单片机第七章

单片机第七章1第1页，课件共40页，创作于2023年2月定时/计数器的应用1．计数功能：生产线上产品计数。每个产品通过得到一个脉冲信号，计数器记录脉冲个数，当计数值与设定值相等，启动包装机器。检测转速。电机转动一圈发出一个脉冲，计数器记录一秒时间内脉冲个数，显示转速。2．定时功能：用于实时控制，定时采样、定时启动等。当前时间与设定时间值相等，执行规定操作。2第2页，课件共40页，创作于2023年2月定时/计数的方法

实现定时功能，比较方便的办法是利用单片机内部的定时/计数器。也可以采用下面三种方法：软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了CPU时间，降低了CPU的利用率。时基电路定时：例如采用555电路，外接必要的元器件（电阻和电容），即可构成硬件定时电路。但在硬件连接好以后，定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。可编程芯片定时：这种定时芯片的定时值及定时范围很容易用软件来确定和修改，此种芯片定时功能强，使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用时，可以考虑进行扩展。3第3页，课件共40页，创作于2023年2月7.1定时/计数器的结构和工作原理

一、定时/计数器的结构定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

4第4页，课件共40页，创作于2023年2月单片机工作的时间概念振荡周期:也称时钟周期,是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。机器周期:一个机器周期包含6个状态周期S1~S6,也就是12个时钟周期。在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作。定时概念定时源、初始值、计数方向。容量、溢出。5第5页，课件共40页，创作于2023年2月二、定时/计数器的工作原理

加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示设定时间到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。

6第6页，课件共40页，创作于2023年2月设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期T就是定时时间t

，t=N×T。设置为计数器模式时，外部脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到高电平输入，而下一周期又采样到低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2s。

7第7页，课件共40页，创作于2023年2月

7.2定时/计数器的控制

80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。一、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。每位意义…8第8页，课件共40页，创作于2023年2月GATE：门控位。GATE＝0时，用软件启动定时/计数器工作（使TCON中的TR0或TR1为1）；GATA＝1时，由软件和硬件联合启动定时/计数器工作（外部中断引脚为高电平）。可据此测量脉宽。

:定时/计数模式选择位。为0时选择定时模式；为1时选择计数模式。M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式。9第9页，课件共40页，创作于2023年2月T1停止，也可工作，具体见后…10第10页，课件共40页，创作于2023年2月

二、控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中断。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。还需考虑GATE的功能。TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。11第11页，课件共40页，创作于2023年2月三、计数寄存器TH、TL定时/计数器的寄存器，高字节TH，低字节TL。计数的初始值保存其中。12第12页，课件共40页，创作于2023年2月

7.3定时/计数器的工作方式

一、方式0（已不使用）

方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。13第13页，课件共40页，创作于2023年2月

二、方式1（常用）

方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。计数个数与计数初值的关系为：

定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。如：MOVTH0，#high（﹣5000）

TH0=（﹣5000）>>8；14第14页，课件共40页，创作于2023年2月

三、方式2方式2为自动重装初值的8位计数方式。

工作方式2特别适合精确的时间控制，信号发生器；串口通信。计数个数与计数初值的关系为：

15第15页，课件共40页，创作于2023年2月

四、方式3（T0对T1有影响）方式3只适用于定时/计数器T0，T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数；但仍可选其它方式工作/串口。T0在方式3时分为两个独立的8位计数器TL0和TH0，TL0正常工作，TH0只能定时，借用TR1和TF1。16第16页，课件共40页，创作于2023年2月五、80C52具有定时器/计数器T2T2的控制寄存器为T2CON和T2MOD17第17页，课件共40页，创作于2023年2月

7.4定时/计数器用于外部中断扩展

利用计数器方式，计数初值设定为满程，将待扩展的外部中断源接到外部计数引脚。当该引脚输入一个下降沿信号时，计数器便加1，并产生溢出中断。外部信号加1计数－>溢出－>中断18第18页，课件共40页，创作于2023年2月

例，利用T0扩展一个外部中断源。设置T0为方式2工作，TH0、TL0的初值均为0FFH，允许中断。其初始化程序如下：

TMOD=0x06;00000110置T0为计数器方式2 TL0=0x0FF;计数初值为满程

TH0=0x0FF TR0=1；启动T0工作 ET0=1；允许T0中断 EA=1；CPU开中断19第19页，课件共40页，创作于2023年2月7.5定时/计数器应用初始化程序需完成如下准备：1确定T0和T1的工作方式，对TMOD赋值。2计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。X=2n-N=2n-t/T=2n-t×f3使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。中断方式时，则对IE赋值，开放中断。注意：T0和T1对号入座。20第20页，课件共40页，创作于2023年2月应用结合I/O口产生脉冲波形；测量外接信号的频率和（正）脉宽；延时；串行通信等。21第21页，课件共40页，创作于2023年2月单片机定时/计数器的应用实例22第22页，课件共40页，创作于2023年2月基础知识初始化步骤：1确定T0和T1的工作方式，对TMOD赋值。2计算初值,并写入TH0、TL0或TH1、TL1。X=2n-N=2n-t/T=2n-t×f简便方法：取补数：MOVTH0，#high（﹣5000）

