第6讲C51定时器计数器.ppt

任务三流水灯定时控制 任课教师 1 教学内容MCS 51的中断系统MCS 51的定时器 计数器教学目标掌握中断技术的应用掌握定时器 计数器的应用 本任务 2 本讲主要内容 3 控制系统中实现定时 1 软件定时 延时函数2 硬件定时例如 5553 可编程定时器例如 8253DS1302 MCS 51子系列 T0 T1MCS 52子系列 T0 T1 T2 可实现定时 计数功能 有利于实时控制不占用CPU时间定时精度高 修改方便 AT89S系列有看门狗计数器 WatchDogTimer 4 一种计数装置计数内部的时钟脉冲 定时器计数外部的脉冲 计数器在应用时可采用中断方式 也可采用查询方式 8051的定时器 计数器 timer counter 5 一 定时 计数器的结构及工作原理 1 定时 计数器的结构 6 结构组成部分 两个16位的二进制定时 计数器T0 T1T0 T1分别由两个8位的计数器组成 均属SFR寄存器T0由TH0 TL0构成 字节地址为8CH 8AHT1由TH1 TL1构成 字节地址为8DH 8BH相关的控制寄存器方式寄存器TMOD控制寄存器TCON 7 2 定时 计数器的工作原理 定时功能对片内机器周期进行计数 即每个机器周期产生一个计数脉冲 计数加1 实时控制 实时采样 定时控制等 计数功能对片外从T0 P3 4 T1 P3 5 引脚输入的外部脉冲信号进行计数 下降沿计数加1 计数频率为晶振频率的1 24生产线上产品计数 检测电机转速等功能 8 定时 计数器初值预置 初值X的计算方法设定时器 计数器最大值为M 计数值为N 初值为X 晶振频率fosc 则计数器初始值 X M N定时器初始值 X M 定时时间 Tcy 问1 要求检测到100个脉冲 发中断请求 如何设置初值 问2 定时器 计数器为8位加1计数器 要求每隔0 1ms 发一次中断请求 机器周期1us 如何设置初值 定时功能 初值156 计数功能 初值156 9 二 方式寄存器和控制寄存器 1 方式控制寄存器TMODSFR寄存器 地址89H设定T0 T1的工作方式只能字节寻址 Timer1 Timer0 定时 计数模式选择位 功能选择位 门控位 10 定时器工作方式选择 M1和M0工作方式选择位 11 功能选择位和门控位 C 定时 计数功能选择位为 0 定时器为 1 计数器GATE 门控位 定义T1 T0的启动方式为0 非门控方式 内部启动 TR0 1 1 启动定时器工作TR0 1 0 停止定时器工作为1 门控方式 外部启动 TR0 1 1且引脚INT0 1 1才启动 12 2 状态控制寄存器TCON SFR寄存器 地址88H即参与定时控制又参与中断控制与定时控制相关的有4位 TF1 TF0 当T1 T0计数溢出时 该位置1 TR1 TR0 T1 T0运行控制位 置1 启动T1 T0 二 方式寄存器和控制寄存器 13 1 工作方式0M1M0 作定时器 TMOD 作计数器 TMOD 三 定时器 计数器工作方式 00000000 0 x0000000100 0 x04 13位计数器TH 8位TL 低5位 高3位不用 00 14 方式0的工作原理 15 定时器 计数器初始化编程 定时器 计数器有两种应用方式 1 设定工作方式 对TMOD写工作方式控制字 2 装入初值 TH0 TL0或TH1 TL1 3 启动定时器 计数器 置位TR0 TR1 4 中断设定 置位ET0 ET1 EA IP 5 中断服务函数 1 3 同中断方式的1 34 判断定时器 计数器的标志位TF1 TF0为1或0 以决定程序流程 中断方式查询方式 16 方式0的应用 计数初值最大计数值为213 8192定时时间 T 213 T0的初值 Tcy计数个数 C 213 T0的初值 17 方式0使用范例1 解 1 TMOD初始化2 计数初值3 启动4 中断 查询 例1 已知单片机晶振频率6MHz 利用T0的方式0在P1 0引脚输出周期为500us的方波 计数初值 213 欲计数脉冲数 213 T Tcy 213 