(精品)第5章_定时器09.ppt

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1、第第5 5章章 定时/计数器 教学目的：了解80C51系列单片机内部定时器/计数器、串行口和中断系统的结构与工作原理；能够对他们编程、应用。l教学重点：1.定时/计数器的工作原理；l 2.定时/计数器的控制方法。l教学难点：1.定时/计数器2的工作方式；2.定时/计数器的应用。5.1定时定时/计数器计数器T0T0、T1T1概述概述l5.1.1 定时定时/计数器计数器T0T0、T1T1的结构的结构 l 图5-1 80C51定时器/计数器T0、T1原理结构框图 80C51单片机内部有两个16位的可编程定时计数器 T0、T1，其组成如图61。可编程是指其功能如工作方式、定时时间、量程、启动方式等均可

2、由指令来确定和改变。有6个8位寄存器用于T0、T1的控制与管理，其访问地址依次为8AH8DH，每个寄存器均可单独访问。16位的T0、T1寄存器是用于存放定时或计数初值与当前值的，两个特殊功能寄存器 TCON和TMOD 是用于管理与控制定时计数器 工作的。5.1.2 5.1.2 5.1.2 5.1.2 定时定时定时定时/计数器的原理计数器的原理计数器的原理计数器的原理l 16位的定时计数器实质上是一个加1计数器，其控制电路受软件控制、切换。通过软件可以设置为4种工作方式（详见5.3节），每种方式都可以用作定时或者计数。不同的工作方式，计数器长度分别为：16位、13位和8位。当选择定时器工作方式时

3、，对片内振荡器的12分频信号计数，实现定时；当选择计数器工作方式时，对引脚Ti端的事件计数。当计数溢出时，标志位TFi置位，并可以请求中断。5.2 定时定时/计数器的控制方法计数器的控制方法l 5.2.1 定时计数器寄存器 1）工作方式寄存器 TMOD：设置定时器/计数器的工作方式及控制模式，TMOD在SFR的字节地址为89H。M1 M0 工作方式 功能描述 0 0方式0 13位计数器 0 1方式1 16位计数器1 0方式2自动再装入8位计数器1 1方式3 定 时 器 0:分 成 两 个 8位 计 数 器定时器1:只能工作在方式0、1、2 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IE0 l控

4、制寄存器TCON：控制定时器的启、停和定时器的溢出标志。TCON在SFR的字节地址为88H，可位寻址。l2）定时/计数器控制寄存器TCON 位7 TF1定时器1溢出标志。位6 TR1定时器1运行控制位。位5 TF0定时器0溢出标志。位4 TR0定时器0运行控制位。位3 IE1外部中断1请求标志。位2 IT1外部中断1触发方式选择位。位1 IE0外部中断0请求标志。位0 IT0外部中断0触发方式选择位。l5.2.2 定时/计数器的初始化与启动 l初始化步骤一般如下：l1）确定工作方式对TMOD赋值。l2）预置定时或计数的初值可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1。l3）根据需要开放定时/

5、计数器的中断直接对IE寄存器的定时器中断位赋值。l在对T0和T1初始化后，即可准备启动定时/计数器工作。5.2.3 5.2.3 定时定时/计数器初值的确定方法计数器初值的确定方法l现假设最大计数值为M，那么各方式下的M值如下：l方式0：M2138192l方式1：M21665536l方式2：M28256l方式3：定时器0分成两个8位计数器，所以两个M均为256。l因为定时/计数器是做“加1”计数，并在计满溢出时产生中断，因此初值X可以这样计算：l X M 计数值l举例说明,如果 80C51时钟频率为6MHz，要求产生1ms的定时。则初值 XM计数值 6553650065036FE0CH。l通过对

6、M1、M0位的设置，T0可选择4种工作方式,T1可选择3种工作方式。本节将介绍这4种工作方式的结构、特点及工作过程。5 53 3 定时器定时器T0T0、T1T1的工作方式的工作方式 l方式0和方式1：结构和工作原理基基本本相相同同，只只是是方式0 为13位计数器方式，方式1 为16位计数器方式。l 图5-2 T0（或T1）方式1结构方式2：计数常数可自动再装入的8位计数器方式。l 图5-3 T0（或Tl）方式2结构l方式3：T1作波特率发生器，T0可以构成两个独立的计数器。l 图5-4 T0方式3结构（a）T1方式1(或方式0)（b）T1方式2 图5-5 T0方式3下的T1结构l定时器/计数器