TH0=（﹣5000）>>8；3使TR0或TR1置位，启动定时/计数器工作。中断方式时，需对IE赋值，开放中断。并有中断服务程序。23第23页，课件共40页，创作于2023年2月应用举例结合I/O口产生方波，结合D/A产生任意脉冲波形；测量外接信号的频率和正脉宽；延时；串行通信等。一.产生方波，可采用中断和查询方式（清除TF）。重点选择定时方式1和2（包括软件扩展）。提示：忽略方式0的例子。24第24页，课件共40页，创作于2023年2月产生方波信号实例例，从P1.0管脚上输出脉冲波形，高电平持续时间为5ms，低电平持续时间为12ms（设单片机的时钟晶体为12MHz）。

算法：循环结构，先定时5ms，P1.0脚输出高电平；5ms定时到后，从P1.0脚上输出低电平，再定时12ms，12ms定时到后，又回到5ms的定时循环工作。查询方式必须清除标志。初值：N5=5000/1=5000，N12=12000/1=12000。25第25页，课件共40页，创作于2023年2月查询源程序ORG0000HCALLT0init;调用T0初始化子函数LOOP:SETBP1.0;输出高电平MOVTH0,#high(-5000);T0送定时5ms初值MOVTL0,#low(-5000)JNBTF0,$;等5ms的定时到

CLRTF0 ;时间到清TF0标志位

CLRP1.0;将P1.0置为低电平

MOVTH0,#high(-12000);送定时12ms初值

MOVTL0,#low(-12000)JNBTF0,$;等待12ms的定时到

CLRTF0 ;时间到清TF0标志位AJMPLOOPT0init:MOVTMOD,#01H;T0方式1定时SETBTR0 ;启动T0工作RETEND

开始送高电平,定时5ms时间到清标志送低电平,定时12msYN时间到清标志YN定时初始化26第26页，课件共40页，创作于2023年2月C51查询源程序#include<at89x52.h>voidT0init(void){P1_0=1;TMOD=0x01;//T0方式1定时

TH0=0xec;//给定时器T0送5ms初值

TL0=0x78;TR0=1;//启动T0工作}

voidmain(void){T0init();//调用T0初始化子函数while(1){while(TF0==0);//等5ms的定时到

TF0=0;

P1_0=0;TR0=0;

TH0=0xd1;TL0=0x20;TR0=1;while(TF0==0);//等12ms的定时到

TF0=0;P1_0=1;TR0=0;

TH0=0xec;TL0=0x78;TR0=1;}}27第27页，课件共40页，创作于2023年2月中断源程序ORG0000HAJMPMAINORG001BHAJMPT1PRGMAIN:MOVR0,#1;R0=0定时5msR0=1定时12msT1init:SETBP1.0;P1.0位置高MOVTMOD,#10H;T1方式1定时MOVTH1,#0ECH;给定时器T1送5ms初值MOVTL1,#78HSETBET1;允许T1中断

SETBEA;开中断SETBTR1;启动T1工作SJMP$;等待中断T1PRG:CJNER0,#0,LP1SETBP1.0;R=0将P1.0置高MOVTH1,#0ECH;T1送定时5ms初值MOVTL1,#78HMOVR0,#1;下一次中断定时12msAJMPLP2LP1:CLRP1.0;R=1将P1.0置为低电平MOVTH1,#0D1H ;T1送定时12ms初值MOVTL1,#20HMOVR0,#0;下一次中断定时5msLP2:RETIEND修改定时值中断开始返回主开始5ms定时保存定时值等待送高电平,定时5msNY送高电平,定时5ms28第28页，课件共40页，创作于2023年2月C51中断源程序#include<at89x52.h>biti=0;//位变量i=0定时5msi=1定时12msvoidmain(void){TMOD=0x10;//T1方式1定时

TH1=0xec;//给定时器T1送5ms初值

TL1=0x78;P1_0=1;ET1=1;//允许T1中断

EA=1;//开中断

TR1=1;//启动T1工作while(1);//等待定时中断}voidT1PRG(void)interrupt3{i=~i;//位变量取反if(i){P1_0=0;//产生12ms低电平TH1=0xd1;//i=1送定时12ms的初值

