单片微机的定时器计数器原理及应用 (2)精选PPT.ppt

单片微机的定时器计数器原理及应用第1页，此课件共47页哦 INT0INT0，INT1INT1，T0 T0 及及 T1 T1的中断标志存放在的中断标志存放在 TCONTCON寄存器中；寄存器中；串行口的中断标志存放在串行口的中断标志存放在 SCONSCON寄存器中。寄存器中。定时器计数器控制寄存器定时器计数器控制寄存器TCONTCON：IT1IT1：INT1INT1的中断申请触发方式控制位的中断申请触发方式控制位IT0IT0：INT0INT0的中断申请触发方式控制位。的中断申请触发方式控制位。5.3 中断的控制5.3.1中断标志第2页，此课件共47页哦中断允许和禁止由中断允许寄存器中断允许和禁止由中断允许寄存器IEIE控制。控制。中断允许寄存器中断允许寄存器IE IE(可位寻址）可位寻址）：5.3.2 5.3.2 中断允许控制中断允许控制IEIE寄存器中各位设置：为寄存器中各位设置：为0 0时，时，禁止禁止中断；为中断；为1 1时，时，允许允许中断。中断。系统复位后系统复位后IEIE寄存器中各位均寄存器中各位均为为0 0，禁止所有中断。，禁止所有中断。第3页，此课件共47页哦在在80C5180C51中有高、低两个中断优先级，通过中有高、低两个中断优先级，通过IPIP来设定。来设定。中断优先级寄存器中断优先级寄存器IP(IP(可位寻址可位寻址）：）：IPIP寄寄存存器器中中各各位位设设置置：为为0 0时时，为为低低中中断断优优先先级级；为为1 1时时，设设为为高高中中断优先级。断优先级。系统系统复位后复位后IPIP寄存器中各位均寄存器中各位均为为0 0，全部设定为低中断优先级。，全部设定为低中断优先级。5.3.3 5.3.3 中断优先级中断优先级第4页，此课件共47页哦中断源中断源 中断矢量地址中断矢量地址 外部中断外部中断0（INT0INT0）0003H 定时器定时器/计数器计数器0（T0）000BH外部中断外部中断1（INT1INT1）0013H 定时器定时器/计数器计数器1（T1）001BH 串行口（串行口（RI、TI）0023H定时器定时器/计数器计数器2 002BH中断矢量地址中断矢量地址第5页，此课件共47页哦第六章第六章 单片微机的定时器单片微机的定时器/计数器计数器原理及应用原理及应用第6页，此课件共47页哦6.1 概述概述6.2 定时器定时器/计数器计数器T0、T16.3 定时器定时器/计数器计数器T26.4 监视定时器（看门狗）监视定时器（看门狗）T36.5 定时器定时器/计数器的应用编程计数器的应用编程第7页，此课件共47页哦定时或计数方法：定时或计数方法：1硬件法：硬件法：定时功能完全由硬件电路完成，不占用定时功能完全由硬件电路完成，不占用CPU时间。时间。2软件法：软件法：软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时。软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时。3可编程定时器计数器：可编程定时器计数器：通过软件编程来实现定时时间的改变，通过软件编程来实现定时时间的改变，通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能。通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能。6-1 概述概述定时器资源：定时器资源：80C51：两个：两个16位的加位的加1定时器计数器：定时器计数器：T0和和T1；80C52：三个：三个16位的加位的加1定时器计数器：定时器计数器：T0、T1、T2在在80C51系列的部分产品（如系列的部分产品（如Philips公司的公司的80C552）中，还）中，还包含有作看门狗的包含有作看门狗的8位位定时器定时器T3。第8页，此课件共47页哦定定时时器器计计数数器器的的核核心心是是一一个个加加1计计数数器器其其基基本功能是本功能是计数加计数加1。计数计数 是对单片微机的是对单片微机的T0、T1（或（或T2）引脚引脚上输入的一个上输入的一个1到到0的跳变的跳变进行计数增进行计数增l。