(mén)控位。GATE=0，只要用軟件使TR0（或TR1）置1就可以啟動(dòng)定時(shí)器，而不管INT0（或INT1）的電平是高還是低。

GATE=1，只有INT0（或INT1）引腳為高電平且由軟件使TR0（或TR1）置1時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。TMOD各位的功能§6.2.2控制器寄存器TCONTCON除可字節(jié)尋址外，各位還可位尋址。8051系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，TCON的所有位被清0。

TCON各位的定義格式如圖6-5所示。TCON各位的功能：TCON各位定義及具體的意義歸納如圖6-6所示。TF1TR1TF0TR0IE1IE0IT1IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H圖6-5控制寄存器TCON的位定義圖6-6TCON各位定義及具體的意義（3）采用查詢(xún)方式的程序圖6-189C51定時(shí)器結(jié)構(gòu)HERE：SJMPHERE；5)—T0溢出標(biāo)志位。三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)7)—T1溢出標(biāo)志位。設(shè)單片機(jī)晶振頻率fosc=12MHz。MOVTH1,#9CHMOVIE，#88H;定時(shí)器開(kāi)中斷X=28－100=156=9CH在程序初始化時(shí)，TL0和TH0由軟件賦予相同的初值。CPLP1.18051定時(shí)器結(jié)構(gòu)三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)CPLP1.TCON各位的功能①TF1（TCON.7)—T1溢出標(biāo)志位。當(dāng)T1溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)使中斷觸發(fā)器TF1置1，并CPU申請(qǐng)中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，TF1由被硬件自動(dòng)清0。TF1也可以用軟件清0。②TF0（TCON.5)—T0溢出標(biāo)志位。其功能和操作情況同TF1。③TR1(TCON.6)—T1運(yùn)行控制位。可通過(guò)軟件置1（TR1=1）或清0（TR1=0）來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉T1。在程序中用指令“SETBTR1”使TR1位置1，定時(shí)器T1便開(kāi)始計(jì)數(shù)。④TR0(TCON.4)—T0運(yùn)行控制位。其功能和操作情況同TR1。TCON各位的功能⑤IE1，IT1，IE0，IT0(TCON.3～TCON.0)—外部中斷INT1，INT0請(qǐng)求及請(qǐng)求方式控制位。前一章已經(jīng)講過(guò)。TCON各位的功能§6.3定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用

模式0及其應(yīng)用

模式1及其應(yīng)用

模式2及其應(yīng)用

模式3及其應(yīng)用

綜合應(yīng)用舉例§6.3.1模式0及其應(yīng)用一、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu)二、模式0工作特點(diǎn)三、模式0的應(yīng)用舉例一、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu)T0在模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。（T1相同）T0（或T1）模式0結(jié)構(gòu)－13位計(jì)數(shù)器二、模式0工作特點(diǎn)在這種模式下，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為，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。定時(shí)時(shí)間為：t=(213－T0初值)×振蕩周期×12三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-1)例6-1：設(shè)定時(shí)器T0選擇工作模式0，定時(shí)時(shí)間為1ms，fosc=6MHz。試確定T0初值，計(jì)算最大定時(shí)時(shí)間T。三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-1)解：當(dāng)T0處于工作模式0時(shí)，加1計(jì)數(shù)器為13位。（1）試確定T0初值

設(shè)T0的初值位X。則：(213－X)×1/6×10-6×12=1×10-3sX=7692D=1111000001100BT0的低5位：01100B=0CH即(TL0)=0CHT0的高8位：11110000B=F0H即(TH0)=F0H（2）計(jì)算最大定時(shí)時(shí)間TT0的最大定時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)于13位計(jì)數(shù)器T0的各位全為1，即(TL0)=1FH，(TH0)=FFH.則：T=213×1/6×10-6三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-2)例6-2：設(shè)T0工作在模式0，定時(shí)時(shí)間為1ms，fosc=6MHz。編程實(shí)現(xiàn)其定時(shí)功能。定時(shí)時(shí)間到，P1.0取反。