250 2 1F83H TH1 0 xfc TL1 0 x03 18 中断方式程序清单 includesbitP10 P1 0 voidmain TMOD 0 TH0 0 xfc TL0 0X03 TR0 1 EA 1 ET0 1 while 1 voiditr timer0 void interrupt1 P10 P10 TH0 0 xfc TL0 0 x03 采用查询方式如何编程 19 方式0使用范例2 例2 单片机晶振频率12MHz 利用T1的方式0实现1s延时 每隔1s时间P1 0引脚翻转一次 includesbitP10 P1 0 unsignedintc 200 voidmain TMOD 0 TH1 0 x63 TL1 0X18 TR1 1 EA 1 ET1 1 while 1 voiditr timer1 void interrupt3 c if c c 200 P10 P10 TH1 0 x63 TL1 0 x18 20 2 工作方式1M1M0 作定时器 TMOD 作计数器 TMOD 三 定时器 计数器工作方式 00000001 0 x0100000101 0 x05 16位计数器TH 8位TL 8位 01 21 16位计数器 逻辑结构框图如下 2 工作方式1 三 定时器 计数器工作方式 22 方式1使用范例 例1 已知单片机晶振频率6MHz 利用T0的方式1在P1 0引脚输出周期为500us的方波 例2 单片机晶振频率12MHz 利用T1的方式1实现1s延时 每隔1s时间P1 0引脚翻转一次 23 3 工作方式2M1M0 作定时器 TMOD 作计数器 TMOD 三 定时器 计数器工作方式 00000010 0 x0200000110 0 x06 自动重装载的8位计数器 10 问题 从图中可以看出来哪个寄存器是计数寄存器 哪个寄存器始终存放的是计数初值 24 方式2使用范例 某啤酒自动生产线 需要每生产12瓶执行装箱操作 将生产出的啤酒自动装箱 用单片机实现该控制要求 分析 如果啤酒生产线上装有传感装置 每检测一瓶啤酒就向单片机发送一个脉冲信号 使用计数功能就可实现该控制要求 选定用T1 25 方式2使用范例 某啤酒自动生产线 需要每生产12瓶执行装箱操作 将生产出的啤酒自动装箱 用单片机实现该控制要求 1 TMOD初始化2 计数初值3 启动4 中断初始化设置5 中断服务函数 TMOD 0 x60 TH1 TL1 0 xf4 TR1 1 EA 1 ET1 1 voidisr time1 void interrupt3 源程序见下页 26 方式2使用范例 includesbitp37 P3 7 voidmain TMOD 0 x60 TH1 0 xf4 TL1 0Xf4 TR1 1 EA 1 ET1 1 P37 1 while 1 驱动电机转动的程序voidisr timer1 void interrupt3 inti time 600 P37 0 驱动电机转动while time 假设装箱时间固定for i 500 i 0 i P37 1 装箱结束电机停止转动 27 4 工作方式3 只有T0有此工作方式M1M0 作定时器 TMOD 作计数器 TMOD 三 定时器 计数器工作方式 00000011 0 x0300000111 0 x07 T0为2个8位计数器 TH0 TL0T1停止计数 等价于执行了TR1 0 11 T0和T1的设置和使用不同 28 4 工作方式3 仅作定时器用 29 T0两个8位的计数器TL0 使用T0原有控制资源 C T GATE TR0 TF0 P3 4脚 INT0脚 功能与方式0 1相同TH0 占用T1的TR1 TF1及T1的中断 只能对片内机器周期脉冲计数 作8位定时器T0初值计算同方式2 4 工作方式3 30 T0工作方式3时T1的工作 T0方式3时 T1仍然可工作于方式0 2 C 控制位仍可使T1工作在定时器或计数器方式 只是由于其TR1 TF1被T0的TH0占用 因而没有计数溢出标志可供使用 计数溢出时只能将输出结果送至串行口 