定时定时 是对单片微机内部的是对单片微机内部的机器周期机器周期进行计进行计数，从而得到定时。数，从而得到定时。波特率发生器波特率发生器 80C51的定时器的定时器/计数器还可计数器还可用作串行接口的用作串行接口的波特率发生器波特率发生器。第9页，此课件共47页哦T0、T1的内部结构简图示于的内部结构简图示于图图61中。中。T0、T1由以下几部分组成：由以下几部分组成：计数器计数器TH0、TL0和和TH1、TL1；特殊功能寄存器特殊功能寄存器TMOD、TCON；时钟分频器；时钟分频器；输入引脚输入引脚T0、T1。6.2 6.2 定时器计数器定时器计数器T0T0、T1T1第10页，此课件共47页哦一、一、定时器计数器定时器计数器T0、T1的控制寄存器的控制寄存器 1.TCON位地址位地址 8FH 8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位功能位功能 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1TF1：T1T1的溢出标志的溢出标志。T1T1溢出时，该位由溢出时，该位由内部硬件置位内部硬件置位。若中断开放，即响应中断，进入中断服务程序后，若中断开放，即响应中断，进入中断服务程序后，由硬由硬 件自动清件自动清0 0；若中断禁止，可用于判跳，用软件清若中断禁止，可用于判跳，用软件清0 0。TR1TR1：T1T1的运行控制位的运行控制位。用软件控制，置用软件控制，置l l时，启动时，启动 T1 T1；清；清0 0时，停止时，停止 T1 T1。复位后复位后，TCONTCON的所有位均的所有位均清清0 0。T0T0和和T1T1均是关中断的。均是关中断的。第11页，此课件共47页哦D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0GATE 门控位门控位GATE1时时，由由外外部部中中断断引引脚脚INT0、INT1和和TR0、TR1共共同同来来启启动动定定时时器器。当当INT0引引脚脚为为高高电电平平时时，TR0置置位位启启动动定定时时器器T0；当当引引脚脚INT1为为高高电电平平时，时，TR1置位，启动定时器置位，启动定时器T1。GATE0时，仅由时，仅由TR0和和TR1置位来启动定时器置位来启动定时器T0和和T1。2.T0、T1的方式寄存器的方式寄存器TMOD第12页，此课件共47页哦中断条件：中断条件：TH0,TL0 由全由全1 全全0CT：功能选择位：功能选择位C/T1时，选择时，选择计数计数功能；功能；C/T0时，选择时，选择定时定时功能。功能。定时器，设置定时器，设置C/T0脉冲源：振荡器（内部机器周期）脉冲源：振荡器（内部机器周期）计数频率：计数频率：fosc定时时间：定时时间：t=脉冲数脉冲数*机器周期机器周期(213-x)*第13页，此课件共47页哦计数器，设置计数器，设置C/T1脉冲源：外部引脚脉冲源：外部引脚T0(T1)计数：计数：T010计计1(两个机器周期计一个数）两个机器周期计一个数）计数频率：计数频率：fosc脉冲宽度：保持一个机器周期脉冲宽度：保持一个机器周期第14页，此课件共47页哦M1、M0：工作方式选择位。：工作方式选择位。M1M0M1M0工作方式工作方式功能功能0000方式方式0 01313位计数器位计数器0101方式方式1 11616位计数器位计数器1010方式方式2 2两个两个8 8位计数器，初值自动装入位计数器，初值自动装入1111方式方式3 3两个两个8 8位计数器，仅适用位计数器，仅适用T0T0第15页，此课件共47页哦3、计数器、计数器:TH0、TL0、TH1、TL11）TH0、TL0：定时器定时器/计数器计数器0高位字节和低位字节。高位字节和低位字节。字节地址：字节地址：8CH,8AH，可读可写，可读可写.2）TH1、TL1：定时器定时器/计数器计数器1高位字节和低位字节。高位字节和低位字节。