51單片機(jī)定時(shí)器及其應(yīng)用(其中有6道題)

1、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,,2,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用場(chǎng)合: 定時(shí)或延時(shí)控制、對(duì)外部事件的檢測(cè)、計(jì)數(shù)等；MCS-51系列8031、8051單片機(jī)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（即T0和T1）；8032、8052單片機(jī)有3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（即T0、 T1和T2）；,3,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,所謂計(jì)數(shù)器就是對(duì)外部輸入脈沖的計(jì)數(shù)；所謂定時(shí)器也是對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)完成的，計(jì)數(shù)的是MCS-51內(nèi)部產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，通

2、過(guò)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)。所以，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器本質(zhì)上是一致的，在以后的敘述中將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器籠統(tǒng)稱為定時(shí)器。,4,,,,5,第5章 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理5.2 定時(shí)器的TMOD和TCON寄存器5.3 定時(shí)器的工作方式5.3.1 方式05.3.2 方式15.3.3 方式25.3.4 方式35.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,6,第5章 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,7,

3、5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,組成：兩個(gè)16位的定時(shí)器T0和T1，以及他們的工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON等組成。內(nèi)部通過(guò)總線與CPU相連。定時(shí)器T0和T1各由兩個(gè)8位特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、TL1構(gòu)成。工作方式寄存器TMOD：用于設(shè)置定時(shí)器的工作模式和工作方式；控制寄存器TCON：用于啟動(dòng)和停止定時(shí)器的計(jì)數(shù)，并控制定時(shí)器的狀態(tài)；單片機(jī)復(fù)位時(shí)，兩個(gè)寄存器的所有位都被清0。,8051定時(shí)器內(nèi)部結(jié)

4、構(gòu)框圖,8,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1、T0。每個(gè)定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是一個(gè)可編程的加法計(jì)數(shù)器，由編程來(lái)設(shè)置它工作在定時(shí)狀態(tài)還是計(jì)數(shù)狀態(tài)。兩種工作模式: (1) 計(jì)數(shù)器工作模式就是對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳T0（P3.4)或T1(P3.5)。當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生由1至0的負(fù)跳變(下降沿)時(shí)，計(jì)數(shù)器（TH0，TL0或TH1，TL1）的值增1。計(jì)數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率

5、的1/24。Why?(2) 定時(shí)器工作模式也是通過(guò)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的。計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)值增1，每個(gè)機(jī)器周期=12個(gè)振蕩周期，因此計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。所以定時(shí)時(shí)間=計(jì)數(shù)值×機(jī)器周期。4種工作方式 (方式0-方式3) 。,9,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,當(dāng)控制信號(hào) 定時(shí)器工作在定時(shí)方式；加1計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖f進(jìn)行計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)時(shí)器計(jì)滿溢出； 因

6、為 ，即一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的周期就是一個(gè)機(jī)器周期；計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的是機(jī)器周期脈沖個(gè)數(shù)。從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)。當(dāng)控制信號(hào) 定時(shí)器工作在計(jì)數(shù)方式；加1計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)的外信號(hào)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)時(shí)器計(jì)滿溢出；,,10,,控制信號(hào)K可以控制計(jì)數(shù)器的“啟動(dòng)”和“停止”，,11,振蕩周期：是振蕩脈沖的周期，也成為“拍”，用P表示。就是晶體振蕩器的周期，或外

7、部振蕩脈沖的周期。是MCS-51單片機(jī)的最小時(shí)序單位。,時(shí)鐘周期：是振蕩源信號(hào)經(jīng)二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，用S表示。每個(gè)時(shí)鐘周期分成P1、P2兩個(gè)節(jié)拍，又被稱為一個(gè)狀態(tài)。是MCS-51單片機(jī)的最基本的時(shí)序單位。,機(jī)器周期：通常將完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期，由6個(gè)狀態(tài)（12拍）組成，所以一個(gè)機(jī)器周期可以依次表示為S1P1、S2P2……S6P1、S6P2。通常算術(shù)邏輯操作發(fā)生在節(jié)拍P1期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳送發(fā)生在節(jié)拍