TL1=0x20;}else{P1_0=1;//产生5ms高电平TH1=0xec;//i=0送定时5ms的初值

TL1=0x78;}}29第29页，课件共40页，创作于2023年2月二.测量频率（速率）例，外部信号接到T1（P3.5）管脚，测量其速率，结果保存在30H和31H单元（低高字节）。已知：单片机系统时钟为6MHz，被测信号速率在500-65536/分钟范围内。分析：T0用于定时，产生120ms，测量T1的计数结果，扩大500倍得到每分钟的转速。循环结构。初值：N120=120ms/2us=60000（教材P166的-6000错误）30第30页，课件共40页，创作于2023年2月源程序ORG0000HMOVTMOD,#51H;T0模式1定时,T1模式1计数start:MOVTL0,#low(-60000);送定时120ms的初值MOVTH0,#high(-60000)MOVTH1,#0;T1的计数器清0MOVTL1,#0SETBTR0 ;启动T0定时

SETBTR1 ;启动T1计数JNBTF0,$ ;等待T0120ms的定时到CLRTF0;清除TF0标志位CLRTR0;停止T0定时CLRTR1;停止T1计数

MOV30H,TL1;将低8位放入30H中MOV31H,TH1;将高8位放入31H中AJMPstartEND开始设置定时和计数方式时间到清标志,停止计数YNT1计数清0T0定时120ms启动定时,计数保存计数结果31第31页，课件共40页，创作于2023年2月C51源程序#include<at89x52.h>voidinit(void){TMOD=0x51;//T0方式1定时，T1模式1计数TL0=-60000;TH0=(-60000)>>8;TL1=0;TH1=0;TR0=1;TR1=1;}

voidmain(void){unsignedcharx,y;init();//调用初始化子函数while(1){while(TF0==0);//等待T0120ms的定时到

TF0=0;//清除TF0标志位TR0=0;//停止T0定时TR1=0;//停止T1计数

x=TH1;//将高8位放入x中y=TL1;//将低8位放入y中TL0=-60000;TH0=(-60000)>>8;TL1=0;//T1的计数器清0TH1=0;TR0=1;//启动T0工作

TR1=1;//启动T1工作

}}32第32页，课件共40页，创作于2023年2月三.测量正脉冲宽度例，脉冲信号接在单片机的INT0（P3.2）引脚，测其正脉冲宽度，结果以机器周期数的形式存放在单片机RAM中的30H（低8位）和31H（高8位）两个单元中。单片机系统时钟为12MHz。分析：被测信号作为T0的门控信号，T0设置为定时器，初值为0。在INT0为低时取结果并准备下次测量。取数准备计数取数准备33第33页，课件共40页，创作于2023年2月源程序ORG0000HMOVTMOD,#09h;T0方式1定时GATE=1MOVTH0,#0;给定时器T0送初值MOVTL0,#0JBP3.2,$;将检测到的第一个高电平放弃Loop:SETBTR0 ;启动T0工作JNBP3.2,$;等待下一个高电平来

JBP3.2,$;等待高电平结束

CLRTR0;停止T0计数

MOV30H,TL0;将计数值的低8位放入30H中MOV31H,TH0;计数值的高8位放入31H中MOVTH0,#0;给定时器T0送初值MOVTL0,#0AJMPLOOPEND开始设置门控定时方式定时清0等待低电平定时清0启动定时保存定时结果等待高,低电平停止定时34第34页，课件共40页，创作于2023年2月C51源程序#include<at89x52.h>voidmain(void){TMOD=0x09;//T0模式1内部时钟GATE＝1TH0=0; //给定时器T0送初值TL0=0;while(P3_2==1);//将检测到的第一个高电平放弃while(1){TR0=1; //启动T0工作

while(P3_2==0);//等待下一个高电平来

while(P3_2==1);//等待高电平结束

TR0=0;//高电平结束，立即停止T0计数

y=TL0;//将计数值的低8位放入y中x=TH0;//将计数值的高8位放入x中TH0=0;//给定时器T0送初值TL0=0;}}35第35页，课件共40页，创作于2023年2月四.长时间精确定时方法例，在P3.1管脚输出100ms周期的脉冲信号。单片机系统时钟为12MHz。分析：选择方式2，机器周期为1us，一个定时器的最长定时时间为256us。可用硬件定时250us结合软件计数200次的方法扩展设定时间为50ms。36第36页，课件共40页，创作于2023年2月源程序ORG0000HMOVTMOD,#02h;T0方式2定时MOVTH0,#-250;给定时器T