字节地址：字节地址：8DH,8BH，可读可写，可读可写.4、定时器、定时器/计数器中断：计数器中断：中断允许寄存器中断允许寄存器IE 中断优先级寄存器中断优先级寄存器IP 中断矢量中断矢量 第16页，此课件共47页哦 方式方式0：13位定时器位定时器/计数器计数器(M10、M00)计数寄存器组成：计数寄存器组成：THx THx 高高8 8位位和和TLxTLx的低的低5 5位位 （TLTL0 0-TL-TL4 4)，共，共1313位。位。计数时，计数时，TLx TLx 的低的低5 5位溢出后向位溢出后向THxTHx进位，进位，THxTHx溢出后溢出后将将TFxTFx置位，并向置位，并向CPUCPU申请中断。申请中断。二、定时器计数器二、定时器计数器T0、T1的工作方式的工作方式第17页，此课件共47页哦图62 方式0时，定时器/计数器T0、T1的逻辑结构图B=TRx(GATE+INTx)第18页，此课件共47页哦最大计数值：最大计数值：213=8192。最大定时时间：最大定时时间：Tmax(12M)=1us*213=8192us （8ms）Tmax(6M)=2us*213=16384 （16ms）定时初值计算：定时初值计算：初值初值 X=213-*t数据寄存器数据寄存器TH0、TL0（TH1/TL1）的赋值：）的赋值：第19页，此课件共47页哦方式方式116位定时器位定时器/计数器计数器由由TLx和和 THx组成，共组成，共16位。位。计数时：计数时：TLxTLx溢出后向溢出后向THxTHx进位，进位，THx THx溢出后将溢出后将TFxTFx置位置位.最大计数值：最大计数值：216=65536 最大定时时间：最大定时时间：Tmax(12M)=1us*2 Tmax(12M)=1us*21616=65536us=65536us（65ms65ms）Tmax(6M)=130ms Tmax(6M)=130ms （130ms130ms）定时初值：定时初值：X=2 X=21616-*t-*t 数据寄存器数据寄存器TH0、TL0（TH1/TL1）的赋值：）的赋值：第20页，此课件共47页哦图图63 方式方式1时，定时器时，定时器/计数器计数器T0、T1的逻辑结构图的逻辑结构图第21页，此课件共47页哦方式方式2定时常数自动重装载的定时常数自动重装载的8位定时器位定时器/计数器计数器TLxTLx作为作为8 8位计数寄存器，位计数寄存器，THxTHx作为作为8 8位计数常数寄存器。位计数常数寄存器。MOV TH0,#0AEHMOV TH0,#0AEHMOV TL0,#06HMOV TL0,#06HSETB TR0SETB TR0MOV TH0,#0AEHMOV TH0,#0AEHMOV TL0,#06HMOV TL0,#06H 当当TLxTLx计计数数溢溢出出时时，将将TFxTFx置置位位，并并向向CPUCPU申申请请中中断断；将将THxTHx的内容重新装入的内容重新装入TLxTLx中，继续计数。中，继续计数。重新装入不影响重新装入不影响THxTHx的内容。的内容。Tmax(12M)=1us*28=256usTmax(6M)=512us方式方式2适合于作为串行口波特率发生器使用。适合于作为串行口波特率发生器使用。第22页，此课件共47页哦图图6 64 4 方式方式2时定时器时定时器/计数器计数器T0、T1的结构图的结构图第23页，此课件共47页哦 方式方式3:3:只适用于只适用于T0T0（）方式下（）方式下将将T0T0分分为为一一个个8 8位位定定时时器器计计数数器器TL0TL0和和一一个个 8 8位位定定时时器器TH0TH0 。T1T1停止计数停止计数。TL0TL0：8 8位定时器计数器，它占用了位定时器计数器，它占用了T0T0的的GATEGATE、INT0INT0、启动、启动 停停止控制位止控制位TR0TR0、T0T0引脚引脚 以及计数溢出标志位以及计数溢出标志位TF0TF0和和T0T0的中断矢量等。的中断矢量等。TH0TH0：作为：作为8 8位定时器用，此时的外部引脚位定时器用，此时的外部引脚T0T0已为定时器已为定时器 计数器计数器TL0TL0所占用。这时它占用了定时器计数器所占用。这时它占用了定时器计数器T1T1 的启动停止控制位的启动停止控制位TR1TR1、计数溢出标志位、计数溢出标志位TF1TF1及及T1T1中中 断矢量断矢量(地址为地址为001BH001BH)。