第7章 单片机的定时器计数器.ppt

1、2020/8/5,1,第7章 AT89S51单片机 的定时器/计数器,7.1 定时/计数器的结构,CPU,TL0,TH0,7 0,7 0,13或16,8CH,8AH,8位的加1计数器,TL1,TH1,7 0,7 0,8DH,8BH,13或16,TMOD(89H),工作方式控制寄存器,机器周期,定时模式,P3.5,P3.4,计数模式,只能字节寻址,TCON(88H),定时/计数控制寄存器,4种工作方式；两种工作模式。,TMOD (89H),TMOD:计数器/定时器方式寄存器,定时/计数器0,定时/计数器1,1 ：计数模式 分别对P3.5 P3.4的脉冲计数,0 ：定时模式 对机器周期脉冲计数,:

2、门控位,TCON 88h,计数器/定时器控制寄存器,TR1=1 计数/定时器1开始计数 TR1=0 计数/定时器1停止计数,TR0=1 计数/定时器0开始计数 TR0=0 计数/定时器0停止计数,定时器/计数器0的工作原理,16位计数器,TL0,TH0,TR0,工作模式选择,定时,计数,TF0,启动与停止控制,振荡器,12,P3.4,晶振频率,fosc=12MHz,计数频率,fc=1MHz,机器周期,机器周期,GATE,1,T0启动方式两种：,软件（GATE0=0）： TR0=1,硬件（GATE0=1，TR0=1）：,门控位,0,定时,计数,0,0,0,0,0,1,2,3,4,5,6,5,5,

3、5,3,0,0,0,0,0,1,2,3,4,5,5,5,5,6,3,0,0,0,0,0,7.2. 定时器/计数器的四种工作方式,图6-4 定时器/计数器0工作于方式0时的逻辑结构图,7.2.1 方式0,选择开关接通的计数脉冲是机器周期脉冲，T0对内部机器周期计数。定时时间由如下公式确定。 定时时间=计数溢出值机器周期 =(213计数初值)机器周期 其中， 机器周期=时钟周期12 213是T0在方式0时的最大计数值。,1当 =0时，为定时模式,从初始值开始计数到计数溢出的时间,在定时应用中，只要根据需要定时时间计算出计数初值，送入TH0、TL0 中，便可以实现精确定时，计数初值按如下公式计算。

4、计数初值=213定时时间/机器周期 如果晶振频率为12MHz，则时钟周期为(1/12)s，机器周期为1s，当初值为0时，方式0的最长定时时间为8.192ms。,解：根据公式，计算如下。 计数初值=213定时时间/机器周期 =2132ms/1s=6192=1100000110000B 即TH0应装入计数初值的高8位为C1H，TL0应装入计数初值的低5位为10H。,【例7-1】若单片机使用的晶振频率为12MHz。请计算采用T0方式0定时2ms所需的定时器初值。,TH0=C1H TL0=10H,TH0=193 TL0=16,6192/32=19316,7.2.2 方式1,图6-5 定时器/计数器0

5、工作于方式1时的逻辑结构图,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。计数模值为216。计数初值的计算公式如下。 计数初值=216定时时间/机器周期,如果晶振频率为12MHz，则时钟周期为1/12s,机器周期为1s，方式1的最长定时时间为65.536ms。,解：根据公式，计算如下。 计数初值=216定时时间/机器周期 =655362ms/1s=63536=F830H 即TH0应装入计数初值的高8位为F8H，TL0应装入计数初值的低8位为30H。,【例7-2】 若单片机使用的晶振频率为12MHz。请计算采用T0方式1定时2ms所需的定时器初值。,TH

6、0=F8H TL0=30H,63536/256=24848,TH0=248 TL0=48,上述两种方式，当从某一设定的初始值计数计满溢出时，硬件自动置TF=1,向CPU发出计满溢出中断请求，计数器状态回到全0，计数器从0开始计数。,注意：,若需要定时器/计数器循环计数时，必须运行重装初始值的指令。,7.2.3 方式2,图6-6 定时器/计数器0工作于方式2时的逻辑结构图,1,初值寄存器,定时器初始化时，必须将计数初值同时送入TL0和TH0 计数初值=28定时时间/机器周期 当TL0计满溢出时，由硬件电路使TF0置1，向CPU发出中断请求，并将TH0中的计数初值自动送入TL0， TL0从初值重新

7、进行加1计数。不需软件重装初值，适用于精确定时。 如果晶振频率为12MHz，则时钟周期为(1/12)s，机器周期为1s，方式2的最长定时时间为0.256ms。,7.2.4 方式3,定时器T1不能工作在方式3，一旦设定T1为方式3，则T1自动停止工作。,图7-8 定时器/计数器0工作方式3逻辑结构图,1,T0工作于方式3，T1用作串行口的波特率发生器或不需要中断的场合,方式3：T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0。TL0使用T0的所有控制位： GATE、TR0、TF0和 。 当TL0计数溢出时，由硬件电路使TF0置1，向CPU发出中断请求。,TH0固定为定时方式使用T1的控制位TR1、TF

