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文档简介
第5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。教学重点:1.定时/计数器的工作原理;
2.定时/计数器的控制方法。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/计数器T0、T1概述5.1.1
定时/计数器T0、T1的结构
图5-180C51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6-1。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8AH~8DH,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定时/计数器的原理
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,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/计数器的控制方法
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。M1M0工作方式功能描述00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2自动再装入8位计数器11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
控制寄存器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。2)定时/计数器控制寄存器TCON位7TF1——定时器1溢出标志。位6TR1——定时器1运行控制位。位5TF0——定时器0溢出标志。位4TR0——定时器0运行控制位。位3IE1——外部中断1请求标志。位2IT1——外部中断1触发方式选择位。位1IE0——外部中断0请求标志。位0IT0——外部中断0触发方式选择位。5.2.2定时/计数器的初始化与启动
初始化步骤一般如下:1)确定工作方式——对TMOD赋值。2)预置定时或计数的初值——可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1。3)根据需要开放定时/计数器的中断——直接对IE寄存器的定时器中断位赋值。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定时/计数器初值的确定方法
现假设最大计数值为M,那么各方式下的M值如下:方式0:M=213=8192方式1:M=216=65536方式2:M=28=256方式3:定时器0分成两个8位计数器,所以两个M均为256。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:
X=M-计数值举例说明,如果80C51时钟频率为6MHz,要求产生1ms的定时。则初值
X=M-计数值=65536-500=65036=FE0CH。通过对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。5.3定时器T0、T1的工作方式
方式0和方式1:结构和工作原理基本相同,只是方式0为13位计数器方式,方式1为16位计数器方式。
图5-2T0(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。图5-3T0(或Tl)方式2结构方式3:T1作波特率发生器,T0可以构成两个独立的计数器。 图5-4T0方式3结构(a)T1方式1(或方式0)(b)T1方式2
图5-5T0方式3下的T1结构定时器/计数器的复位状态: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。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:
MOVA,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
MOVR1,A RET
例1、在P1.1端口输出周期为2ms的方波,晶振fOSC=6MHz。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:TMOD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=01
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)×12/61s得:计数器初值=65036=FE0CH
5.4定时器T0、T1应用举例
采用查询方式的源程序:
ORG2000HMOV TMOD,#01H MOV TL0,#0CH ;给TL0置初值
MOV TH0,#0FEH ;给TH0置初值
SETB TR0 ;启动T0LP1:JBC TF0,LP2 ;查询计数溢出否
AJMP LP1LP2:MOV TL0,#0CH ;重新设置计数初值
MOV TH0,#0FEHCPL 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:
ORG200H MOV TMOD,#09H;设T0为方式1,GATE=1。
MOV TL0,#00HMOV TH0,#00HMOV R0,#70HJB P3.2,$ ;等P3.2变低
SETBTR0 ;启动T0准备工作
JNBP3.2,$ ;等待P3.2变高
JB P3.2,$ ;等待P3.2再次变低
CLR TR0 ;停止计数
MOV @R0,TL0 ;存放计数的低字节
INCR0MOV @R0, TH0 ;存放计数的高字节
SJMP $5.5定时/计数器T2
5.5.1T2的寄存器1)T2CON控制寄存器
TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2位7TF2——T2的溢出中断标志。位6EXF2——T2外部中断标志。位5RCLK——串行口接收时钟选择位。位4TCLK——串行口发送时钟选择位。位3EXEN2——T2的外部允许控制位。位2TR2——T2的计数控制位。位1C/T2——定时器或计数器功能选择位。位0CP/RL2——捕捉或常数重装方式选择位。2)方式控制寄存器T2MODXXXXXXT2OEDCEN
位7~位2-无作用,可为任意值。位1T2OE-T2的输出允许位。位0DCEN-T2加1/减1计数允许位。
5.5.2定时器T2的工作方式
T2共有4种工作方式,分别为:捕捉方式、常数自动重装入方式、波特率发生器方式和时钟输出方式。其中16位捕捉方式和16位常数自动重装入方式通过设置均可选择定时/计数功能。
1.16位自动重装入方式
16位常数自动重装入是指在满足某规定条件时,RCAP2L和TCAP2H中存放的计数初值可自动重新装入TL2和TH2中。当CP/=0时,选择自动重装入方式。根据DCEN位所选择的计数状态,自动重装入操作又可分为以下2种情况:1)加1计数方式当DCEN=0时,T2为自动加1计数方式,它的结构原理如图5-8所示。图5-8定时器T2的16位自动重装入方式(DCEN=0)2)加1/减1计数方式
当DCEN=1时,T2为加1/减1计数方式,它的结构原理如图5-9所示。
图5-9定时器T2的16位自动重装入方式(DCEN=1)2)自动捕捉方式当CP/=1时,T2除可用于定时计数外,还可工作于捕捉方式,它的16位捕捉方式的结构原理如图5-10所示。图5-10定时器T2的捕捉方式结构图图5-10定时器T2的捕捉方式结构图
3)波特率发生器方式T2还可作串行口的波特率发生器。由控制寄存器T2CON中的控制位RCLK=1或TCLK=1确定它的串行口波特率发生工作方式。在方式1和方式3时,波特率由定时器2的溢出速率确定,由下式计算:波特率发生器的结构原理图如图5-11所示。图5-11定时器T2的波特率发生器方式结构图4)可编程时钟输出方式定时器2通过编程可以从P1.0引脚输出占空比为1:1的时钟信号。原理图如图5-12所示。输出的时钟频率取决于振荡器频率和定时器2捕获寄存器(RCAP2H、RCAP2L)的重装载数值,计算公式如下:时钟输出频率=
图5-12定时器T2的可编程时钟输出方式原理
5.5.3应用例题
利用T2的捕捉功能测试外部输入引脚T2EX(P1.1)上的正脉冲宽度,捕捉到后,用P1.7脚报警提示,使与P1.7脚相接的二极管灯亮。脉冲宽度值分别存放在内存单元60H、61H中。本例题的硬件连接电路见图5-13。图5-13硬件连接示意图程序清单如下:T2CONEQU0C8HRCAP2LEQU0CAHRCAP2HEQU0CBHTL2EQU0CCHTH2EQU0CDHTR2BIT0CAHEXF2BIT0CEHTF2BIT0CFHORG0000HLJMPMAINORG002BH;定时器2中断入口地址LJMPT2T;转定时器2中断服务程序ORG0030HMAIN:MOVIE,#0A0H;CPU和T2开中断JBP1.1,$;等待信号变低MOVT2CON,#00001001B;设T2为捕捉工作方式JNBP1.1,$;等待信号变高MOVTH2,#0;清T2定时器MOVTL2,#0SETBTR2;启动T2开始工作SJMP$;等待ORG100HT2T:CLRTR2;停止T2工作
MOV60H,RCAP2L ;取捕捉寄存器的低8位
MOV61H,RCAP2H ;取捕捉寄存器的高8位
CLRP1.7 ;报警灯亮
CLREXF2 ;清中断标志位
CLREA
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