定时计数器的设计PPT讲稿.ppt

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1、定时计数器的设计第1页，共24页，编辑于2022年，星期六3.1定时计数器的相关概念定时计数器的相关概念1.什么叫计数？什么叫计数？计数是指对外部事件的个数进行计量。其实质就是对外部输入脉冲的个数进行计量。实现计数功能的器件称为计数器。第2页，共24页，编辑于2022年，星期六2.什么叫定时？什么叫定时？8051单片机中的定时器和计数器是一个部件，只不过计数器记录的是外界发生的事件，而定时器则是由单片机内部提供一个非常稳定的计数源进行定时的。这个计数源是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。所以定时器计数脉冲的时间间隔与晶振有关。很显然，定时器是对内部时钟的计数。第3页，共24页，编辑

2、于2022年，星期六3.定时的种类定时的种类 （1）软件定时：软件定时：利用执行一个循环程序进行时间延迟。其特点是定时时间精确，不需外加硬件电路，但占用CPU时间。因此软件定时的时间不宜过长。（2）硬件定时：硬件定时：利用硬件电路实现定时。其特点是不占用CPU时间，通过改变电路元器件参数来调节定时，但使用不够灵活方便。对于时间较长的定时，常用硬件电路来实现。第4页，共24页，编辑于2022年，星期六（3）可编程定时器：可编程定时器：通过专用的定时器/计数器芯片实现。其特点是通过对系统时钟脉冲进行计数实现定时，定时时间可通过程序设定的方法改变，使用灵活方便。也可实现对外部脉冲的计数功能。第5页，

3、共24页，编辑于2022年，星期六 MCS-51单片机内部有两个16位可编程的定时器/计数器，简称为T0和T1，均可作定时器用也可计数器，它们均是二进制加法计数器，当计数器计满回零时能自动产生溢出中断请求，表示定时时间已到或计数已终止。适用于定时控制、延时、外部计数和检测等。4.2 单片机的定时计数器第6页，共24页，编辑于2022年，星期六计数器：计数器：对引脚T0（P 3.4）和T1（P3.5.）输入的外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。定时器：定时器：对系统晶振振荡脉冲的12分频输出进行计数。（1）定时器/计数器的

4、结构组成：组成：16位加法计数器、工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。T0：TL0（低8位）和TH0（高8位）T1：TL1（低8位）和TH1（高8位）第7页，共24页，编辑于2022年，星期六 8051单片机内部的定时器/计数器的结构如下图所示。第8页，共24页，编辑于2022年，星期六（2）控制寄存器TCON (88H)TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TF0/TF1：T0/1计数溢出标志位。可用于申请中断或供CPU查询。在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。=1：计数溢出；=0：计数未满。TR0/TR1：T0/1启停控制位。=1：启

5、动计数；=0：停止计数。IE0/IE1和IT0/IT1：用于管理外部中断。第9页，共24页，编辑于2022年，星期六 M1,M0：工作方式选择位。=00：13位定时器/计数器；=01：16位定时器/计数器（常用）；=10：可自动重装的8位定时器/计数器（常用）；=11：T0 分为2个8位定时器/计数器；仅适用于T0。C/：定时方式/计数方式选择位。=1：选择计数器工作方式，对T0/T1引脚输入的外部事件的负脉冲计数；=0：选择定时器工作方式，对机器周期脉冲计数定时。如下页图所示。（2）工作方式寄存器TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0T1T0第10页，共24页，

6、编辑于2022年，星期六GATE：门控位，定时器/计数器的启/停可由软件与硬件两者控制 =0：软件控制，只由TCON中的启/停控制位TR0/TR1控制定时器/计数器的启/停。=1：硬件控制，由外部中断请求信号 /和TCON中的启/停控制位TR0/TR1组合状态控制定时器/计数器的启/停。其控制逻辑如下图所示。第11页，共24页，编辑于2022年，星期六（3）定时器）定时器/计数器的工作方式计数器的工作方式 8051单片机的定时器/计数器共有四种工作模式，现以T0为例加以介绍，T1与T0的工作原理相同，但方式3下T1停止计数。方式（如F0）和用户定义名称等几种方式。16位定时器/计数器被拆成两个

