单片机语言编程定时器计数器精.ppt
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1、单片机语言编程定时器计数器第1页,本讲稿共101页第第6章章 MCS-51单片机定时器单片机定时器/计数器计数器目目 录录6.1 MCS-51定时器定时器/计数计数器的结构及原理器的结构及原理6.2 定时器定时器T0、T16.3 定时器定时器T26.4 定时器应用举例定时器应用举例第2页,本讲稿共101页 本章主要讨论本章主要讨论MCS-51单片机定时器单片机定时器/计计数器的逻辑结构和工作原理。内容主要有数器的逻辑结构和工作原理。内容主要有MCS-51单片机定时器单片机定时器T0、T1、T2的逻辑结的逻辑结构,工作方式的选择和应用。构,工作方式的选择和应用。本章为单片机的主要内容,也是第七章
2、本章为单片机的主要内容,也是第七章串行口的学习的基础。串行口的学习的基础。第6章 MCS-51单片机的定时器/计数器第3页,本讲稿共101页6.1 MCS-51单片机定时器单片机定时器/计数器的结构计数器的结构及原理及原理主要内容主要内容6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构单片机定时器的结构6.1.2 MCS-51单片机定时器的工作原理单片机定时器的工作原理6.1.3 定时器定时器/计数器的控制寄存器计数器的控制寄存器第4页,本讲稿共101页6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构单片机定时器的结构 MCS-51单片机定时器单片机定时器/计数器逻辑结构图:计数器逻辑结构图:CPU中断溢
3、出溢出溢出定时器 0定时器 1定时器 2TMODT2CONT2MODTCONTH0TL 0TH1TL 1TH 2TL 2RCAP 2LRCAP 2H模式模式T2(P1.0)T1(P3.5)T2EX(P1.1)T0(P3.4)模式控制控制控制中断重装捕获第5页,本讲稿共101页6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构单片机定时器的结构 MCS-51主要由如下构成主要由如下构成:三个三个16位的可编程定时器位的可编程定时器/计数器:定时计数器:定时器器/计数器计数器0、1和和2。每个定时器有两部分构成:每个定时器有两部分构成:THx和和TLx特殊功能寄存器特殊功能寄存器T2MOD和和T2CON,
4、主,主要对要对T2进行控制。进行控制。特殊功能寄存器特殊功能寄存器TMOD和和TCON,主要,主要对对T0和和T1进行控制。进行控制。第6页,本讲稿共101页6.1.1 MCS-51单片机定时器的结构单片机定时器的结构 引脚引脚P3.5、P3.4、P1.0,输入计数脉冲。,输入计数脉冲。定时器定时器T0、T1和和T2是是3个中断源,可以向个中断源,可以向CPU 发出中断请求。发出中断请求。定时器定时器/计数器计数器T2增加了两个增加了两个8位的寄存器:位的寄存器:RCAP2H和和RCAP2L。特殊功能寄存器之间通过内部总线和控制特殊功能寄存器之间通过内部总线和控制逻辑电路连接起来。逻辑电路连接
5、起来。第7页,本讲稿共101页6.1.2 MCS-51单片机定时器的工作原理单片机定时器的工作原理 定时器/计数器T0、T1、T2 的内部结构简图如下图所示。C/T=0中断请求振荡器TLx(8位)THx(8位)Tx12分频TFxC/T=1控制TRx第8页,本讲稿共101页6.1.2 MCS-51单片机定时器单片机定时器/计数器的工作原理计数器的工作原理 从上图可以看出:定时器的实质是一个加1计数器。C/T=0,为定时器方式。计数信号由片内振荡电路提供,振荡脉冲12分频送给计数器,每个机器周期计数器值增1。例如:如果晶振频率为12MHz,则最高计数频率为0.5MHz第9页,本讲稿共101页6.1
6、.2 MCS-51单片机定时器单片机定时器/计数器的工作原理计数器的工作原理 C/T=1,为计数方式,为计数方式。计数信号由计数信号由Tx引脚引脚(P3.4、P3.5和和P1.0)输入,输入,每输入一有效信号,相应的计数器中的内容进每输入一有效信号,相应的计数器中的内容进行加行加1。控制信号控制信号TRx=1时,定时器启动时,定时器启动。当定时器由全当定时器由全1加到全加到全0时计满溢出,从时计满溢出,从0开始开始继续计数,继续计数,TFx=1,向,向CPU申请中断。申请中断。第10页,本讲稿共101页6.1.3 定时器定时器/计数器的方式和控制寄存器计数器的方式和控制寄存器1、T0、T1 工