8、1，同时占用定时器1的中断源,2T0工作在方式3时T1的各种工作方式 一般情况下，当T1用作串口波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0方式3时，T1可为方式0、1、2，作为串口波特率发生器，或不需要中断的场合。,19,（1）T1工作在方式0 T1的控制字中M1、M0=00时，T1工作在方式0，工作示意图如图7-9所示。,20,图7-9 T0方式3时T1为方式0工作示意图,（2）T1工作在方式1 当T1的控制字中M1、M0=01时，T1工作在方式1，工作示意见图7-10。,图7-10 T0方式3时T1为方式1工作示意图,（3）T1工作在方式2 当T1控制字中M1、M0=10时，T1为方式2，工

9、作示意如图7-11所示。,22,图7-11 T0方式3时T1为方式2工作示意图,（4）T1设置在方式3 T0工作在方式3时，再把T1也设置成方式3，此时T1停止计数。,7.4 定时器/计数器应用举例,【例7-1】产生方波信号：系统时钟为12MHz,利用T0在P1.0引脚上输出一个周期为2ms的方波,分析 ：T0工作在方式1，定时方式，软件启动，所以TMOD=01，计数器初始值：65536-1000=64536,64541/256=25229,中断响应时间为3-8个机器周期，初始值为64536+5,TH0=252;TL0=29,计数器0每计995个脉冲，溢出向CPU发中断请求,7.4.1定时模式

10、应用：,程序如下：,#include sbit P1_0=P10; void main( )/*主函数*/ EA=1; ET0=1; /T0中断允许 TMOD=1; /T0工作在方式1，定时方式，软件启动 TH0=252; TL0=29; TR0=1; /计数开始 P1_0=1; while(1); void timer0(void) interrupt 1 P1_0=P1_0; TH0=252; /重装初始值 TL0=29; ,测量方波正脉冲的宽度（门控位GATEx的应用） 应用定时器T0（T1）的门控位GATE，测量INT0（INT1）引脚上正脉冲的宽度。 【例7-2】 利用T1和其门控位

11、GATE，可测量【例7-1】中P1.0引脚上输出的正脉冲的宽度（机器周期数），即P1.0接INT1（P3.3）。 分析： T0定时，软件启动，方式1，用来产生1ms方波； T1定时，硬件启动，方式1，用来测量脉冲宽度， TMOD=0 x91, TH1=0,TL1=0;定时器0中断产生方波； P3.3高电平期间，T1从0开始计数，低电平停止计数; 外部中断1读出定时/计数1的计数值（以机器周期数的形式读入到Count_high 和Count_low两个单元中）并清零。,28,29,图6-16 利用GATE位测量正脉冲的宽度,向CPU申请中断，读出计数值并清零，,使引脚上出现的正脉冲宽度，,参考程

12、序如下： #include #include sbit P1_0=P10; sbit P3_3=P33; unsigned char Count_High, Count_Low; void main( )/*主函数*/ unsigned int ussum; EA=1; ET0=1; /T0中断允许 EX1=1; IT1=1; TMOD=0 x91; /T0定时方式1软件启动,T1定时方式1硬件启动, TH0=252; TL0=29; TH1=0; TL1=0; TR0=1; /计数开始 TR1=1; P1_0=1;,30,while(1) ussum=Count_High*256+Count

13、_Low; LED_display(ussum); void timer0(void) interrupt 1 P1_0=P1_0; TH0=252; /重装初始值 TL0=29; void int1(void) interrupt 2 Count_High=TH1; Count_Low=TL1; TH1=0; TL1=0; ,测得高电平的持续时间是1.005_1.006ms，请思考如何修改程序？,调用数码管模块的数字显示函数,在大规模程序开发中，一个程序由很多个模块组成，这些模块的编写任务被分配到不同的人。几乎所有商用程序都必须使用模块化程序设计理念。在程序的设计过程中各个开发者分工合作，分

14、别完成某一模块特定的功能，减少开发时间等。,例【6-3】应用定时器/计数器实现光电秒表,1时基的设计 2实时时钟秒的实现 3定时器初值的设置 4定时器的初始化 5. 中断源的使用 6秒表程序源代码,光电(按键)秒表课程设计,1时基的设计,利用定时器T0定时方式1定时50ms; T0硬件启动（即P3.2引脚接外部光电检测输出信号或按键信号）; 定时时间到，中断请求，在其中断服务程序中，通过指令重装定时初值，于是，T0便会每隔50ms产生一次中断，周而复始，获得一个0.05s的时基信号。,由于应用项目选用的单片机外接晶振频率为12MHz， 所以时钟周期为1/12s，一个机器周期等于12个时钟周期，

15、机器周期为1s。,2实时时钟秒的实现,T0定时 50ms到,机器周期 脉冲,计数器1 计数10次 溢出,中断,1S,P1.0,100ms方波,P1.0接P3.5引脚,设置定时器T0工作于定时方式1（16位定时器/计数器），硬件启动，定时时间为50ms（0.05s）。因此，T0的定时器初值即计数初值为： 计数初值=216定时时间/机器周期 =21650ms/1s=15536 考虑中断响应时间，计数初始值为15546,3定时器初值的计算,定时器0初值的计算,15546/256=60186,TH0=60;TL0=186,定时器1初值的计算,设置定时器T1工作于计数方式2,软件启动,计数初值=2161