8、P2期間。,指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。是MCS-51單片機(jī)的最大的時(shí)序單位，由若干個(gè)振蕩周期組成。一個(gè)指令周期通常含有1～4個(gè)機(jī)器周期，MCS-51典型的指令周期為一個(gè)機(jī)器周期。,振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期,12,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣檢測(cè)引腳輸入電平。若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為“1”，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為“0”，則計(jì)數(shù)器加1。新的計(jì)數(shù)值在檢測(cè)到輸入引腳電

9、平發(fā)生“1”到“0”的負(fù)跳變（下降沿）后，于下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器中。由于CPU需要兩個(gè)機(jī)器周期來(lái)識(shí)別一個(gè)“1”到“0”的跳變信號(hào)，所以最高的計(jì)數(shù)頻率為振蕩周期的1/24。,,,,,13,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,定時(shí)/計(jì)數(shù)器對(duì)輸入信號(hào)的要求外部計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩器頻率的1/24，例如選用12MHz頻率的晶體，則可輸入500KHz的外部脈沖。輸入信號(hào)的高、低電平至少要分別保持一個(gè)機(jī)器周期。如圖

10、所示，圖中Tcy為機(jī)器周期。,14,可編程定時(shí)器的工作方式、啟動(dòng)、停止、溢出標(biāo)志、計(jì)數(shù)器等都是可編程的——通過(guò)設(shè)置寄存器TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1和TL1 實(shí)現(xiàn)。當(dāng)設(shè)置了定時(shí)器的工作方式并啟動(dòng)定時(shí)器工作后，定時(shí)器就按被設(shè)定好的工作方式獨(dú)立工作，不再占用CPU，只有在計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)才向CPU申請(qǐng)中斷，占用CPU。由此可見(jiàn)，定時(shí)器是單片機(jī)中工作效率高且應(yīng)用靈活的部件。,5.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理,15,第5章

11、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,5.2 定時(shí)器的TMOD和TCON寄存器,16,5.2 定時(shí)器的TMOD和TCON寄存器,8051單片機(jī)定時(shí)器主要有幾個(gè)特殊功能寄存器組成：TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1,TL1。TMOD：設(shè)置定時(shí)器的工作方式；TCON：控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止；TH0和TL0 ：存放定時(shí)器T0的初值或計(jì)數(shù)結(jié)果； TH0存放高8位，TL0 存放低8位；TH1和TL1 ：存放定時(shí)器T1的初值或計(jì)數(shù)結(jié)果；

12、 TH1存放高8位，TL1 存放低8位；,17,5.2.1 工作方式控制寄存器TMOD,8位分為兩組，高4位控制T1，低4位控制T0。(1) GATE — 門控位 0: 以TRX (X=0,1) 來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行。1: 用外中斷引腳 (INT0*或INT1*) 上的高電平和TRX來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行。,(2) M1、M0 — 工作方式選擇位 M1 M0 工 作 方 式

13、 0 0 方式0，13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 0 1方式1，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 1 0 方式2，8位常數(shù)自動(dòng)重新裝載 1 1 方式3，僅適用于T0，T0分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，T1停止計(jì)數(shù)。,(3) C/T* — 計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式選擇位0: 定時(shí)器模式。 1: 計(jì)數(shù)器模式。,,,(4) TMOD無(wú)位地址，不能位尋

14、址。(5) 復(fù)位時(shí)，TMOD所有位均為“0”。,18,低4位與外部中斷有關(guān)，后面介紹。高4位的功能如下: (1) TF1、TF0 —計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位 定時(shí)器T0或T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)將此位置“1”；TFx可以由程序查詢，也是定時(shí)中斷的請(qǐng)求源；(2) TR1、TR0 —計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位 TRx=1: 啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作 TRx=0: 停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作,5.2.2 控制寄存器TCON,,

