(2010-2011-2)單片機(jī)原理與應(yīng)用第6章.ppt

1、第6章 MCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1、T0。 2種工作模式： （1）計(jì)數(shù)器工作模式 （2）定時(shí)器工作模式 4種工作方式(方式0-方式3)。 6.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) TMOD：選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的工作模式和工作 方式。 TCON：控制T0、T1的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，同時(shí)包含了 T0、T1的狀態(tài)。,單片機(jī)復(fù)位時(shí)，兩個(gè)寄存器都清0。 6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD,8位分為兩組，高4位控制T1，低4位控制T0。 （1）GATE門控位 0：以TRX（X=0,1）來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行。 1：用外中斷引腳(INT0*或INT1*)上的高電平和TRX兩

2、個(gè)條件來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行。 （2）M1、M0工作方式選擇位 M1 M0 工 作 方 式 0 0 方式0，13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 0 1方式1，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 1 0 方式2，8位常數(shù)自動(dòng)重新裝載 1 1 方式3，僅適用于T0，T0分成兩個(gè)8 位計(jì)數(shù)器，T1停止計(jì)數(shù)。 (3) C/T*計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式選擇位,0：定時(shí)器模式。 1：計(jì)數(shù)器模式。 6.1.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON 低4位與外部中斷有關(guān)，已介紹。高4位的功能如下： (1) TF1、TF0計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位 (2) TR1、TR0計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位 1：?jiǎn)?dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作 0：停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作,6.2

3、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式 6.2.1 方式0 M1、M0為00 ，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的框圖：,為13位的計(jì)數(shù)器 ，C/T* 位決定工作模式： 0：開關(guān)打在上面，為定時(shí)器工作模式； 1：開關(guān)打在下面，為計(jì)數(shù)器工作模式，計(jì)數(shù)脈沖為P3.4、P3.5引腳上的外部輸入脈沖，當(dāng)引腳上發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。 GATE位：決定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行取決于TRx一個(gè)條件還是TRx和INTx*引腳兩個(gè)條件。 （1）0：A點(diǎn)（見圖6-2）是否計(jì)數(shù),僅取決于TRx的狀態(tài)。 （2）1：B點(diǎn)電位由INTX*的輸入電平和TRX的狀態(tài)這兩個(gè)條件來(lái)確定。是否計(jì)數(shù)是由TRx和INTx*二個(gè)條件來(lái)控制的。,6.2.2 方式1

4、M1、M0=01，16位的計(jì)數(shù)器。 6.2.3 方式2 計(jì)數(shù)滿后自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)初值。 M1、M0=10 ，等效框圖如下：,TLX作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLX計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在置“1”溢出標(biāo)志TFX的同時(shí)，還自動(dòng)的將THX中的初值送至TLX，使TLX從初值開始重新計(jì)數(shù)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式2工作過(guò)程如圖6-5(X=0,1)。,省去用戶軟件中重裝初值的程序，精確的定時(shí)。 6.2.4 方式3 增加一個(gè)附加的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，從而具有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。,只適用于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0。T1不能工作在方式3， T1方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)（此時(shí)T1可用來(lái)作串行口波特率產(chǎn)生器）。 1工作方式3下的T0 T

5、0分為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器:TL0和TH0 。TL0使用T0的狀態(tài)控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定為一個(gè)8位定時(shí)器（不能作外部計(jì)數(shù)模式），并使用定時(shí)器T1的狀態(tài)控制位TR1和TF1，同時(shí)占用定時(shí)器T1的中斷請(qǐng)求源TF1。 各引腳與T0的邏輯關(guān)系如圖所示：,2T0工作在方式3下T1的各種工作方式 當(dāng)T1用作串行口的波特率發(fā)生器時(shí)， T0才工作在方式3。 T0為方式3時(shí)， T1可定為方式0、方式1和方式2，用來(lái)作為串行口的波特率發(fā)生器，或不需要中斷的場(chǎng)合。 （1）T1工作在方式0,（2） T1工作在方式1 （3） T1工作在方式2,6.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)輸入信號(hào)的要求 外部計(jì)數(shù)