16、0=65526=FFF6H,TH1=255;TL1=246;,（1）根据需要设定的定时器0,1工作方式，给定时器/计数器方式寄存器TMOD送入一个相应的方式控制字，以设定定时器/计数器的工作方式。 TMOD=0 x69 （2）将计算好的定时器初值（计数初值）送入定时器，以确定需要的定时时间或计数初值。 （3） T0、T1计数启动,4定时器的初始化,5.使用的中断源,（1）定时器/计数器T0溢出中断：在P1.0引脚输出周期为100ms的方波 （2）定时器/计数器T1溢出中断： 每到1秒，秒变量加1 （3）INT1中断：完成计时的启动与停止，检测到启动信号，P3.2=1；停止信号到，P3.2=0。

17、 （4）为精确定时,T0和INT1中断设置为高优先级中断,#include #include Led_Drive.h sbit ms50=P10; sbit led=P11; sbit speaker=P12; sbit P3_2=P32; unsigned int second=0; bit start=0; void Delay(unsigned int i)/*延时函数Delay( )*/ unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j333;j+); /*延时1ms，j的选择与晶振频率有关*/ void main( )/*主函数*/ IE|=0 x8e; I

18、P|=6; IT1=1; TMOD=0 x69; /定时器0定时方式1,硬件启动,定时器1计数方式2,软件启动 TH0=60; TL0=186; /提前10个机器周期申请中断 TH1=0 xf6; TL1=0 xf6; TR0=1; TR1=1; ms50=1; P3_2=0; led=0; speaker=1;,6. 秒表程序源代码,while(1) if (start=1) start=0; P3_2=P3_2; led=led; speaker=0; Delay(100); speaker=1; LED_display(second); void int1(void) interrupt

19、 2 start=1; void timer0(void) interrupt 1 ms50=ms50; TH0=60; TL0=182; void timer1(void) interrupt 3 second+; speaker=0; Delay(1); speaker=1; ,调用数码管模块的数字显示函数,实时时钟应用项目的设计 【例6-4】使用定时器/计数器来实现实时时钟。实时时钟就是以秒、分、时为单位计时。 1实时时钟的实现 时钟最小计时单位是秒， 在【例6-3】已得到1s定时，每当T1溢出中断申请，则秒计数变量s加1；若秒计满60，则分计数变量m加1，同时将秒计数变量s清0；若分钟

20、计满60，则小时计数变量h加1；若小时计数变量满24，则将小时计数变量清0。,请同学们自己改写上述程序实现该项目。,利用T0扩展一个外部中断源。,分析：,将T0设置为计数器方式,按方式0工作,软件启动,计数初值,【例6-1】P3.4引脚接按键开关， P1.2接蜂鸣器，每当按键即向 CPU发出中断请求，使蜂鸣器发声。计数模式,6.4.1 计数模式应用：,#include sbit speaker=P12; void Delay(unsigned int i)/*延时函数Delay( )*/ unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j333;j+); /*延时1ms

21、，j的选择与晶振频率有关*/ void main( )/*主函数*/ IE|=0 x82; TMOD=4; TH0=0 xff; TL0=0 x1f; TR0=1; while(1); void timer0(void) interrupt 1 speaker=0; Delay(100); speaker=1; TH0=0 xff; TL0=0 x1f; ,程序如下：,结论：P3.4引脚每输入一个下降沿信号，都将TF0置1，向CPU发出一次中断请求。相当于扩展了一个边沿触发的外部中断源，中断入口地址为000BH。,思考：T0工作于方式1、2、3时是否可行，若可行如何改写程序。,#include

22、 sbit speaker=P12; void Delay(unsigned int i)/*延时函数Delay( )*/ unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j333;j+); /*延时1ms，j的选择与晶振频率有关*/ void main( )/*主函数*/ IE|=0 x82; TMOD=6; TH0=0 xff; TL0=0 xff; TR0=1; while(1); void timer0(void) interrupt 1 speaker=0; Delay(100); speaker=1; ,T0工作于方式2的按键报警，计数器计满溢出后不需指令重

23、装初始计数值。,分析：,将T0设置为计数器方式,按方式1工作,软件启动,计数初值,【例6-2】光电信号接P3.4引脚，用定时器0实现对外部目标 的计数。,光电计数项目,不使用中断，计数值实时显示在数码管上。,#include #include sbit speaker=P12; void Delay(unsigned int i)/*延时函数Delay( )*/ unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j333;j+); /*延时1ms，j的选择与晶振频率有关*/ void main( )/*主函数*/ unsigned int sum0=0,sum1=0; TMOD=5; /T0计数方式1软件启动 TH0=0; TL0=0; TR0=1; /计数开始 while(1),程序如下：, sum1=TH0*256+TL0; /读计数器 LED_display(sum1); if(sum1!=sum0) sum0=sum1; speaker=0; Delay(100); speaker=1; ,#include #define duanxue P2 #define weixue P0 #define LED_WEISHU 6 #defi