15、,19,,,20,5.2.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化,MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是可編程的，但在進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)之前要對(duì)程序進(jìn)行初始化，具體步驟如下：（1）對(duì)TMOD賦值，以確定定時(shí)器的工作模式；（2）置定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值，直接將初值寫入寄存器的TH0、TL0或TH1、TL1；（3）根據(jù)需要，對(duì)IE置初值，開(kāi)放定時(shí)器中斷；（4）對(duì)TCON寄存器中的TR0或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，置位以后，計(jì)數(shù)器即按規(guī)定的工作模式和初

16、值進(jìn)行計(jì)數(shù)或開(kāi)始定時(shí)。,21,,,5.2.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化,初值計(jì)算： 設(shè)計(jì)數(shù)器的最大值為M，則置入的初值X為： 計(jì)數(shù)方式：X=M-計(jì)數(shù)值 定時(shí)方式：由(M-X)T=定時(shí)值,得X=M-定時(shí)值/T T為計(jì)數(shù)周期，是單片機(jī)的機(jī)器周期。（模式0: M為213，模式1: M為216，模式2和3: M為28）,例如：機(jī)器周期為1μs 時(shí)， 若工作在模式0，則最大定時(shí)值為:213×1μs =8.192m

17、s 若工作在模式1,則最大定時(shí)值為: 216×1μs =65.536ms,22,第5章 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,5.3 定時(shí)器的工作方式,23,MCS-51的定時(shí)器T0有4種工作方式：即：方式0，方式1，方式2，方式3。MCS-51的定時(shí)器T1有3種工作方式：即：方式0，方式1，方式2。,5.3 定時(shí)器的工作方式,24,5.2.1 方式0 M1、M0設(shè)置為00 ，為13位計(jì)數(shù)器，以T1為例，

18、其框圖如下:,5.3 定時(shí)器的工作方式——方式0,計(jì)數(shù)脈沖輸入,加1計(jì)數(shù)器,25,5.3 定時(shí)器的工作方式——方式0,在這種方式下，16位寄存器TH1和TL1只用13位，由TH1的8位和TL1的低5位組成。TL1的高3位不定。當(dāng)TL1的低5位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH1進(jìn)位。而TH1計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則向中斷標(biāo)志位TF1進(jìn)位（即硬件將TF1置1），并請(qǐng)求中斷。可通過(guò)查詢TF1是否置“1”或考察中斷是否發(fā)生來(lái)判定定時(shí)器T1的操作完成與否。,26,,

19、5.3 定時(shí)器的工作方式——方式0,當(dāng)C/T=0時(shí)，為定時(shí)工作模式，開(kāi)關(guān)接到振蕩器的12分頻器輸出上，計(jì)數(shù)器對(duì)機(jī)器周期脈沖計(jì)數(shù)。其定時(shí)時(shí)間為：(213-初值)×振蕩周期×12例如：若晶振頻率為12MHz，則最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間為(213-0)×(1/12)×12us=8.191ms當(dāng)C/T=1時(shí)，為計(jì)數(shù)工作模式，開(kāi)關(guān)與外部引腳T1(P3.5)接通，計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自外部引腳的輸入脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)

20、外部信號(hào)發(fā)生負(fù)跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加1。,27,5.3 定時(shí)器的工作方式——方式0,GATE控制定時(shí)器Tx(T1或T0)的條件：(1) 當(dāng)GATE=0時(shí)，“或門”輸出恒為1，“與門”的輸出信號(hào)K由TRx決定(即此時(shí)K=TRx)，定時(shí)器不受INTx輸入電平的影響，由TRx直接控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。TRx=1；計(jì)數(shù)啟動(dòng)；TRx=0；計(jì)數(shù)停止；(2) 當(dāng)GATE=1時(shí)， “與門”的輸出信號(hào)K由INTx輸入電平和TRx位的狀態(tài)一起

21、決定(即此時(shí)K=TRx·INTx)，當(dāng)且僅當(dāng)TRx=1且INTx=1(高電平)時(shí)，計(jì)數(shù)啟動(dòng)；否則，計(jì)數(shù)停止。,返回,28,5.3.2 方式1 M1、M0=01，為16位的計(jì)數(shù)器，除位數(shù)外，其他與方式0相同。其定時(shí)時(shí)間為：(216-初值)×振蕩周期×12例如：若晶振頻率為12MHz，則最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間為(216-0)×(1/12)&