即用作串行口波特率发生器 T0工作在方式3时 T1可工作于方式2 因定时初值能自动恢复 用作波特率发生器更为合适 若要停止T1 只需送一个设其为方式3的方式字 4 工作方式3 31 方式3使用范例 例 已知系统晶振12MHz 试用定时器0的方式3实现1s的延时 TMOD初始化设置初值TH0作为定时器 定时时间250us 初值28 250 06HTL0作为计数器 计数200次 初值28 200 38H引进变量使TL0计数满后该变量加1 直至20则为1s 32 includesbitP00 P0 0 sbitP34 P3 4 unsignedcharcount voiddelay main TMOD 7 TH0 0 x06 TL0 0 x38 TR0 1 TR1 1 while 1 P00 P00 delay voiddelay count 0 while count 20 while TF0 0 while TF1 0 P34 0 TH0 6 TF1 0 P34 1 TL0 0 x38 TF0 0 count 33 案例6以定时方式控制简单流水灯 已知系统晶振6MHz 采用定时器T0的工作方式1实现延时 控制P0口的8只发光二极管以100ms的间隔循环点亮 34 定时器 计数器控制流水灯 定时器T0初值 定时时间 tmax 65536 2 s 131 072 取100msT0的初值 216 100000 s 2 s 15536 3CB0HTMOD 00000001B 01H 35 include includevoidisr time0 void unsignedcharcword 0 x01 voidmain TMOD 1 TH0 50000 8 TL0 50000 TR0 1 EA 1 ET0 1 P0 cword while 1 voidisr time0 interrupt1 TH0 50000 8 TL0 50000 cword crol cword 1 P0 cword 36 单片机控制流水灯 要求 8只发光二极管以1s间隔循环点亮 已知 系统晶振为6MHz 分析 TCY 工作方式0 1 2 3下定时时间最多为多少 能不能先定时一个较小的时间 再循环适当的次数 从而实现1s延时 37 单片机控制流水灯 voidisr time0 interrupt1 TH0 0 x3c TL0 0 xb0 count if count 0 output 1 if output 0 xfe output 1 P1 output count 10 includeunsignedcharcount 10 output 0 xfe voidmain TMOD 1 TH0 0 x3c TL0 0 xb0 TR0 1 EA 1 ET0 1 P1 output while 1 38 空调制冷系统案例 输出口启停压缩机 定时检测室内温度 按键中断设温度 输出口显示温度 39 练习 定时器 计数器的工作方式通过 寄存器编程设定定时器 计数器1的中断号为 若晶振为6MHz 定时器 计数器最大的定时时间是 8位自动重装载的定时器 计数器工作在方式 单片机振荡频率为6MHz 定时器 计数器工作在方式1需要定时1ms 则定时器初值应为 40 作业 1 已知晶振为12MHz 试编程使8051的P1 0和P1 1分别输出周期为2ms和500ms的方波2 已知晶振为6MHz 试用T0作为外部计数器 编程实现每当计数到1000个脉冲 使T1开始2ms定时 定时时间到后 T0又开始计数 如此反复循环 41 上机 P98工作单3 1 1 要求 带电路板及杜邦线 42 上机1 要求用定时器 计数器实现每0 25s接在P1口的8个LED变换一次亮灯方式 亮灯方式为1357灯 2468灯 43 补充 看门狗 watchdog 定时器 1 作用外界电磁场的干扰 造成单片机程序跑飞 陷入死循环 程序的正常运行被打断 整个系统停滞 看门狗 可以对单片机运行状态进行实时监测 2 原理系统运行后若启动了看门狗的计数器