第24页，此课件共47页哦图图65定时器定时器/计数器计数器T0方式方式3时的逻辑结构图时的逻辑结构图第25页，此课件共47页哦图图6 66 6 定时器定时器/计数器计数器T0T0方式方式3 3时，时，T1T1的逻辑结构图的逻辑结构图第26页，此课件共47页哦工作方式工作方式3下下 T1T1的结构如的结构如图图66所示，所示，T1只只能能选选方方式式0、1或或2。作作串串行行口口波波特特率率发发生生器器时时，T1的的计计数数输输出出直直接接去去串串行行口口，只只需需设设置置好好工工作作方方式式，串串行行口口波波特特率率发发生生器器自自动动开开始始运运行行，如如要要停停止止工工作作，只只需需向向T1送一个送一个设为工作方式设为工作方式3的控制字即可。的控制字即可。第27页，此课件共47页哦定时器计数器的应用编程：定时器计数器的应用编程：如果采用中断方式如果采用中断方式,应进行中断程序应进行中断程序入口地址设置入口地址设置设置定时器计数器设置定时器计数器工作方式工作方式（）（）设置设置定时常数定时常数（和）（和）如果采用中断方式，如果采用中断方式，应允许定时器中断和中断应允许定时器中断和中断定时器定时器启动启动（）（）如果采用中断方式：如果采用中断方式：编写中断服务子程序编写中断服务子程序如果查询方式：需要用指令清除溢出标志如果查询方式：需要用指令清除溢出标志第28页，此课件共47页哦已知晶体振荡器的频率为已知晶体振荡器的频率为fosc=6MHzfosc=6MHz。使使用用T0T0作作定定时时器器，设设为为方方式式0 0，设设定定1ms1ms的的定定时时，每每隔隔1ms1ms使使P1.0P1.0引脚上的电平变反。引脚上的电平变反。例要求在例要求在 P1.0 P1.0引脚上产生周期为引脚上产生周期为2 ms2 ms的方波输出。的方波输出。应用举例应用举例(1)(1)解：定时常数计算解：定时常数计算振荡器的频率振荡器的频率foscfosc6MHz6MHz，机器周期为，机器周期为2s2s，方式，方式0 0计数器长度计数器长度L L13(213(213138192)8192)，定时时间，定时时间 t t1ms1ms0.001s0.001s定时常数：定时常数：X=2X=21313-*10-*106 6*1*10*1*10-3-3=1E0C1E0CH H第29页，此课件共47页哦X为为76921E0CH，二二进进制制数数TCB0001111000001100B，取取低低13位位，其其中中高高8位位THF0H，低，低5位为位为TL0CH.计数长度：计数长度：1E0CH=76921E0CH=7692，TH=0F0H,TL=0CHTH=0F0H,TL=0CH定时：定时：(81927692)2s=0.001STMODTMOD的设定的设定:T0:T0:方式，定时方式，定时第30页，此课件共47页哦(2)编编程程:（中断方式中断方式）ORGORG0000H0000HAJMPAJMP MAIN MAINORGORG000BH000BH；T0T0中断矢量中断矢量AJMP INQPAJMP INQPORGORG0030H0030H MAIN MAIN：MOV TMODMOV TMOD，00H 00H；设；设T0T0为定时器方式为定时器方式0 0 MOV MOV TH0TH0，0F0H 0F0H ；写定时常数；写定时常数(定时定时1ms)1ms)MOV MOV TL0TL0，0CH0CH SETB SETB ET0 ET0 ；允许；允许T0T0中断中断 SETB SETB EA EA ；开放；开放CPUCPU中断中断SETB SETB TR0 TR0 ；启动；启动 T0 T0 SJMP$SJMP$；定时中断等待；定时中断等待第31页，此课件共47页哦 ORGORG2000 H2000 H ；T0T0中断服务程序中断服务程序 INQP INQP：MOV TH0 MOV TH0，0F0H 0F0H ；重写定时常数；重写定时常数 MOV TL0 MOV TL0，0CH0CH CPL P1 CPL P10 0 ；P1P10 0变反输出变反输出 RETI RETI ；中断返回；中断返回第32页，此课件共47页哦ORG 0100HORG 0100HST:MOV TMOD,#00HST:MOV TMOD,#00HMOV TH0MOV TH0，0F0H 0F0H MOV TL0MOV TL0，0CH0CHSETB P1.0SETB P1.0SETB TR0SETB TR0L0:L0:JBC TF0,L1JBC TF0,L1；时间到，清除溢出标志；时间到，清除溢出标志AJMP L0AJMP L0L1:CPL P1.0L1:CPL P1.0MOV TH0MOV TH0，0F0H 0F0H ；重写定时常数；重写定时常数MOV TL0MOV TL0，0CH0CHAJMP L0AJMP L0 END END查询方式查询方式：第33页，此课件共47页哦【例】已知晶振【例】已知晶振12MHZ12MHZ，要求利用，要求利用定时器定时器T0T0使图中发光二极使图中发光二极管管D D进行进行秒闪烁秒闪烁。解：解：发光二极管进行秒闪烁。即发光二极管进行秒闪烁。即亮亮500ms500ms，暗，暗500 ms500 ms。晶振。晶振12MHz12MHz，机器周期，机器周期1 1 s s，T0T0方式方式1 1最大定最大定时只能时只能65ms65ms余。余。方法方法:取取T0T0方式，定时方式，定时50ms50ms，计，计数数1010次，即可实现次，即可实现500ms500ms定时。定时。第34页，此课件共47页哦 计算定时初值计算定时初值T0T0初值初值X=2X=21616-f-foscosc*t/12=2*t/12=21616-50*10-50*103 3=65536-50000=15536=65536-50000=15536 =3CB0=3CB0 TH0=3CHTH0=3CH；TL0=B0HTL0=B0H。设置设置TMODTMOD：00000000 0 0 0 0 0101 B=01H B=01H T0 T0方式方式1 1 T0 T0 定时定时 与与 无关无关 T1 T1控制位控制位第35页，此课件共47页哦 编制程序编制程序如下：如下：ORGORG 0000H 0000H ;复位地址复位地址LJMPLJMP MAIN MAIN ;转主程序转主程序ORGORG 000BH 000BH ;T0;T0中断入口地址中断入口地址LJMPLJMP IT0 IT0 ;转转T0T0中断服务程序中断服务程序ORGORG 0100H 0100H ;主程序首地址主程序首地址MAIN:MOV MAIN:MOV TMOD,#01H TMOD,#01H ;置置T0T0定时器定时器方式方式1 1MOVMOV TH0,#3CH TH0,#3CH ;置置T0T0初值初值50ms50msMOVMOV TL0,#0B0H TL0,#0B0H SETB EA ;SETB EA ;SETB ET0 ;SETB ET0 ;MOVMOV R7,#0AH R7,#0AH ;置置50ms50ms计数器初值计数器初值 SETBSETB TR0 TR0 ;T0;T0运行运行SJMPSJMP$;等待中断等待中断 ORG 0200HORG 0200HITOITO：MOV TH0MOV TH0，#3CH#3CH ；重置；重置T0T0初值初值50ms50ms MOV TLO MOV TLO，#0BOH#0BOH DJNZ R7DJNZ R7，GORETGORET ；判；判500ms500ms到否到否?CPL P1.7 CPL P1.7 ；500ms500ms到，输出取反到，输出取反 MOV R7 MOV R7，#0AH#0AH ；恢复；恢复50ms50ms计数器初值计数器初值GORETGORET：RETIRETI 第36页，此课件共47页哦门控位门控位GATEGATE可用作对可用作对INTxINTx引脚上的高电平持续时间进引脚上的高电平持续时间进行计量。行计量。当当GATEGATE位设为位设为“1 1”：若：若TRxTRx为为“1 1”，定时器，定时器/计数器的计数器的启动取决于启动取决于INTxINTx引脚。引脚。当当INTxINTx引脚电平为引脚电平为“1 1”时，定时器才工作，换另一角度时，定时器才工作，换另一角度看，看，定时器实际记录的时间就是相应定时器实际记录的时间就是相应INTxINTx引脚上高电平的持续时间。