【教学课件】第6章单片机的定时器计数器.ppt

《【教学课件】第6章单片机的定时器计数器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【教学课件】第6章单片机的定时器计数器.ppt（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第6 6章章 单片机的定时器单片机的定时器/计数器计数器 本章的重点内容本章的重点内容n n定时器定时器/计数器的计数器的结构及原理结构及原理n n 定时器定时器/计数器的各种计数器的各种工作方式工作方式n n 掌握定时器计数器的掌握定时器计数器的应用应用 6.1 定时器定时器/计数器结构与原理计数器结构与原理 定时定时/实现方式：实现方式：1.1.软件定时；软件定时；2.2.不可编程硬件定时；不可编程硬件定时；3.3.可编程定时可编程定时 。多重循环多重循环定时芯片定时芯片8253定时定时/计数器计数器1.定时功能定时功能-计数输入信号是计数输入信号是内部时钟脉冲，内部时钟脉冲，每个机器周

2、期每个机器周期使寄存器的值加使寄存器的值加1。所以，计数。所以，计数频率是振荡频率的频率是振荡频率的1/12。2.计数功能计数功能-计数脉冲来自相应的计数脉冲来自相应的外部输入外部输入引脚引脚，T0为为P3.4，T1为为P3.5。定时定时/计数器的核心部件是计数器的核心部件是二进制加二进制加1计数器计数器(TH0、TL0或或TH1、TL1)。定时定时/计数器的功能计数器的功能图6-1 80C51定时器/计数器逻辑结构图6.1.1 定时定时/计数器的结构计数器的结构 用一个简单的框图构造它的模型用一个简单的框图构造它的模型 ：N N位计数器构位计数器构成了电路的核心。定时成了电路的核心。定时,计

3、数两种方式的区别在于计数计数两种方式的区别在于计数器的脉冲来源器的脉冲来源.初值寄存器是用来设定初值寄存器是用来设定“定时定时/计数的计数的具体参数具体参数”（1）：何时控制启动计数？（2）：如何控制定时还是计数？（3）：如何控制定时/计数的长短？N位+1计数器TFxN位初值寄存器系统内部时钟fosc/12启动控制TR外部脉冲定时/计数控制C/T计数器溢出中断信号返回计数脉冲CP6.1.2 6.1.2 定时定时/计数器的工作原理计数器的工作原理1）每过一个每过一个机器周期机器周期，计数器增，计数器增1 1，直至计满溢出，直至计满溢出(1212分频分频)2 2）定时器的定时时间与系统的振荡频率紧

4、密相关）定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关3 3）MCS-51MCS-51单片机的一个机器周期由单片机的一个机器周期由1212个振荡脉冲组成个振荡脉冲组成如果晶振频率为如果晶振频率为12MHZ12MHZ，则：，则：S1S2S6S5S4S3机器周期1检测S1S2S6S5S4S3计数机器周期2ALE检测*定时功能定时功能（2）计数）计数P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL

5、218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC408031 8051 8751S1S2S6S5S4S3机器周期1检测S1S2S6S5S4S3计数机器周期2ALE检测T1控制控制T0控制控制M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7M1 M0工作方式选择工作方式选择6.2 定时计数器的相关控制寄存器定时计数器的相关控制寄存器 1模式控制

6、寄存器模式控制寄存器TMODM1 M0C/T 定时定时/计数工作方式选择计数工作方式选择nGATE位：门控位。位：门控位。(1)当当GATE=1时时，定定时时受受外外部部脉脉冲冲的的控控制制只只有有或或引引脚脚为为高高电电平平且且TR0或或TR1置置1时时，相相应应的的定定时时/计计数数器器才才被被选选通通工工作作，这这时时可可用用于于测测量量端出现的正脉冲宽度端出现的正脉冲宽度；(2)当当GATE=0，则则只只要要TR0和和TR1置置1，定定时时/计计数数器器就就被被选选通通，而而不不管管或或的的电电平平是是高高还还是是低。低。定时定时/计数器工作方式计数器工作方式 2控制寄存器控制寄存器T

7、CON D7D6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IT1IE0IT0触发方式选择触发方式选择启动定时启动定时/计数器计数器0 低电平低电平1 下降沿下降沿0 停止停止1 启动启动中断请求中断请求中断请求中断请求标志标志标志标志 *各标志位应注意的问题各标志位应注意的问题TF1位：定时器位：定时器1溢出标志位。溢出标志位。当定时当定时/计数器计数器1溢出时，由溢出时，由硬件置硬件置1。使用使用查询方式查询方式时，此位做状态位供查询，查询有效时，此位做状态位供查询，查询有效后需后需由软件清零由软件清零；使用使用中断方式中断方式时，此位做中断申请标志位，进入中时，此位做中