7、8位寄存器TH0和TL0，CPU在对它们初始化时必须装入相同的定时器/计数器初值。以TL0作计数器，而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时，TF0置“1”，同时TH0将计数初值以硬件方法自动装入TL0。这种工作方式很适合于那些重复计数的应用场合（如串行数据通信的波特率发生器）。第12页，共24页，编辑于2022年，星期六1工作方式工作方式0（M1M0=00，13位定时器位定时器/计数器）计数器）由TH0的全部8位和TL0的低5位（TL0的高3位未用）构成13位加1计数器，当TL0低5位计数满时直接向TH0进位，并当全部13位计数满溢出时，溢出标志位TF0置“1”。2工作方式工作方式1（M1M0

8、=01，16位定时器位定时器/计数器）计数器）由TH0和TL0构成16位加1计数器，其他特性与工作方式0相同。3工作方式工作方式2（M1M0=10，自动重装计数初值的，自动重装计数初值的8位定时位定时器器/计数器）计数器）第13页，共24页，编辑于2022年，星期六4工工作作方方式式3（M1M0=11，2个个8位位定定时时器器/计计数数器器，仅仅适用于适用于T0）TL0：8位位定定时时器器/计计数数器器，使使用用T0原原有有控控制制资资源源TR0和和TF0，其功能和操作与方式，其功能和操作与方式0或方式或方式1完全相同。完全相同。TH0：只只能能作作为为8位位定定时时器器，借借用用T1的的控控

9、制制位位TR1和和TF1，只能对片内机器周期脉冲计数。只能对片内机器周期脉冲计数。在在方方式式3模模式式下下，定定时时器器/计计数数器器0可可以以构构成成两两个个定定时时器或者一个定时器和一个计数器。器或者一个定时器和一个计数器。T0方方式式3下下的的T1方方式式2，因因定定时时初初值值能能自自动动恢恢复复，用用作波特率发生器更为合适。作波特率发生器更为合适。第14页，共24页，编辑于2022年，星期六（5）定时器）定时器/计数器的应用计数器的应用 定时器/计数器可按片内机器周期定时，也可对由T0/T1引脚输入一个负脉冲进行加法计数。在应用时，其工作方式和工作过程均可通过程序设定和控制，因此，

10、定时器/计数器在工作前必须先对其进行初始化，计算和设置初值。1.定时器定时器T0/T1 中断申请过程中断申请过程 （1）在已经开放T0/T1中断允许且已被启动的前提下，T0/T1加1计满溢出时 TF0/TF1标志位自动置“1”；（2）CPU 检测到TCON中TF0/TF1变“1”后,将产生指令：LCALL 000BH/LCALL 001BH 执行中断服务程序；（3）TF0/TF1标志位由硬件自动清“0”,以备下次中断申请。第15页，共24页，编辑于2022年，星期六2.定时器/计数器初始化的步骤 （1）写TMOD，设置定时器/计数器的工作方式；（2）计算定时器/计数器的初值，写入TH0/TH1

11、、TL0/TL1。（3）设置IE、IP，以开放相应的中断和设定中断优先级。3.定时器/计数器的定时器/计数器范围 （1）工作方式0：13位定时器/计数器方式 最大计数值=213=8192 （2）工作方式1：16位定时器/计数器方式 最大计数值=216=65536 （3）工作方式2和工作方式3：8位的定时器/计数器方式因此，最大计数值=28=256 第16页，共24页，编辑于2022年，星期六3.计数器初值的计算计数器初值的计算 方法：方法：用最大计数量减去需要的计数次数。即：TC=MC 其中：其中：TC计数器需要预置的初值；M计数器的模值（最大计数值）；方式0时，M=213；方式1时，M=21

12、6；方式2,3时，M=28；C计数器计满回0所需的计数值，即设计任务要求的计数值。例如：例如：流水线上一个包装是12盒，要求每到12盒就产生一个动作，用单片机的工作方式0来控制，则应当预置的初值为：TC=M C=213 12=8180第17页，共24页，编辑于2022年，星期六4.定时器初值的计算定时器初值的计算 定时时间的计算公式为：定时时间的计算公式为：T=（MTC）T0（或TC=MT/T0）其中：其中：T定时器的定时时间，即设计任务要求的定时时间；T0计数器计数脉冲的周期，即单片机系统主频周期的12倍；M计数器的模值；TC定时器需要预置的初值。若设初值TC=0，则定时器定时时间为最大。若