22、#215;12us=65.536ms,5.3 定時(shí)器的工作方式——方式1,29,5.3.3 方式2 M1、M0=10 ，為自動(dòng)恢復(fù)初值的8位計(jì)數(shù)器，等效框圖如下: TLx作為8位計(jì)數(shù)器，THx作為重置初值的緩沖器。,5.3 定時(shí)器的工作方式——方式2,THx作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLx計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在置“1”溢出標(biāo)志TFx的同時(shí)，還自動(dòng)的將THx中的初值送至TLx，使TLx從初值開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式2工作過(guò)程如圖 (x=

23、0, 1) 。,30,優(yōu)點(diǎn)：方式0和方式1用于循環(huán)重復(fù)定時(shí)或計(jì)數(shù)時(shí)，在每次計(jì)數(shù)器擠滿溢出后，計(jì)數(shù)器復(fù)0。若要進(jìn)行新一輪的計(jì)數(shù)，就得重新裝入計(jì)數(shù)初值。這樣一來(lái)不僅造成編程麻煩，而且影響定時(shí)精度。而方式2具有初值自動(dòng)裝入的功能，避免了這個(gè)缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)。缺點(diǎn)：只有8位計(jì)數(shù)器，定時(shí)時(shí)間短、計(jì)數(shù)范圍小。其定時(shí)時(shí)間為： (28-初值)×振蕩周期×12若晶振頻率為12MHz，則最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間為(2

24、8-0)×(1/12)×12us=0.256ms,5.3 定時(shí)器的工作方式——方式2,方式2工作過(guò)程圖 (x=0, 1) 。,31,5.3.4 方式3 只適用于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0。T1不能工作在方式3。如果將T1置為方式3，則相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù) (此時(shí)T1可用來(lái)作串行口波特率產(chǎn)生器) 。1. 工作方式3下的T0 T0在方式3時(shí)被拆成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器：TH0和TL0。8位計(jì)數(shù)器TL0使

25、用T0的狀態(tài)控制位C/T*、GATE、TR0、INT0，它既可以工作在定時(shí)方式，也可以工作在計(jì)數(shù)方式。8位定時(shí)器TH0被固定為一個(gè)8位定時(shí)器(不能作外部計(jì)數(shù)模式) ，并使用定時(shí)器T1的狀態(tài)控制位TR1，同時(shí)占用定時(shí)器T1的中斷請(qǐng)求源TF1。此時(shí)，定時(shí)器TH0的啟動(dòng)或停止只受TR1控制。TR1=1時(shí)，啟動(dòng)TH0的計(jì)數(shù)； TR1=0時(shí)，停止TH0的計(jì)數(shù),5.3 定時(shí)器的工作方式——方式3,32,5.3 定時(shí)器的工作方式,各引腳與T0的

26、邏輯關(guān)系如圖所示:,,,33,2. T0工作在方式3下T1的各種工作方式 注意：當(dāng)T0處于方式3時(shí)， T1仍可設(shè)置為方式0、方式1和方式2。當(dāng)時(shí)由于TR1、TF1和T1的中斷源都已被定時(shí)器T0(中的TH0)占用，所以定時(shí)器T1 僅有控制位C/T來(lái)決定其工作在定時(shí)方式或計(jì)數(shù)方式。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)，不能置位“TF1”，而只能將輸出送往串口。所以，此時(shí)定時(shí)器T1一般用作串口的波特率發(fā)生器，或不需要中斷的場(chǎng)合。(1) T1工作在方式

27、0,5.3 定時(shí)器的工作方式,34,(2) T1工作在方式1,(3) T1工作在方式2,5.3 定時(shí)器的工作方式,35,第5章 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,36,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,編程說(shuō)明MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器是可編程的，但在進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)之前要對(duì)程序進(jìn)行初始化，具體步驟如下：（1）確定工作方式字：對(duì)TMOD寄存器正確賦值；（2）確定定時(shí)初值：計(jì)算初值，直接將初值寫入寄存器的TH0、