7、作模式寄存器工作模式寄存器TMOD 功能:确定定时器的工作模式。功能:确定定时器的工作模式。其格式如图其格式如图6-3所示:所示:TMOD(89H)D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/T M1M0GATEC/TM1M0图6-3 定时器方式寄存器TMOD GATE外部门控制位。外部门控制位。GATE1,使用外部控制门。,使用外部控制门。TRx=1,P3.2(P3.3)=1时,启动定时器。时,启动定时器。第11页,本讲稿共101页6.1.3 定时器定时器/计数器的方式和控制寄存器计数器的方式和控制寄存器GATE0,不使用外部门控制计数器不使用外部门控制计数器 C/T定时或计数方式选择位定时
8、或计数方式选择位。C/T0时,为定时器时,为定时器C/T1时,为计数器时,为计数器 采样过程:采样过程:CPU在每机器周期在每机器周期S5P2期间,期间,输入信号进行采样输入信号进行采样。若前一机器周期采样值。若前一机器周期采样值为为1,下一机器周期采样值为,下一机器周期采样值为0,则计数器增,则计数器增1,随后的机器周期,随后的机器周期S3P1期间,新的计数值期间,新的计数值装入计数器。装入计数器。第12页,本讲稿共101页6.1.3 定时器定时器/计数器的方式和控制寄存器计数器的方式和控制寄存器 M1、M0工作模式选择位。工作模式选择位。如下表所示如下表所示:表6-1 定时器/计数器的工作
9、模式M1M0工作模式功 能00模式013位定时器/计数器 01模式116位定时器/计数器10模式28位自动重置定时器/计数器11模式3定时器0:TL0为8位定时器/计数器,TH0为8位定时器。定时器1:无此方式第13页,本讲稿共101页6.1.3 定时器定时器/计数器的方式和控制寄存器计数器的方式和控制寄存器2、T0、T1的控制寄存器的控制寄存器TCONTCON(88H)D7D6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IT1IE0IT0图6-4 定时器的控制寄存器 TF1、TF0:T1、T0的溢出标志位 计数溢出,TFx=1。中断方式:自动清零;查询方式:软件清零。第14
10、页,本讲稿共101页6.1.3 定时器定时器/计数器的方式和控制寄存器计数器的方式和控制寄存器TR1、TR0:T1、T0启停控制位启停控制位。置置1,启动定时器;,启动定时器;清清0,关闭定时器。,关闭定时器。IE1、IE0:外部中断:外部中断1、0请求标志位请求标志位IT1、IT0:外部中断:外部中断1、0触发方式选择位触发方式选择位注意:注意:GATE=1,TRx与与P3.2(P3.3)的配的配合。合。第15页,本讲稿共101页6.2 定时器定时器T0、T1的工作模式及应用的工作模式及应用主要内容主要内容6.2.1 模式模式0的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用6.2.2 模式模式1的逻辑结构
11、及应用的逻辑结构及应用6.2.3 模式模式2的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用第16页,本讲稿共101页6.2.1 模式模式0的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用 M1M000,选择模式,选择模式0。逻辑结构如图逻辑结构如图6-5所所示。(以示。(以T0为例)为例)T0的结构:的结构:13位定时器位定时器/计数器。计数器。由由TH0的的8位、位、TL0的低的低5位构成位构成(高高3位未用位未用)工作过程:工作过程:TL0溢出后向溢出后向TH0进位,进位,TH0溢出后将溢出后将TF0置位,并向置位,并向CPU申请中断申请中断。定时时间定时时间=(2
12、13-定时初值)定时初值)机器周期机器周期 最大定时时间最大定时时间:213机器周期机器周期第17页,本讲稿共101页6.2.1 模式模式0的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用C/T=1,计数方式,计数方式。计数脉冲由。计数脉冲由P3.4引脚输引脚输入。入。C/T=0时,定时方式时,定时方式。图6-5 模式0的逻辑结构图第18页,本讲稿共101页6.2.2 模式模式1的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用 M1M001时,选择模式时,选择模式1。逻辑结构如下逻辑结构如下页图所示。页图所示。T0的结构:的结构:16位定时器位定时器/计数器。计数器。TL0:存放计数初值的低:存放计数初值的低8位。位。TH0
13、存放计数初值的高存放计数初值的高8位;位;定时时间定时时间=(216-定时初值定时初值)机器周期机器周期最大定时时间最大定时时间:216机器周期机器周期第19页,本讲稿共101页6.2.2 模式模式1的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用 工作过程:工作过程:当当TL0计满时,向计满时,向TH0进进1;当;当TH0计满时,计满时,溢出使溢出使TF0=1,向,向CPU申请中断。申请中断。MCS-51单片机之所以设置几乎完全一单片机之所以设置几乎完全一 样样 的方式的方式0和方式和方式1,是出于与,是出于与 MCS-48单片机兼容的。单片机兼容的。第20页,本讲稿共101页6.2.3 模式模式2的逻辑结