13、设单片机系统主频为12MHz，则各种工作方式定时器的最大定时时间为：工作方式工作方式0 0：Tmax=2131s=8.192ms工作方式工作方式1 1：Tmax=2161s=65.536ms工作方式工作方式2 2和和3 3：Tmax=281s=0.256ms第18页，共24页，编辑于2022年，星期六 例例题题11 设一只发光二极管LED和8051的P1.0脚相连。当P1.0脚是高电平时，LED发亮；当P1.0脚是低电平时，LED不亮。编制程序用定时器来实现发光二极管LED的闪烁功能，设置LED每1s闪烁一次。已知单片机系统主频为12MHz。解解：定时器/计数器的最长的定时是65.536ms，

14、无法实现1s的定时。可以采用软件计数器来进行设计。第19页，共24页，编辑于2022年，星期六设设计计思思想想：定义一个软件计数器单元30H，先用定时器/计数器0做一个50ms的定时器，定时时间到了以后将软件计数器中的值加1，如果软件计数器计到了20，取反P1.0，并清掉软件计数器中的值，否则直接返回。则完成了20次定时中断才取反一次P1.0，因此定时时间就为2050=1000ms=1s。定时器/计数器0采用工作方式1，其初值为：21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H电路图如下：第20页，共24页，编辑于2022年，星期六程序如下：程序如下：ORG 0000H AJ

15、MP START ;转入主程序 ORG 000BH ;定时器/计数器0的中断服务程序入口地址 AJMP TIME0 ;跳转到真正的定时器中断服务程序处 ORG 0030H START:MOV SP,#60H ;设置堆栈指针 MOV P1,#0FFH ;关发光二极管LED（使其灭）MOV 30H,#00H ;软件计数器预清0 MOV TMOD,#01H ;定时器/计数器0工作于方式1 MOV TH0,#3CH ;设置定时器/计数器的初值 MOV TL0,#0B0H SETB EA ;开总中断允许 SETB ET0 ;开定时器/计数器0中断允许 SETB TR0;启动定时器/计数器0 LOOP:A

16、JMP LOOP ;循环等待（真正工作时，这里可写任意其他程序）第21页，共24页，编辑于2022年，星期六定时器定时器/计数器计数器0 0的中断服务程序如下：的中断服务程序如下：TIME0:PUSH ACC ;将PSW和ACC推入堆栈保护 PUSH PSW INC 30H ;软件计数器加1 MOV A,30H CJNE A,#20,T_LP2;软件计数器单元中的值到了20了吗？到了，继续执行;否则，转入T_LP2 T_LP1:CPL P1.0 ;到了，P1.0取反 MOV 30H,#00H;清软件计数器 T_LP2:MOV TH0,#3CH;重置定时器/计数器的初值 MOV TL0,#0B0

17、H POP PSW ;恢复PSW和ACC POP ACC RETI;中断返回 END第22页，共24页，编辑于2022年，星期六 例例题题22 设外部有一个计数源。编制程序，对外部计数源进行计数并显示。解解：将外部计数源连到定时器/计数器1的外部引脚T1上，可用LED将计数的值显示出来，我们用P1口连接的8个LED来显示计到的数据。LED对P1口电平要求同例4。（电路图类同例（电路图类同例3 3）程序如下：程序如下：ORG 0000H AJMP START;转入主程序 ORG 0030H START:MOV SP,#60H;设置堆栈指针 MOV TMOD,#60H;定时器/计数器1作计数用 SETB TR1 ;启动计数器1开始运行 LOOP:MOV A,TL1 ;读计数器1的计数值送A MOV P1,A ;将计数值输出到P1口，驱动LED显示 AJMP LOOP ;转回LOOP END第23页，共24页，编辑于2022年，星期六第24页，共24页，编辑于2022年，星期六