28、TL0或TH1、TL1；初值計(jì)算： 設(shè)計(jì)數(shù)器的最大值為M，則置入的初值X為： 計(jì)數(shù)方式：X=M-計(jì)數(shù)值 定時(shí)方式：由(M-X)T=定時(shí)值,得X=M-定時(shí)值/T T為計(jì)數(shù)周期，是單片機(jī)的機(jī)器周期。（模式0 M為213，模式1 M為216，模式2和3 M為28）（3）根據(jù)需要，對(duì)IE置初值，開(kāi)放定時(shí)器中斷；（4）啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，對(duì)TCON寄存器中的TR0或TR1置位，置位以后，計(jì)數(shù)器即按規(guī)定的工

29、作模式和初值進(jìn)行計(jì)數(shù)或開(kāi)始定時(shí)。,37,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,例5-1 要在P1.0上輸出一個(gè)周期為2ms的方波，假設(shè)系統(tǒng)振蕩頻率采用12MHz。 利用T0方式0產(chǎn)生1ms的定時(shí)方波的周期用T0來(lái)確定，讓T0每隔1ms計(jì)數(shù)溢出1次，即TF0=1；查詢到TF0=1 則CPU對(duì)P1.0取反。,即要使P1.0每隔1ms取反一次。,38,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,第一步： 確定工作方式字 方式0 (

30、13位)最長(zhǎng)可定時(shí) 8.192ms; 方式1 (16位)最長(zhǎng)可定時(shí) 65.536ms; 方式2 (8位)最長(zhǎng)可定時(shí) 256?s。T0為方式0， ? M1M0=00 定時(shí)工作狀態(tài)， ? C/T=0GATE=0，不受INT0控制，T1不用全部取“0”值。故TMOD=00H,39,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,第二步： 計(jì)算1ms定時(shí)的初值X 設(shè)初值為X，則有: (213-X) ×12

31、15;10-6 ×1/12=1×10-3可求得：X=8192-1000=7192X化為16進(jìn)制，即X=1C18H=1,1100,000 1,1000B。所以，T0的初值為: TH0=E0H TL0=18H,40,第三步： 程序設(shè)計(jì) 采用查詢TF0的狀態(tài)來(lái)控制P1.0的輸出，同時(shí)要重新裝入初值。,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,41,參考程序: ORG 0100H

32、MAIN:MOV TMOD, #00H；設(shè)置T0為方式0MOVTL0,#18H；送計(jì)數(shù)初值 MOVTH0,#0E0H；送計(jì)數(shù)初值SETB TR0 ；啟動(dòng)T0LOOP:JBC TF0，NEXT ；查詢定時(shí)時(shí)間到，轉(zhuǎn)NEXT，同時(shí)清TF0SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)NEXT:MOV TL0, #18H ；T0重置初值 MOV

33、TH0, #0E0H ；T0重置初值 CPL P1.0 ；P1.0的狀態(tài)取反SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)END,42,例5-2 將[例5-1]中的輸出方波周期改為1秒。 分析： 周期為1s的方波要求500ms的定時(shí)。 (1) T0工作方式的確定因定時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，采用哪一種工作方式？由各種工作方式的特性，可計(jì)算出: 方式0 (13位)最長(zhǎng)可定時(shí) 8.192

34、ms; 方式1 (16位)最長(zhǎng)可定時(shí) 65.536ms; 方式2 (8位)最長(zhǎng)可定時(shí) 256?s。 所以采用定時(shí)器定時(shí)加軟件計(jì)數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)定時(shí)。選方式1，定時(shí)50ms，軟件計(jì)數(shù)10次。50ms ×10=500ms。 所以，TMOD=01H,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,以上各方式都不滿足要求,43,(2) 計(jì)算計(jì)數(shù)初值因?yàn)? (216-X)×12×10