8、断申请标志位，进入中断服务后被断服务后被硬件自动清零硬件自动清零。TR1位：定时器位：定时器1运行位。运行位。该位靠该位靠软件置位或清零，置位软件置位或清零，置位时，定时时，定时/计数器接通工计数器接通工作，清零时，停止工作。作，清零时，停止工作。6.3 定时器计数器的工作方式定时器计数器的工作方式 定时器计数器共有四种工作方式定时器计数器共有四种工作方式 1.方式方式013位方式位方式 TF0T0TR0GATEINT011&C/T=1振荡器振荡器1/12C/T=0TL0 TH08位位低低5位位13位计数器位计数器定时定时器器演演 示示继继 续续T12T5*T4T0TH0TL0返返 回回n当当

9、 =0时时，控控制制开开关关接接通通内内部部振振荡荡器器，T0对机器周期进行计数，其定时时间为：对机器周期进行计数，其定时时间为：t=（213-T0初值）初值）机器周期机器周期n当当 =1时，控制开关接通外部输入信号，时，控制开关接通外部输入信号，当外部信号电平从当外部信号电平从“1”到到“0”跳变时，跳变时，加加1计数器加计数器加1，处于计数工作方式。，处于计数工作方式。C/TC/T2.方式方式116位方式位方式其定时时间为：其定时时间为：t=（216-T0初值）初值）机器周期机器周期 振荡器1/12TL0 TH0TF011&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=18位8位1616位计

10、数器位计数器3.方式方式28位自动装入时间常数方式位自动装入时间常数方式其定时时间为：其定时时间为：t=t=（2 28 8-T0-T0初值）初值）机器周期机器周期 TF0振荡器振荡器1/1211&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TL0 TH04.4.方式方式3232个个8 8位方式位方式 仅仅T0可以工作在方式可以工作在方式3此时此时T0分成分成2个个 独立的计数器独立的计数器TL0和和TH0，TL0用来作为用来作为T0的控制信号（的控制信号（TR0、TF0），），TH0用来用来作为作为T1的控制信号（的控制信号（TR1、TF1）。）。6.4 单片机定时器单片机定时器/计数器的应

11、用计数器的应用 计算计数器的计算计数器的计数初值计数初值:编程时将计数初值送编程时将计数初值送THi、TLi；可编程器件在使用前需要进行可编程器件在使用前需要进行初始化初始化：确定确定TMOD控制字控制字：编程时将控制字送：编程时将控制字送 TMOD；开中断（如果使用中断方式）开中断（如果使用中断方式）:编程实编程实置位置位EA、ETi TRi位置位控制定时器的启动和停止。位置位控制定时器的启动和停止。例例1 1：设晶振频率设晶振频率f fOSCOSC=6MHz=6MHz，使用，使用定时器定时器1 1以方式以方式1 1产产生周期为生周期为500s500s的方波脉冲，并的方波脉冲，并由由P1.0

12、 P1.0 输出输出。试以。试以中断方式中断方式实现。实现。80518051P1.0P1.0500s500s TMOD确定确定T1控制控制T0控制控制XXXX1000M0M1C/TGATEM0M1C/TGATE控制字控制字10H定时器定时器1方方 式式1 计算计数器的计数初值；计算计数器的计数初值；要产生要产生500s 的方波脉冲，只需在的方波脉冲，只需在P1.0端以端以250s为间为间隔，隔，交替输出高低电平交替输出高低电平即可实现。为此，即可实现。为此，定时间应为定时间应为250s 。使用。使用6z晶振，则一个机器周期为晶振，则一个机器周期为2s，设待求计数初，设待求计数初值为，则：值为，

13、则：（216X）210-6=25010-6 即即216X=125 X216-125=10000H-7DH 0FF83H所以，初值为：所以，初值为：TH1=0FFH，TL1=83H请思考请思考 为什么？为什么？采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。由定时器控制寄存器由定时器控制寄存器TCON中的中的TR1位控制位控制定时器的启动和停止。定时器的启动和停止。TR11，启动；，启动；TR10，停止。，停止。程序设计程序设计 ORG 0000H LJMP MAIN ；主程序入口；主程序入口 ORG 001BH LJMP INTT1 ；T1中断入口中断入口INT

14、T1：MOV TH1，#0FFH ；重新设置初值；重新设置初值 MOV TL1，#83H CPL P1.0 ；输出取反；输出取反 RETI ORG 1000HMAIN：MOV TMOD，#10H ；T1为方式为方式1 MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H ；初值；初值 SETB EA ；允许中断；允许中断 SETB ET1 SETB TR1 ；启动定时；启动定时 SJMP$；等待中断；等待中断n设计一个控制程序，使设计一个控制程序，使80C51的的P1口输出口输出8路低频方路低频方波脉冲，频率分别为波脉冲，频率分别为100、50、25、20、10、5、2、1Hz。n使用定时器使