6、脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩器頻率的1/24，例如選用12MHz頻率的晶體，則可輸入500KHz的外部脈沖。 輸入信號(hào)的高、低電平至少要保持一個(gè)機(jī)器周期。 如圖6-10所示，圖中Tcy為機(jī)器周期。,6.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用 4種工作方式中，方式0與方式1基本相同，由于方式0是為兼容MCS-48而設(shè)，初值計(jì)算復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中，一般不用方式0，而采用方式1。 6.4.1 方式1應(yīng)用 例6-1 假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率采用6MHz，要在P1.0上輸出一個(gè)周期為2ms的方波，如圖所示。,方波的周期用T0來(lái)確定，讓T0每隔1ms計(jì)數(shù)溢出1次(每1ms產(chǎn)生一次中斷)，CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中對(duì)P

7、1.0取反。 (1)計(jì)算初值X 設(shè)初值為X，則有: (216-X)210-6=110-3 216-X=500 X=65036 X化為16進(jìn)制，即X=FE0CH=1111111000001100B。 所以，T0的初值為： TH0=0FEH TL0=0CH (2)初始化程序設(shè)計(jì),對(duì)寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相應(yīng)位進(jìn)行正確設(shè)置，將計(jì)數(shù)初值送入定時(shí)器中。 (3)程序設(shè)計(jì) 中斷服務(wù)程序除產(chǎn)生方波外，還要注意將計(jì)數(shù)初值重新裝入定時(shí)器中，為下一次中斷作準(zhǔn)備。 參考程序： ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ；轉(zhuǎn)主程序 ORG 000BH ；T0的中斷入口 AJMP IT0P ；

8、轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ；設(shè)堆棧指針 MOV TMOD,#01H ；設(shè)置T0為方式1,ACALL PT0M0；調(diào)用子程序PT0M0 HERE: AJMP HERE ；自身跳轉(zhuǎn) PT0M0: MOV TL0,#0CH；T0中斷服務(wù)程序，T0重新置初值 MOV TH0,#0FEH SETB TR0 ；啟動(dòng)T0 SETB ET0 ；允許T0中斷 SETB EA ；CPU開中斷 RET ITOP: MOV TL0,#0CH ；T0中斷服務(wù)子程序，T0置初值 MOV TH0,#0FEH CPL P1.0 ；P1.0的狀態(tài)取反 RETI 查詢方式

9、的參考程序: MOV TMOD,#01H ；設(shè)置T0為方式1,SETB TR0 ；接通T0 LOOP: MOV TH0,#0FEH ；T0置初值 MOV TL0,# 0CH LOOP1：JNB TF0,LOOP1 ；查詢TF0標(biāo)志 CLR TR0 ；T0溢出，關(guān)閉T0 CPL P1.0 ；P1.0的狀態(tài)求反 SJMP LOOP 例6-2 假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘為6MHz，編寫定時(shí)器T0產(chǎn)生1秒定時(shí)的程序。 （1）T0工作方式的確定 定時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，采用哪一種工作方式？ 由各種工作方式的特性，可計(jì)算出： 方式0最長(zhǎng)可定時(shí)16.384ms;,方式1最長(zhǎng)可定時(shí)131.072ms; 方式2最長(zhǎng)可定時(shí)512s。 選

10、方式1，每隔100ms中斷一次，中斷10次為1s。 （2）計(jì)算計(jì)數(shù)初值 因?yàn)椋?216-X)210-6 = 10-1 所以：X=15536=3CB0H 因此：TH0=3CH，TL0=B0H （3）10次計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn) 采用循環(huán)程序法。 （4）程序設(shè)計(jì) 參考程序 :,ORG 0000H RESET： LJMP MAIN ；上電，轉(zhuǎn)主程序入口MAIN ORG 000BH ；T0的中斷入口 LJMP IT0P；轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P ORG 1000H MAIN： MOV SP,#60H ；設(shè)堆棧指針 MOV B,#0AH ；設(shè)循環(huán)次數(shù)10次 MOV TMOD,#01H ；設(shè)T0工作在方式1 MOV