引脚上高电平的持续时间。门控位门控位GATEGATE的应用的应用通过通过反相器反相器，则可测得相应，则可测得相应INTxINTx引脚上低电平的持续时间。引脚上低电平的持续时间。二个时间的和即为二个时间的和即为INTxINTx引脚上输入波形的周期，其倒引脚上输入波形的周期，其倒数即为数即为INTxINTx引脚上输入波形的频率。还可算出占空比等参引脚上输入波形的频率。还可算出占空比等参数数。第37页，此课件共47页哦例利用定时器计数器测定图例利用定时器计数器测定图6 61111所示波形的一个周期长度。所示波形的一个周期长度。利用利用门控信号门控信号GATEGATE启动定时器的方法启动定时器的方法。T1T1为定时器时，当为定时器时，当TR1=1TR1=1且为高电平时，才启动定时器；且为高电平时，才启动定时器；T1T1为计数器时，为计数器时，T1T1的电平由的电平由 1 1到到 0 0，计数器计数。，计数器计数。INT1(P3.3)TR1置置1T1开始计时开始计时TR1清零清零 图图6 611 11 波形脉冲宽度测试原理波形脉冲宽度测试原理第38页，此课件共47页哦查询法查询法ORG0000HSTART：MOVTMOD，#90H；设置；设置 T1为定时器，为定时器，；方式；方式1，GATE位置位置1MOVTL1，#00H；置为最大定时值；置为最大定时值MOVTH1，#00HLP1：JBP3.3，LP1；P3.3为高电平，等待为高电平，等待SETBTR1；当；当P3.3为低电平时，为低电平时，;置置TR1位为位为1LP2：JNBP3.3，LP2；当；当P3.3为低电平时，再等待为低电平时，再等待LP3：JBP3.3，LP3；当；当P3.3为高电平时，为高电平时，T1开始开始；定定时计数时计数CLRTR1；当；当P3.3为低电平时，高电平为低电平时，高电平；脉宽定脉宽定时计数结束时计数结束SJMP$第39页，此课件共47页哦当当fosc12MHz时时，机机器器周周期期为为1s，最最大大被被测测脉脉冲冲宽宽度度为为65536s(65.536ms)。若若被被测测波波形形除除了了接接至至P3.3，另另外外同同时时通通过过一一个个反反相相器器接接至至P3.2(INT0)，则则通通过过编编程程同同时时可可以以测测得得波波形形的的高高电电平平宽宽度度和和低低电平宽度。电平宽度。第40页，此课件共47页哦80C5180C51可可以以随随时时读读写写计计数数寄寄存存器器TLxTLx和和THx THx(x(x为为0 0或或1)1)，用于，用于实时显示计数值实时显示计数值等。等。办办法法是是：先先读读THxTHx，后后读读TLxTLx，再再重重读读THxTHx，若若两两次次读读得得的的THxTHx值值是是一一样样的的，则则可可以以确确定定读读入入的的数数据据是是正正确确的的；若若两两次次读读得得的的THxTHx值不一致，则必须重读。值不一致，则必须重读。运行中读定时器运行中读定时器/计数器计数器第41页，此课件共47页哦例例.飞读飞读RDTIME：MOVA，TH0；读；读TH0MOVR0，TL0；读；读TL0并存入并存入R0CJNEA，TH0，RDTIME；再读；再读TH0，与上次，与上次；读入的；读入的TH0比较，若不等，重读比较，若不等，重读MOVR1，A；存；存TH0在在R1中中RET第42页，此课件共47页哦 实验五实验五 定时器定时器P1.0P1.0、P1.1P1.1接两个发光管，接两个发光管，INT0INT0接一启动按接一启动按键，启动后两个发光管一亮一灭，亮灭时间键，启动后两个发光管一亮一灭，亮灭时间为为1s1s，再按按键停止发光管。，再按按键停止发光管。第43页，此课件共47页哦ENDEND第44页，此课件共47页哦图图61 定时器定时器/计数器计数器T0、T1的内部结构框图的内部结构框图第45页，此课件共47页哦图62 方式0时，定时器/计数器T0、T1的逻辑结构图第46页，此课件共47页哦图图6 612 12 利用定时器利用定时器/计数器测脉冲周期计数器测脉冲周期第47页，此课件共47页哦