15、用定时器T0，产生，产生5ms的定时，若晶振选的定时，若晶振选11.0592MHz，则，则5ms相当于相当于4608个机器周期，个机器周期，T0应应工作于方式工作于方式1，初值位，初值位x为：为：x=65536-4608=60928。用十六进制数表示则：用十六进制数表示则：x=0EE00H。n对应于对应于P1.0 P1.7，设立，设立8个计数器，初值分别为个计数器，初值分别为1、2、4、5、10、20、50、100，由，由T0的溢出中断服务的溢出中断服务程序对它们减程序对它们减“1”计数，当减为零时恢复初值，并计数，当减为零时恢复初值，并使相应的口线改变状态，这样就使使相应的口线改变状态，这样

16、就使P1口输出所要求口输出所要求的方波。的方波。【例【例2】低频信号发生器驱动程序】低频信号发生器驱动程序n ORG 0000HnSTART：AJMP MAINn ORG 000BHn AJMP PTFOnMAIN：MOV SP，#70 ；主程序：栈指针初始化；主程序：栈指针初始化n MOV 31H，#2 ；各路计数器置初值；各路计数器置初值n MOV 32H，#4n MOV 33H，#5n MOV 34H，#10n MOV 35H，#20n MOV 36H，#50n MOV 37H，#100n MOV TMOD，#1 ；T0方式方式1定时定时n MOV TL0，#0 ；初值；初值T0n MO

17、V TH0，#0EEHn MOV IE，#82H ；允许；允许T0中断中断n SETB TR0 ；允许；允许T0计数计数nHERE：SJMP HERE ；踏步，通常；踏步，通常CPU处理其他工作处理其他工作主程序n ORG 0030HnPTF0：MOV TH0，#0EEH ；T0中断服务程序中断服务程序n MOV TL0，#0 ；初值；初值T0n CPL P1.0n DJNZ 31H，PF01 ；对各路计数器进行计数；对各路计数器进行计数n MOV 31H，#2 ；计数器减为；计数器减为0，恢复计数初值，恢复计数初值n CPL P1.1nPF01：DJNZ 32H，PF02 ；输出相反；输出相

18、反n MOV 32H，#4n CPL P1.2nPF02：DJNZ 33H，PF03n MOV 33H，#5n CPL P1.3中断程序nPF03：DJNZ 34H，PF04n MOV 34H，#10n CPL P1.4nPF04：DJNZ 35H，PF05n MOV 35H，#20n CPL P1.5nPF05：DJNZ 36H，PF06n MOV 36H，#50n CPL P1.6nPF06：DJNZ 37H，PF07n MOV 37H，#100n CPL P1.7nPF07：RETI中断程序例题例题3：设晶振频率设晶振频率fOSC=6MHz，分别讨论各种，分别讨论各种工作方式下最长定时时

19、间。工作方式下最长定时时间。解：解：1.由由fOSC=6MHz可知，可知，MC=2us;2.由于是加由于是加1计数，所以最长定时应是计数，所以最长定时应是计数初值最计数初值最小时（即为小时（即为0时）时）的定时时间。的定时时间。所以此时有：所以此时有：方式方式0：（2130）2us=214us=16384us=16.384ms方方 式式 1：（2160）2us=217us=131.072ms方式方式2、3：（280）2us=29us=0.512ms注意：注意：以上是当以上是当fOSC=6MHz，即，即MC=2us时各种时各种方式下的定时时间，若方式下的定时时间，若fOSC=12MHz，则最长定

20、，则最长定时时间将缩短一半。时时间将缩短一半。例例4：定时器：定时器/计数器应用计数器应用 利用利用T0定时，产生定时，产生2s定时，使得定时，使得P1口输出信口输出信号，控制号，控制8个发光二极管循环点亮，设个发光二极管循环点亮，设fOSC=12MHz，。分析：分析：P1口输出信号，控制口输出信号，控制8个发光二极管循环个发光二极管循环点亮，但此处由于定时时间长达点亮，但此处由于定时时间长达2s，所以单靠，所以单靠一个定时器不能解决问题。可以采取一个定时器不能解决问题。可以采取硬件定时和硬件定时和软件计数软件计数（或硬件计数）结合方式。（或硬件计数）结合方式。P1.0P1.7RLED3RLE