11、 TL0,#0B0H ；給T0設(shè)初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ；啟動(dòng)T0 SETB ET0 ；允許T0中斷,SETB EA ；CPU開放中斷 HERE： SJMP HERE ；等待中斷 ITOP： MOV TL0,#0B0H ；T0中斷子程序，重裝初值 MOV TH0,#3CH ； DJNZ B，LOOP CLR TR0 ；1s定時(shí)時(shí)間到，停止T0工作 LOOP： RETI 6.4.2 方式2的應(yīng)用 省去程序中重裝初值的指令，并可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時(shí)時(shí)間。 例6-3 當(dāng)T0（P3.4）引腳上發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，從P1.0引腳上輸出一個(gè)周期為1ms的方波,如圖所示。（系統(tǒng)時(shí)鐘為6MH

12、z）,（1）工作方式選擇 T0為方式1計(jì)數(shù)，初值 0FFFFH，即外部計(jì)數(shù)輸入端T0（P3.4）發(fā)生一次負(fù)跳變時(shí)，T0加1且溢出，溢出標(biāo)志TF0置“1”，發(fā)中斷請(qǐng)求。在進(jìn)入T0中斷程序后，把F0標(biāo)志置“1”，說(shuō)明T0腳已接收了負(fù)跳變信號(hào)。 T1定義為方式2定時(shí)。在T0腳發(fā)生一次負(fù)跳變后，,啟動(dòng)T1每500s產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中對(duì)P1.0求反，使P1.0產(chǎn)生周期1ms的方波。 （2）計(jì)算T1初值 設(shè)T1的初值為X： 則 (28-X)210-6=510-4 X=28-250=6=06H （3）程序設(shè)計(jì) ORG 0000H RESET: LJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序 ORG 00

13、0BH JMP IT0P ；轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)程序,ORG 001BH LJMP IT1P ；轉(zhuǎn)T1中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ACALL PT0M2 ；調(diào)用對(duì)T0，T1初始化子程序 LOOP: MOV C,F0 ；T0產(chǎn)生過(guò)中斷了嗎，產(chǎn)生過(guò) ；中斷，則F0=1 JNC LOOP；T0沒有產(chǎn)生過(guò)中斷，則跳到 ；LOOP，等待T0中斷 SETB TR1 ；啟動(dòng)T1 SETB ET1 ；允許T1中斷 HERE: AJMP HERE,PT0M2: MOV TMOD,#26H ；初始化，T1為方式2定 ；時(shí)，T0為方式1計(jì)數(shù) MOV TL0,#0FFH ；T0置初

14、值 MOV TH0,#0FFH SETB TR0 ；啟動(dòng)T0 SETB ET0 ；允許T0中斷 MOV TL1,#06H ；T1置初值 MOV TH1,#06H CLR F0；把T0已發(fā)生中斷標(biāo)志F0清0 SETB EA RET IT0P: CLR TR0 ；T0中斷服務(wù)程序，停止T0計(jì)數(shù),SETB F0 ；建立產(chǎn)生中斷標(biāo)志 RETI IT1P: CPL P1.0；T1中斷服務(wù)，P1.0位取反 RETI 在T1定時(shí)中斷服務(wù)程序IT1P中，省去了T1中斷服務(wù)程序中重新裝入初值06H的指令。 例6-4 利用T1的方式2對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)，要求每計(jì)滿100個(gè)數(shù)，將P1.0取反。 本例是方式2計(jì)數(shù)模式的應(yīng)

15、用。 （1）選擇工作方式,外部信號(hào)由T1(P3.5) 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)器產(chǎn)生溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中將P1.0取反一次。 T1 方式2的控制字為TMOD=60H。不使用T0時(shí)，TMOD的低4位可任取，但不能使T0進(jìn)入方式3，這里取全0。 （2）計(jì)算T1的初值 X=28-100=156=9CH 因此，TL1的初值為9CH，重裝初值寄存器TH1=9CH （3）程序設(shè)計(jì) ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH；T1中斷服務(wù)程序入口,CPL P1.0；P1.0位取反 RETI ORG 0100H MAIN:MOV TMOD,#60H ；