7、的复位状态：工作方式0、选择内部启动、计数器停止工作、溢出中断标志清零。l定时器/计数器的初始化：对TMOD赋值确定工作方式；预置定时或计数的初值；根据需要开放定时器/计数器的中断；启动定时/计数器工作。计数器初值最大计数值 要求的计数值 定时时间=（最大计数值 计数器初值）机器周期l计数的“飞读”：解决计数器工作过程中，正确读取计数值的问题，避免由于低位计数器的溢出而导致读数的粗大误差。以定时器T0为例：RP：MOV A，TH0 ；读TH0 MOV R0，TL0 ；读TL0 CJNE A，TH0，RP ；比较两次读得的TH0，不等则重读 MOV R1，A RET例1、在P1.1端口输出周期为

8、2ms的方波，晶振fOSC6MHz。解：采用T0的定时功能，对P1.1端口每隔1ms取反一次即可得到周期为2ms方波。定时器的初始化：lTMOD的设定：工作方式1（M1M0=01)T0为定时器（C/T=0)，内部TR0控制启动（GATE=0）所以 TMOD=01l计数器初值计算：定时时间=（最大计数值 计数器初值）机器周期即：1000 s=（65536计数器初值）1261s 得：计数器初值=65036=FE0CH5 54 4 定时器定时器T0T0、T1T1应用举例应用举例 采用查询方式的源程序：ORG 2000H MOV TMOD，#01H MOV TL0，0CH ；给TL0置初值 MOVTH

9、0，0FEH；给TH0置初值 SETB TR0 ；启动T0 LP1：JBCJBC TF0，LP2 ；查询计数溢出否 AJMP LP1 LP2：MOV TL0，0CH；重新设置计数初值 MOV TH0，0FEH CPL P1.1 ；输出取反 AJMP LP1 ；重复循环 例2、利用T0门控位测试引脚上出现的正脉冲宽度。已知晶振频率为12MHz，将所测得值高位存入片内71H单元，低位存入片内70H单元。解：测量INT0端口正脉冲宽度，就是由INT0控制定时器的启停，这时计数器内部的控制位应设置GATE=1,TR0=1，且 T0工作于定时器方式l（16位计数器）。为保证测量结果的正确性，应在INT0

10、为低电平时，才置TR0为1，当INT0变为高电平时，就启动计数,当再次变低时，停止计数。此时计数值乘以机器周期即是被测正脉冲的宽度。测量过程如下：ORG 200H MOVTMOD,09H ；设T0为方式1，GATE1。MOVTL0，00H MOVTH0,00H MOVR0，70H JBP3.2，；等P3.2变低 SETB TR0；启动T0准备工作 JNB P3.2，；等待P3.2变高 JB P3.2，；等待P3.2再次变低 CLR TR0；停止计数 MOVR0，TL0；存放计数的低字节 INC R0 MOVR0,TH0；存放计数的高字节 SJMP 5 55 5 定时定时/计数器计数器T2T2l

11、5.5.1 T2的寄存器 l1）T2CON控制寄存器l TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CPRL2位7 TF2 T2的溢出中断标志。位6 EXF2 T2外部中断标志。位5 RCLK 串行口接收时钟选择位。位4 TCLK 串行口发送时钟选择位。位3 EXEN2 T2的外部允许控制位。位2 TR2 T2的计数控制位。位1 C T2 定时器或计数器功能选择位。位0 CPRL2 捕捉或常数重装方式选择位。2 2）方式控制寄存器）方式控制寄存器T2MODT2MODXXXXX XT2OEDCEN 位7位2 无作用，可为任意值。位1 T2OET2的输出允许位。位0 DCENT2加1/减

12、1计数允许位。5.5.2 定时器T2的工作方式 lT2共有4种工作方式，分别为：捕捉方式、常数自动重装入方式、波特率发生器方式和时钟输出方式。其中16位捕捉方式和16位常数自动重装入方式通过设置均可选择定时/计数功能。1.161.16位自动重装入方式位自动重装入方式l16位常数自动重装入是指在满足某规定条件时，RCAP2L和TCAP2H中存放的计数初值可自动重新装入TL2和TH2中。当CP=0时，选择自动重装入方式。根据DCEN位所选择的计数状态，自动重装入操作又可分为以下2种情况：l1)加1计数方式l当DCEN=0时，T2为自动加1计数方式，它的结构原理如图 58所示。l图58定时器T2的1