35、-6 ×1/12=50×10-3所以: X=15536=3CB0H因此: TH0=3CH，TL0=B0H (3) 10次計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器，初始值設(shè)為10。每隔50ms定時(shí)時(shí)間到，產(chǎn)生溢出標(biāo)志TF0，程序查詢到TF0=1，則軟件計(jì)數(shù)器減1。這樣減到0時(shí)就獲得了500ms的定時(shí)。,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,44,(4) 程序設(shè)計(jì)（參考程序） MAIN: MOV TM

36、OD,#01H ；設(shè)T0工作在方式1MOV TL0,#0B0H ；給T0設(shè)初值MOV TH0,#3CHMOVR7，#10；軟件計(jì)數(shù)器初值SETB TR0 ；啟動(dòng)T0LOOP：JBCTF0， NEXT；查詢定時(shí)時(shí)間到，轉(zhuǎn)NEXT，同時(shí)清TF0SJMP LOOP NEXT: DJNZ R7，EXIT；R7不等于0，則不對(duì)P1.0取反CPLP1.0MOV

37、R7，#10；重置軟件計(jì)數(shù)器初值EXIT：MOV TL0,#0B0H ；T0中斷子程序，重裝初值MOV TH0,#3CH SJMPLOOPEND,45,以上的定時(shí)程序中，程序都要重置計(jì)時(shí)器初值，這樣從定時(shí)器溢出發(fā)出溢出標(biāo)志，到重裝完定時(shí)器初值，在開(kāi)始計(jì)數(shù)，之間總會(huì)有一段時(shí)間間隔，使定時(shí)時(shí)間增加了若干微秒，造成定時(shí)不夠精確。為了減小這種定時(shí)誤差，單片機(jī)中設(shè)置了工作方式2(自動(dòng)重裝初值)，則可避免上述

38、因素，省去程序中重裝初值的指令，實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)。但是工作方式2的缺點(diǎn)是只有8位計(jì)數(shù)器，定時(shí)時(shí)間受到很大限制。,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,46,例5-3 利用T0方式2產(chǎn)生250us的定時(shí)，在P1.0引腳上輸出周期為500us的方波(要求精確定時(shí))。(設(shè)系統(tǒng)振蕩為12MHz)(1) 工作方式選擇實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，采用方式2。對(duì)于12MHz晶振，方式2的最大計(jì)數(shù)時(shí)間為28=256us， 所以可實(shí)現(xiàn)250us的精確定時(shí)。

39、故，設(shè)置TMOD=02H。(2) 計(jì)算初值設(shè)初值為X: 則 (28-X) ×12×10-6×1/12=250×10-6 X=28-250=6=06H(3) 程序設(shè)計(jì)采用查詢TF0的狀態(tài)來(lái)控制P1.0的輸出。,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,47,(4) 參考程序MAIN: MOVTMOD, #02H ;置T0方式2MOVTH0,#0

40、6H ；送計(jì)數(shù)初值MOVTL0,#06HSETB TR0 ；啟動(dòng)T0LOOP: JBCTF0,NEXT ；查詢定時(shí)時(shí)間到，轉(zhuǎn)NEXT，同時(shí)清TF0SJMP LOOPNEXT:CPLP1.0；輸出取反SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)END,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,48,GATE門可使定時(shí)器Tx(T0或T1)的啟動(dòng)計(jì)數(shù)受INTx*的控制，可測(cè)量引腳INTx*(P3.2或P3.3

41、) 上正脈沖的寬度(機(jī)器周期數(shù)) 。以T1為例：,門控制位GATE的應(yīng)用—測(cè)量脈沖寬度,,回顧,當(dāng)GATE=1時(shí)，K=TRx·INTx,K,49,例5-4 利用T1門控位GATE測(cè)試INT1*(P3.3)引腳上出現(xiàn)的正脈沖的寬度。分析：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將T1設(shè)定為定時(shí)工作模式、方式1、GATE=1；當(dāng)TR1=1時(shí)，一旦INT1*(P3.3)引腳上出現(xiàn)高電平就開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到出現(xiàn)低電平為止。然后讀取TH1、TL1中的計(jì)數(shù)