16、設(shè)T1為方式2計(jì)數(shù) MOV TL0,#9CH ；T0置初值 MOV TH0,#9CH SETB TR1 ；啟動(dòng)T1 HERE: AJMP HERE 6.4.3 方式3的應(yīng)用 T0 方式3時(shí)，TL0和TH0被分成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。其中，TL0：8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； TH0：8位定時(shí)器。,當(dāng)T1作串行口波特率發(fā)生器時(shí)，T0才設(shè)置為方式3。 例6-5 假設(shè)某MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)的兩個(gè)外中斷源已被占用，設(shè)置T1工作在方式2，作波特率發(fā)生器用?，F(xiàn)要求增加一個(gè)外部中斷源，并控制P1.0引腳輸出一個(gè)5kHz的方波。設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘為6MHz。,（1）選擇工作方式 TL0為方式3計(jì)數(shù)，把T0引腳（P3.

17、4）作附加的外中斷輸入端，TL0初值設(shè)為0FFH，當(dāng)檢測(cè)到T0引腳電平出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)，TL0溢出，申請(qǐng)中斷，這相當(dāng)于跳沿觸發(fā)的外部中斷源。 TH0為8位方式3定時(shí)，控制P1.0輸出5kHz的方波信號(hào)。如圖6-13所示。 （2）初值計(jì)算 TL0的初值設(shè)為0FFH。 5kHz的方波的周期為200s，TH0的定時(shí)時(shí)間為,100s。TH0初值X計(jì)算如下： (28-X)210-6=110-4 X=28-100=156=9CH （3）程序設(shè)計(jì) ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ；T0中斷入口 LJMP TL0INT；跳T0(TL0)中斷服務(wù)程序 ORG 001BH ；在T0方式3時(shí)

18、，TH0占用T1的中斷 LJMP TH0INT；跳TH0中斷服務(wù)程序 ORG 0100H,MAIN： MOV TMOD,#27H ；TL0方式3計(jì)數(shù),TH0定時(shí)，T1方式2；定時(shí)（波特率發(fā)生器） MOV TL0,#0FFH ；置TL0初值 MOV TH0,#9CH；置TH0初值 MOV TL1,#dataL ；data為波特率常數(shù) MOV TH1,#dataH MOV TCON,#55H；允許T0中斷 MOV IE,#9FH；啟動(dòng)T1 中斷處理 TL0INT：MOV TL0,#0FFH ；TL0中斷服務(wù)程序， ；TL0重新裝入初值,中斷處理 TH0INT：MOV TH0,#9CH ；TH0中斷

19、服務(wù)程序，TH0重 ；新裝入初值 CPL P1.0 ；P1.0位取反輸出 RETI,6.4.4 門控制位GATE的應(yīng)用測(cè)量脈沖寬度 GATE1可使定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的啟動(dòng)計(jì)數(shù)受INT1*的控制，可測(cè)量引腳INT1*（P3.3）上正脈沖的寬度（機(jī)器周期數(shù)）。,參考程序： ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#90H ； 90H為T1方式1定時(shí)控制字 MOV TL1,#00H MOV TH1,#00H LOOP0: JB P3.3,LOOP0；INT1*高,則循環(huán) SETB TR1；如INT1*為低，啟動(dòng)T1 LOOP1: JNB P3.3,LOOP1；INT1*低，則循環(huán) LOOP2: JB P3.3,LOOP2 ；INT1*高,T1計(jì)數(shù)則程序循環(huán),CLR TR1；INT1*低，停止T1計(jì)數(shù) MOV A,TL1；T1計(jì)數(shù)值送A 將A中的T1計(jì)數(shù) 值送顯示緩沖區(qū) 轉(zhuǎn)換成顯示的代碼 LOOP3: LCA