14、构及应用的逻辑结构及应用 M1 M0 10时,选择模式时,选择模式2。逻辑结构。逻辑结构如图如图6-7所示。所示。T0的结构的结构:TL0:8位的定时器位的定时器/计数器;计数器;TH0:8位预置寄存器,用于保存初值。位预置寄存器,用于保存初值。工作过程:工作过程:当当TL0计满溢出时,计满溢出时,TF0置置1,向,向CPU发出中断请求;同时引起发出中断请求;同时引起重装操作重装操作(TH0的计数初值送到的计数初值送到TL0),进行新一轮),进行新一轮计数。计数。第21页,本讲稿共101页6.2.3 模式模式2的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用图图6-7 模式模式2的逻辑结构图的逻辑结构图振荡器
15、12分频T0(P3.4)TR0TF0中断GATE+C/T=0C/T=1TL0(8位)TH0(8位)P3.2第22页,本讲稿共101页6.2.3 模式模式2的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用 定时时间定时时间=(28-初值初值)机器周期机器周期 最大定时时间最大定时时间=28 机器周期机器周期优点:模式优点:模式2能够进行自动重装载。能够进行自动重装载。模式模式0和和1计数溢出后,计数器为全计数溢出后,计数器为全0。循环定时或。循环定时或计数时,需要重新设置初值。计数时,需要重新设置初值。说明:说明:在模式在模式2能够满足计数或定时要求时,能够满足计数或定时要求时,尽可能使用模式尽可能使用模式2。
16、第23页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用1、T0模式模式3的结构特点的结构特点 M1 M0 11,选择模式,选择模式3。逻辑结构如图逻辑结构如图6-8和和6-9所示:所示:结构结构:TL0、TH0分为两个独立的分为两个独立的8位计数器位计数器 TL0:8位定时器位定时器/计数器计数器使用使用T0所有的资源和控制位所有的资源和控制位 TH0:8位定时器位定时器使用使用T1所有的资源所有的资源(中断向量、中断控制中断向量、中断控制ET1、PT1)和控制位和控制位(TR1、TF1)第24页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用
17、图图6-8 模式模式3下下T0的逻辑结构图的逻辑结构图第25页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用2、T0模式模式3时时T1的工作模式的工作模式T1可以模式可以模式0模式模式2工作。工作。T1的结构如图的结构如图6-9所示所示由于由于TF1及中断矢量被及中断矢量被TH0占用,所以占用,所以T1仅用作波特率发生器或其它不用中断的地方。仅用作波特率发生器或其它不用中断的地方。T1作波特率发生器,其计数溢出直接送作波特率发生器,其计数溢出直接送至串行口。至串行口。设置好工作方式,串行口波特率设置好工作方式,串行口波特率发生器开始自动运行。发生器开始自动运行。TMO
18、D中中T1的的M1M0=11,T1停止工作。停止工作。第26页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用图图6-9 模式模式3下,下,T1的逻辑结构图的逻辑结构图第27页,本讲稿共101页思考:T0工作在模式3,T1怎么进行方式设置?串行口重新装入C/T=1C/T=0T1(P3.5)振荡器12分频TL1(8位)TH1(8位)第28页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用1、定时器、定时器/计数器工作模式的选择方法计数器工作模式的选择方法(1)首先计算计数值)首先计算计数值N(2)确定工作模式)确定工作模式原则是尽可能地选择模式原则
19、是尽可能地选择模式2若若 N 256选择模式选择模式2,否则选择模式,否则选择模式1(3)如果需要增加一个定时器)如果需要增加一个定时器/计数器计数器选择模式选择模式3。第29页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用2、定时器、定时器/计数器初值计数器初值X的计算方法的计算方法因为因为X+N=28或或216所以所以X=28或或216-N(1)对定时器)对定时器设定时时间为设定时时间为tN=t/机器周期机器周期所以所以X=28或或216-t/机器周期机器周期(2)对计数器)对计数器X=28或或216-N第30页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及