三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-2)解：（1）計(jì)算T0初值X

計(jì)算步驟見(jiàn)例6-1。

結(jié)果：(TH0)=0F0H,(TL0)=0CH。三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-2)（2）程序清單：

初始化引導(dǎo)程序ORG0000HRESET:AJMPMAIN；跳過(guò)中斷服務(wù)程序區(qū)ORG000BH；中斷服務(wù)程序入口AJMPITOP三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-2)主程序：ORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；設(shè)堆棧指針ACALLPTOMDHERE:AJMPHERE；等待時(shí)間到，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序PTOMD:MOVTMOD,#00H；選擇工作模式MOVTL0,#0CH；送初值MOVTH0,#0F0HSETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)SETBET0；T0開(kāi)中斷SETBEA；CPU開(kāi)中斷RET三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-2)中斷服務(wù)程序ORG0120HITOP:MOVTL0,#0CH；重新裝如初值MOVTH0,#0F0H取反RETI三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)例6-3：利用T0的工作模式0產(chǎn)生1ms定時(shí)，在P1.0引腳輸出周期為2ms的方波。設(shè)單片機(jī)晶振頻率fosc=12MHz。編程實(shí)現(xiàn)其功能。三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)解：取反一次即可。

（1）選擇工作模式

T0的模式字為T(mén)MOD=00H，即M1M0=00，C/T=0，GATE=0，其余位為0。三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)（2）計(jì)算1ms定時(shí)時(shí)T0的初值

(213－X)×1/12×10-6×12=1×10-3sX=7193D=1110000011000BT0的低5位：11000B=18H即(TL0)=18HT0的高8位：11100000B=E0H即(TH0)=E0H

三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)（3）采用查詢(xún)方式的程序程序清單：MOVTMOD,#00H；設(shè)置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值MOVTH0,#0E0HSETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)LOOP：JBCTF0，NEXT；查詢(xún)定時(shí)時(shí)間到否SJMPLOOPNEXT：MOVTL0,#18H；重裝計(jì)數(shù)初值MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；取反SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)（4）采用定時(shí)器溢出中斷方式的程序程序清單：主程序ORG0000HRESET:AJMPMAIN；跳過(guò)中斷服務(wù)程序區(qū)ORG0030HMAIN：MOVTMOD,#00H；設(shè)置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值MOVTH0,#0E0HSETBEA；CPU開(kāi)中斷SETBET0；T0中斷允許SETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)HERE：SJMPHERE；等待中斷，虛擬主程序三、模式0的應(yīng)用舉例(例6-3)中斷服務(wù)程序ORG000BHAJMPCTC0ORG0120HCTC0:MOVTL0,#18H；重新裝如初值MOVTH0,#0E0H取反RETI§6.3.2模式1及其應(yīng)用一、模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu)二、模式1工作特點(diǎn)三、模式1的應(yīng)用舉例一、模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu)T0在模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。（T1相同）圖6-7T0（或T1）模式1結(jié)構(gòu)－16位計(jì)數(shù)器二、模式1工作特點(diǎn)該模式對(duì)應(yīng)的是一個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。用于定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間為：

t=(216－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)度最大為：216=65536（個(gè)外部脈沖）三、模式1的應(yīng)用舉例（例6-4）輸出。，使用程序查詢(xún)方式，fosc=6MHz。三、模式1的應(yīng)用舉例（例6-4）解：∵方波周期T=1/50=0.02s=20ms