21、D0RLED1RLED2RLED4RLED5RLED6RLED7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.18051演演 示示硬件定时与软件计数结合方式解题思路：硬件定时与软件计数结合方式解题思路：让让T0作定时器用，如作定时器用，如T0可以定时可以定时50ms；在在T0中断处理程序中一个寄存器内容加中断处理程序中一个寄存器内容加1，同时判断，同时判断是否加到是否加到2000/50=40，如果不到，如果不到40，则直接返回，如，则直接返回，如果计到果计到40，说明，说明2s时间到；时间到；使使P1口循环点亮口循环点亮8个发光二极管后再返回。个发光二极管后再返回。T0工作在方式工作在方式1，

22、控制字，控制字01H，计数初值：计数初值：（216X）110-6=5010-3 即即216X=50000 X216-50000=10000H-C350H 3CB0H所以，初值为：所以，初值为：TH1=3CH，TL1=B0H ORG 0000H LJMP MAIN ；主程序入口；主程序入口 ORG 000BH LJMP INTT0 ；T0中断入口中断入口 思考：思考：其他中断入口的其他中断入口的 地址？地址？ORG 1000HMAIN：MOV TMOD，#01H ；T0为方式为方式1 MOV TH0，#3CH MOV TL0，#B0H ；初值；初值 SETB EA ；允许中断；允许中断 SETB

23、 ET0 SETB TR0 ；启动定时；启动定时 MOV A,#01H ;LED0先亮先亮 MOV P1,A ;MOV R0,#0 SJMP$；等待中断；等待中断INTT0：MOV TH0，#3CH ；重新设置初值；重新设置初值 MOV TL0，#B0H INC R0 CJNE R0,#40,NEXT ；不等直接返回；不等直接返回 MOV R0,#0 ；2s到到 RL A ；依次点亮；依次点亮 NEXT:RETI例例题题5 5：如如图图5-75-7所所示示，开开始始时时P1.0P1.0亮亮，延延时时0.20.2秒秒后后左左移移至至P1.1P1.1亮亮，如如此此左左移移7 7次次后后至至P1.7

24、P1.7亮亮，再再延延时时0.20.2秒秒右右移移至至P1.6P1.6亮亮，如如此此右右移移7 7次次后后至至P1.0P1.0亮。（时钟频率亮。（时钟频率fOSCfOSC为为12MHz12MHz）。）。2000us 2000us初值初值(方式方式0 0）：）：6192=6192=1830=1830=000000 =1100 00011100 000100000010000=10000=C110HC110H n方法方法 ：延延时时间时时间0.20.2秒，使用秒，使用TIMER0TIMER0在在MODE0MODE0下工作下工作 n ORG 0000H ORG 0000H ；起始地址；起始地址n A

25、JMP MAIN AJMP MAINn nMAIN:MOV TMODMAIN:MOV TMOD，#00H#00H ；设设定工作在定工作在MODE0MODE0nSTARTSTART：CLR C CLR C ；C=0C=0n MOV A MOV A，#0FFH#0FFH ；ACC=FFHACC=FFH，左移初，左移初值值 n MOV R2 MOV R2，#08#08 ；R2=08R2=08，设设左移左移8 8次次nLOOPLOOP：RLC A RLC A ；左移一位；左移一位n MOV P1 MOV P1，A A ；输输出至出至P1P1n MOV R3 MOV R3，#100#100 ；0.20.

26、2秒秒n ACALL DELAY ACALL DELAY ；20002000微妙微妙n DJNZ R2 DJNZ R2，LOOP LOOP ；左移；左移8 8次次n MOV R2MOV R2，#07#07 ；R2=07R2=07，设设右移右移7 7次次nLOOP1LOOP1：RRC A RRC A ；右移一位；右移一位n MOV P1 MOV P1，A A ；输输出至出至P1P1n MOV R3 MOV R3，#100#100 ；0.20.2秒秒n ACALL DELAY ACALL DELAY ；20002000微妙微妙n DJNZ R2 DJNZ R2，LOOP1 LOOP1 ；右移；右移

27、7 7次次n JMP START JMP START nDELAYDELAY：SETB TR0 SETB TR0 ；启启动动TIMER0TIMER0开开始始计时计时nAGAINAGAIN：MOV TL0MOV TL0，#10H#10H ；设设定定TL0TL0的的值值n MOV TH0 MOV TH0，#0C1H#0C1H ；设设定定TH0TH0的的值值nLOOP1LOOP1：JBC TF0JBC TF0，LOOP3 LOOP3 ；TF0TF0是否是否为为1 1，是，是则则跳跳 n 至至LOOP3LOOP3，并清并清TF0TF0n JMP LOOP1 JMP LOOP1 ；不是；不是则则跳到跳到LOOP1LOOP1nLOOP3LOOP3：DJNZ R3DJNZ R3，AGAIN AGAIN n CLR TR0 CLR TR0 ；则则停止停止TIMR0TIMR0计计数数n RET RET n END END