42、值，分別送到寄存器A和B中。由于T1工作在定時(shí)方式，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的是機(jī)器周期的脈沖數(shù)；將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化成時(shí)間，就可得到正脈沖的寬度。,門控制位GATE的應(yīng)用—測(cè)量脈沖寬度,50,,ORG 0100HMAIN: MOV TMOD, #90H ；T1為方式1定時(shí)控制字MOV TL1, #00H；計(jì)數(shù)器初值為0MOV TH1, #00HLOOP: JB P3

43、.3, LOOP；等待INT1*低SETB TR1；如INT1*為低，啟動(dòng)T1LOOP1: JNB P3.3, LOOP1；等待INT1*升高，開(kāi)始計(jì)數(shù)LOOP2: JB P3.3, LOOP2 ；等待INT1*降低，停止計(jì)數(shù)CLR TR1；停止T1計(jì)數(shù)MOV A, TL1；T1計(jì)數(shù)值的低8位送AMOV B, TH1

44、；T1計(jì)數(shù)值的高8位送B……由于定時(shí)器最長(zhǎng)為16位計(jì)數(shù)器，因此被測(cè)脈沖高電平的寬度不能超過(guò)65536個(gè)機(jī)器周期。,參考程序:,51,例5-5 當(dāng)T0(P3.4) 引腳上發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，從P1.0引腳上輸出一個(gè)周期為1ms的方波,如圖所示。(系統(tǒng)振蕩為6MHz) 兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)使用,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,52,(1) 工作方式選擇T0為方式1計(jì)數(shù)，初值 0FFFFH，即外部計(jì)數(shù)輸入端T0(P3.4) 發(fā)生一次

45、負(fù)跳變時(shí)，T0加1且溢出，溢出標(biāo)志TF0置“1”，發(fā)中斷請(qǐng)求。在進(jìn)入T0中斷程序后，把F0標(biāo)志置“1”，說(shuō)明T0引腳上已接收了負(fù)跳變信號(hào)。T1定義為方式2定時(shí)。在T0引腳產(chǎn)生一次負(fù)跳變后，啟動(dòng)T1每500?s產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中對(duì)P1.0求反，使P1.0產(chǎn)生周期1ms的方波。TMOD=0010,0101=25H(2) 計(jì)算T1初值設(shè)T1的初值為X: 則 (28-X) ×2×10-6=5

46、5;10-4 X=28-250=6=06H,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,53,MAIN: MOV TMOD, #25H ；初始化，T1為方式2定時(shí)，T0為方 式1計(jì)數(shù)MOV TL0, #0FFH ；T0置初值 MOV TH0, #0FFHSETB TR0 ；啟動(dòng)T0MOV TL1, #06H ；T1置初值MO

47、V TH1, #06HLOOP0：JBCTF0,NEXT0；查詢T0有無(wú)負(fù)跳變，有則轉(zhuǎn)到NEXT0SJMP LOOP0NETX0：CPLP1.0；P1.0取反SETB TR1；啟動(dòng)T1LOOP1：JBCTF1,NEXT1 ；查詢T1定時(shí)時(shí)間到否，到則轉(zhuǎn)到NEXT1SJMP LOOP1NEXT1：CPLP1.0；P1.0取反SJMP LOOP1

48、END,(3) 程序設(shè)計(jì),54,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,T0 方式3時(shí)，TL0和TH0被分成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。其中， TL0: 8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； TH0: 8位定時(shí)器。當(dāng)T1作串行口波特率發(fā)生器時(shí)，T0才設(shè)置為方式3。,55,以上例題均采用查詢的方法，這種方法很簡(jiǎn)單，但是在定時(shí)器整個(gè)計(jì)數(shù)的過(guò)程中，CPU要不斷地查詢溢出標(biāo)志TFx的狀態(tài)，很難執(zhí)行其他操作，占用了CPU的工作時(shí)間，使得CPU的工作效率不高。若采