∴用T1定時(shí)10ms

計(jì)數(shù)初值X為：

X=216－12×10×1000/12=65536－10000=55536=D8F0H三、模式1的應(yīng)用舉例（例6-4）源程序清單：MOVTMOD,#10H；設(shè)置T1為模式1SETBTR1；啟動(dòng)定時(shí)LOOP：MOVTL1,#0D8H；送初值MOVTH1,#0F0HJNBTF1，$；查詢(xún)定時(shí)時(shí)間到否CLRTF1;產(chǎn)生溢出，清標(biāo)志位CPLP1.1；取反SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)§6.3.3模式2及其應(yīng)用一、模式2的邏輯電路結(jié)構(gòu)二、模式2工作特點(diǎn)三、模式2的應(yīng)用舉例一、模式2的邏輯電路結(jié)構(gòu)T0在模式2的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖6-8所示。（T1相同）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。TL0用作8位計(jì)數(shù)器，TH0用以保存初值。圖6-8T0（或T1）模式2結(jié)構(gòu)－8位計(jì)數(shù)器二、模式2工作特點(diǎn)該模式把TL0(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。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－TH0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)度最大為：28=256（個(gè)外部脈沖）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。三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-5）輸出一個(gè)500μs的同步脈沖。請(qǐng)編程序?qū)崿F(xiàn)該功能。查詢(xún)方式，fosc=6MHz。三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-5）解：（1）模式選擇

選T0為模式2，外部事件計(jì)數(shù)方式。輸出由1變?yōu)?。T0定時(shí)到產(chǎn)生溢出，使P1.0輸出恢復(fù)高電平，T0又恢復(fù)外部事件計(jì)數(shù)方式。如圖6-9

所示。圖6-9功能描述三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-5）（2）計(jì)算初值

T0工作在外部事件計(jì)數(shù)方式，當(dāng)計(jì)數(shù)到28時(shí)，再加1計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出。設(shè)計(jì)數(shù)初值為X，當(dāng)再出現(xiàn)一次外部事件時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出。則:X+1=28

X=28－1=11111111B=0FFH

T0工作在定時(shí)工作方式，設(shè)晶振頻率為6MHz，500μs相當(dāng)于250個(gè)機(jī)器周期。因此，初值X為(28－X)×2μs=500μs

X=6=06H三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-5）（3）程序清單START：MOVTMOD,#06H；設(shè)置T0為模式2,外部計(jì)數(shù)方式MOVTL0,#0FFH；T0計(jì)數(shù)器初值MOVTH0,#0FFHSETBTR0；啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)LOOP1：JBCTF0，PTFO1；查詢(xún)T0溢出標(biāo)志，；TF0=1時(shí)轉(zhuǎn)，且清TF0=0SJMPLOOP1；三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-5）PTFO1：CLRTR0；停止計(jì)數(shù)MOVTMOD,#02H；設(shè)置T0為模式2，定時(shí)方式MOVTL0,#06H；送初值，定時(shí)500μsMOVTH0,#06HSETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)500μsLOOP2:JBCTF0,PTFO2；查詢(xún)T0溢出標(biāo)志，；TF0=1時(shí)轉(zhuǎn)，且清TF0=0;（第一個(gè)500μs到否？）SJMPLOOP2；等待中斷，虛擬主程序CLRTR0；停止計(jì)數(shù)SJMPSTART三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-6）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。三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-6）（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。三、模式2的應(yīng)用舉例（例6-6）（3）程序清單MAIN：MOVTMOD,#60H；設(shè)置T1為模式2,外部計(jì)數(shù)方式MOVTL1,#9CH；T1計(jì)數(shù)器初值MOVTH1,#9CHMOVIE，#88H;定時(shí)器開(kāi)中斷SETBTR1；啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)HERE：SJMPHERE；等待中斷ORG001BH；中斷服務(wù)程序入口RETI§6.3.5綜合應(yīng)用舉例（例6-8）例6-8：設(shè)時(shí)鐘頻率為6MHz。編寫(xiě)利用T0產(chǎn)生1s循環(huán)定時(shí)的程序，時(shí)間到后P1.0取反。§6.3.5綜合應(yīng)用舉例（例6-8）解：（1）定時(shí)器T0工作模式的確定∵模式0最長(zhǎng)可定