13、6位自动重装入方式（DCEN=0）2)2)加加1/1/减减1 1计数方式计数方式当当DCEN=1DCEN=1时，时，T2T2为加为加1/1/减减1 1计数方式，它的结构计数方式，它的结构原理如图原理如图 5 59 9所示。所示。图59 定时器T2的16位自动重装入方式（DCEN=1）2 2）自动捕捉方式）自动捕捉方式l当 CP1时，T2除可用于定时计数外，还可工作于捕捉方式，它的16位捕捉方式的结构原理如图 510所示。l图510 定时器T2的捕捉方式结构图图510 定时器T2的捕捉方式结构图3 3）波特率发生器方式）波特率发生器方式lT2还可作串行口的波特率发生器。由控制寄存器T2CON中的

14、控制位RCLK1或TCLK1确定它的串行口波特率发生工作方式。l在方式1和方式3时，波特率由定时器2的溢出速率确定，由下式计算：波特率发生器的结构原理图如图5-11所示。图511 定时器T2的波特率发生器方式结构图4 4）可编程时钟输出方式可编程时钟输出方式l定时器2通过编程可以从P1.0引脚输出占空比为1:1的时钟信号。原理图如图5-12所示。输出的时钟频率取决于振荡器频率和定时器2捕获寄存器（RCAP2H、RCAP2L）的重装载数值，计算公式如下：l时钟输出频率=图512 定时器T2的可编程时钟输出方式原理5 55 53 3 应用例题应用例题l利用T2的捕捉功能测试外部输入引脚T2EX（P

15、1.1）上的正脉冲宽度，捕捉到后，用P1.7脚报警提示，使与P1.7脚相接的二极管灯亮。脉冲宽度值分别存放在内存单元60H、61H中。l本例题的硬件连接电路见图513。图513硬件连接示意图 l程序清单如下：lT2CON EQU 0C8H lRCAP2L EQU 0CAHlRCAP2H EQU 0CBHlTL2 EQU 0CCHlTH2 EQU 0CDHlTR2 BIT 0CAHlEXF2 BIT 0CEHlTF2 BIT 0CFHlORG 0000HlLJMP MAINlORG 002BH ；定时器2中断入口地址lLJMP T2T ；转定时器2中断服务程序lORG 0030HlMAIN:MO

16、V IE，0A0H ；CPU和T2开中断lJB P1.1,$；等待信号变低lMOV T2CON,#00001001B；设T2为捕捉工作方式lJNB P1.1,$；等待信号变高lMOV TH2,#0 ；清T2定时器lMOV TL2,#0lSETB TR2 ；启动T2开始工作lSJMP$；等待lORG 100HlT2T:CLR TR2 ；停止T2工作l MOV 60H,RCAP2L ；取捕捉寄存器的低8位l MOV 61H,RCAP2H ；取捕捉寄存器的高8位l CLR P1.7 ；报警灯亮l CLR EXF2 ；清中断标志位l CLR EAl RETIl END56 监视定时器WDT l5 56

17、 61 WDT1 WDT的功能及应用特点的功能及应用特点lWDT的主要用途是当程序运行出现“死机”即“死循环”时，能通过复位的方法使CPU退出“死循环”。l通过软件编程使单片机在正常运行时不断给它发“清零”信号，使WDT不会产生溢出。如果单片机出现“死机”即“死循环”，则WDT不能按时收到“清零”信号，当WDT计时到设定时间就会产生溢出信号使RST引脚出现正脉冲，此时单片机复位，程序恢复正常运行，WDT停止计数。5 56 62 2 辅助寄存器辅助寄存器AUXRAUXRl AUXR的各位格式如下：l D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 l WDIDLE DISETO DISALE l各位功能如下：l位7 位5和位2位1均为无用位。l位4 WDIDLE WDT在空闲方式下的选择位。l当WDIDLE=0，空闲方式期间WDT继续计数；l当WDIDLE=1，空闲方式期间WDT停止计数。l位3 DISETO位 复位输出控制位。l当DISETO=0，在WDT时间到后，复位引脚输出一个髙电平脉冲；l当DISETO=1，复位引脚始终为输入状态。l位0 DISALE位 ALE引脚控制位。l当DISALE=0，ALE引脚输出一个不变的6分之一的时钟振荡频率；l当DISALE=1，ALE引脚仅在执行MOVX或MOVC指令时，才输出时钟振荡频率。