49、用中斷的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可大大提高CPU的工作效率。我們下一章學(xué)習(xí)中斷，學(xué)習(xí)完之后再返回來(lái)分析和比較兩者的區(qū)別與特點(diǎn)。,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,56,,本 章 結(jié) 束！,57,5.4 定時(shí)器的編程和應(yīng)用,例5-6 假設(shè)某MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)的兩個(gè)外中斷源已被占用，設(shè)置T1工作在方式2，作波特率發(fā)生器用?，F(xiàn)要求增加一個(gè)外部中斷源，并控制P1.0引腳輸出一個(gè)5kHz的方波。設(shè)系統(tǒng)振蕩為6MHz。,58,(1) 選擇工作方式TL0

50、為方式3計(jì)數(shù)，把T0引腳(P3.4) 作附加的外中斷輸入端，TL0初值設(shè)為0FFH，當(dāng)檢測(cè)到T0引腳電平出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)，TL0溢出，申請(qǐng)中斷，這相當(dāng)于跳沿觸發(fā)的外部中斷源。TH0為8位方式3定時(shí)，控制P1.0輸出5kHz的方波信號(hào)。如圖所示。,5.4.3 方式3的應(yīng)用,59,(2) 初值計(jì)算TL0的初值設(shè)為0FFH。5kHz的方波的周期為200?s，TH0的定時(shí)時(shí)間為100?s。TH0初值X計(jì)算如下: (28-X) &

51、#215;2×10-6=1×10-4X=28-100=156=9CH(3) 程序設(shè)計(jì)ORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ；T0中斷入口LJMP TL0INT；跳T0中斷服務(wù)程序ORG 001BH ；在T1方式3時(shí)，TH0占用T1的中斷LJMP TH0INT；跳TH0中斷服務(wù)程序,5.4.3 方式3的應(yīng)用,60,ORG

52、0100HMAIN: MOV TMOD, #27H ；T0方式3計(jì)數(shù)，T1方式2定時(shí)MOV TL0, #0FFH ；置TL0初值MOV TH0, #9CH；置TH0初值MOV TL1, #dataL ；data為波特率常數(shù)MOV TH1, #dataHMOV TCON, #55H；啟動(dòng)T0、T1，設(shè)置外部中斷為跳沿觸發(fā)MOV IE, #9FH；開(kāi)中斷┆TL0INT: MO

53、V TL0, #0FFH ；TL0中斷服務(wù)程序，TL0重新裝入初值 中斷處理 TH0INT: MOV TH0, #9CH；TH0中斷服務(wù)程序，TH0重新裝入初值CPL P1.0 ；P1.0位取反輸出RETI,5.4.3 方式3的應(yīng)用,,61,1. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)的基本思想 如何獲得1秒的定時(shí)，可把定時(shí)時(shí)間定為100ms，采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累計(jì)，計(jì)滿10次，即得到秒計(jì)時(shí)。片內(nèi)RAM中規(guī)定

54、3個(gè)單元作為秒、分、時(shí)單元，具體安排如下: 42H: “秒”單元 ；41H: “分”單元；40H: “時(shí)”單元從秒到分，從分到時(shí)是通過(guò)軟件累加并進(jìn)行比較的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,5.4.5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì),62,2. 程序設(shè)計(jì) (1) 主程序的設(shè)計(jì)流程如圖所示。,5.4.5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì),63,(2) 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)中斷服務(wù)程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)處理。參考程序略。,5.4.5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì),64,

55、在讀取運(yùn)行中的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)，需注意: 若恰好出現(xiàn)TLX溢出向THX進(jìn)位的情況，則讀得的(TLX) 值就完全不對(duì)。同樣，先讀(THX) 再讀(TLX) 也可能出錯(cuò)。方法: 先讀(THX) ，后讀(TLX) ，再讀(THX) 。若兩次讀得(THX) 相同，則讀的內(nèi)容正確。若前后兩次讀的(THX) 有變化，則再重復(fù)上述過(guò)程，這次重復(fù)讀得的內(nèi)容就應(yīng)是正確的。下面是有關(guān)的程序，讀得的(TH0) 和(TL0) 放置在R1和R0內(nèi)。,5.4.