20、应用的逻辑结构及应用例例6-1 设单片机的振荡频率为设单片机的振荡频率为12MHz,用,用定时器定时器/计数器计数器0的模式的模式1编程,在编程,在P1.0引脚产引脚产生一个周期为生一个周期为1000s的方波,定时器的方波,定时器T0采用采用中断的处理方式。中断的处理方式。定时器的分析过程。定时器的分析过程。工作方式选择工作方式选择 需要产生周期信号时,选择定时方式。定需要产生周期信号时,选择定时方式。定时时间到了对输出端进行周期性的输出即可。时时间到了对输出端进行周期性的输出即可。工作模式选择工作模式选择 根据定时时间长短选择工作模式。根据定时时间长短选择工作模式。首选模式首选模式2,可以省
21、略重装初值操作。,可以省略重装初值操作。第31页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用 定时时间计算:定时时间计算:周期为周期为1000s的方波要的方波要求定时器的定时时间为求定时器的定时时间为500s,每次溢出时,每次溢出时,将将P1.0引脚的输出取反,就可以在引脚的输出取反,就可以在P1.0上产上产生所需要的方波。生所需要的方波。定时初值计算:定时初值计算:振荡频率为振荡频率为12MHz,则机器周期为,则机器周期为1s。设定时初值为设定时初值为X,(65536-X)1s=500s X=65036=0FE0CH定时器的初值为:定时器的初值为:TH0=0FEH
22、,TL0=0CH 第32页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用C语言程序语言程序:#include /包含特殊功能寄存器库包含特殊功能寄存器库sbitP1_0=P10;/进行位定义进行位定义void main()TMOD=0 x01;/T0做定时器,模式做定时器,模式1TL0=0 x0c;TH0=0 xfe;/设置定时器的初值设置定时器的初值ET0=1;/允许允许T0中断中断 EA=1;/允许允许CPU中断中断TR0=1;/启动定时器启动定时器while(1);/等待中断等待中断 第33页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应
23、用void time0_int(void)interrupt 1/中断服务程序中断服务程序TL0=0 x0c;TH0=0 xfe;/定时器重赋初值定时器重赋初值P1_0=P1_0;/P1.0取反,输出方波取反,输出方波汇编语言程序汇编语言程序:ORG0000HSJMP MAINORG000BHLJMPTIME0第34页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用MAIN:MOV TMOD,#01H;T0定时,模式定时,模式1MOVTL0,#0CH;置定时初值;置定时初值MOVTH0,#0FEH SETBET0;定时器;定时器T0开中断开中断SETBEA;CPU开中断
24、开中断SETBTR0;启动定时器;启动定时器T0SJMP$;等待定时器溢出;等待定时器溢出TIME0:;中断服务程序中断服务程序MOV TL0,#0CHMOVTH0,#0FEH;重装定时初值;重装定时初值CPLP1.0 ;P1.0取反取反RETI ;中断返回;中断返回END第35页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式 3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用 例例6-2 设单片机的振荡频率为设单片机的振荡频率为12MHz,用定时器用定时器/计数器计数器0编程实现从编程实现从P1.0输出周期输出周期为为500s的方波。的方波。分析:方法同例分析:方法同例6-1定时时间:定时时间:方波周期为方波周期为
25、500s,定时,定时250s。模式选择模式选择:定时器定时器0可以选择模式可以选择模式0、1和和2。模式。模式2最大的定时时间为最大的定时时间为256s,满足,满足250s的定时的定时要求,选择模式要求,选择模式2。第36页,本讲稿共101页6.2.4 模式模式 3的逻辑结构及应用的逻辑结构及应用(1)初值计算)初值计算(256-X)1s=250s X=6;则则TH0=TL0=6(2)程序:)程序:采用中断处理方式的程序采用中断处理方式的程序:C语言程序语言程序:#include /包含特殊功能寄存器库包含特殊功能寄存器库sbit P1_0=P10;第37页,本讲稿共101页6.2.4 模式模
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