第8章8051内部资源-定时器计数器.ppt

1、第8章 8051内部资源的C编程,8.2 定时器/计数器,基本概念,计数：对外部事件的个数进行计量 定时：由内部提供一个非常稳定的计数源进行定时 定时分类：软件，硬件，可编程 定时/计数器简称定时器，80C51单片机有2个16位的定时/计数器：定时器0(T0)和定时器1(T1)，均为二进制加法计数器。它们都有定时器或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。,8.2.1 定时/计数器结构,T0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1则由TH1和TL1构成。 作计数器时，通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计

2、数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。 作定时器时，对晶振经12分频后的脉冲计数，即每过一个机器周期，计数器加1.,其他组成部分,工作方式寄存器TMOD用于设定T0和T1的工作方式，TCON用于启动、停止计数，同时管理T0和T1的溢出标志等。 程序开始要对TMOD、 TCON进行初始化编程，在应用定时器计数器是，需要通过程序设置TH0，TL0等的计数初值。,8.2.1 定时/计数器控制寄存器,定时器共有2个控制寄存器TMOD和TCON，由软件写入TMOD和TCON 两个8位寄存器，设置各个定时器的操作模式和控制功能。,1定时器控制寄存器TCON（88H）,图5-6 定时器工作

3、模式寄存器TCON,可以进行位寻址,TR0与TR1：分别为T0、T1的启停位 如：TR0 =1; TR0 =0; TF0与TF1：分别为T0、T1的溢出中断标志位 当T0产生溢出，TF0被硬件自动置位， 当T0溢出中断被CPU响应后，TF0被硬件自动复位。,2工作模式控制寄存器TMOD（89H）,图6-5 定时器工作模式寄存器TMOD,只能用字节传送,M1M0：工作方式选择位 C/T：定时/计数方式选择位 0定时，每过一个机器周期计数器加1 1计数，外部脉冲负跳变计数器加1 GATE：门控位 0计数器由TR0启停 1计数器在TR0=1和外部中断INT0=1时才能启动工作,8.2.2 定时/计数

4、器工作方式,每个定时/计数器还有4种工作模式，也就是每个定时器可构成4种电路结构模式。 在模式0、1和2，T0和T1的工作模式相同，在模式3，两个定时器的模式不同。下面以T1为例，分述各种工作模式的特点和用法。,1方式0(13位计数器),图6-1 定时/计数器T1（T0）工作模式0,占用TH0全部8位，TL0低5位,2方式1(16位计数器),图6-2 定时/计数器T1（T0）工作模式1,3方式2(8位计数器),图6-3 定时/计数器T1（T0）工作模式2,计数初值自动重装,TH和TL赋相同的初值,4方式3(T0分成2个8位计数器),图6-4 定时/计数器T1（T0）工作模式3,T0低字节TL0

5、作为普通的 8位定时器/计数器,T0高字节TH0作为8位定时器使用，占用TF1标志,8.2.3 定时器/计数器的应用,一、 定时器/计数器的初始化步骤： 根据任务要求设置方式控制字TMOD 计算并设置定时器/计数器初值 根据需要开放中断和设定中断优先级 启动定时器/计数器工作,二、定时/计数器常数的计算,定时/计数器的定时/计数范围 工作方式0：13位，M=213=8192 工作方式1： 16位，M=216=65536 工作方式2/3：8位，M=28=256,1计数器初值的计算 把计数器计满为零所需要的计数值设定为C，计数初值设定为x，由此可得到公式 x = M - C 式中，M为计数器模值，

6、该值和计数器工作方式有关。 在方式0时M为8192； 在方式1时M为65536； 在方式2和方式3时M为256。,2定时器初值的计算 在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经12分频后计数。因此，定时器定时时间T的公式： T =（M - x）*Tm 上式也可写成：x = M - T/ Tm 式中，M为模值，和定时器的工作方式有关； Tm是单片机振荡周期TCLK的12倍，即机器周期 x为定时器的定时初值。,三、定时器/计数器编程,在实时系统中，定时通常使用定时器，这与软件循环的定时完全不同，尽管两者最终都依赖系统的时钟，在定时器计数时，其他事件可继续进行，软件定时不允许任何事件发生。 【例】单片机

7、的fosc=12MHz,要求在P1.0引脚上输出周期为10ms的方波。,分析：周期为10ms的方波要求定时间隔为5ms，每次时间到P1.0取反。 定时器计数率=fosc/12。机器周期=12/fosc=1us，每个机器周期定时器加1，需计数次数=5000/(12/fosc)=5000/1=5000。 所以选择使用T0的方式1定时，方式寄存器TMOD=01H，定时器初始值为： 65536-5000。,1） 定时器0的方式1编程，采用查询方式。 #include sbit P1_0=P10; void main() TMOD=0 x01; /*定时器0方式1 */ TR0=1; /*启动T/C0

8、*/ for (;) TH0=(65536-5000)/256; /*装入计数器初值 */ TL0=(65536-5000)%256; do while (!TF0); /*查询等待TF0置位 */ P1_0=!P1_0; /*定时时间到P1.0反相 */ TF0=0; /*软件清TF0*/ */ /*end of for loop*/ /*end of main */,2） 用定时器0的方式1编程，采用中断方式。 #include sbit P1_0=P10; void timer0(void) interrupt 1 using 1 /*T/C0中断服务程序入口*/ P1_0=!P1_0;

9、 /*P1.0取反 */ TH0=(65536-5000)/256; /*装在计数器初值 */ TL0=(65536-5000)%256; void main() TMOD=0 x01; /*定时器0方式1 */ P1_0=0; TH0=(65536-5000)/256; /*装在计数器初值 */ TL0=(65536-5000)%256; EA=1; /*CPU开放中断*/ ET0=1; /*T/C0开中断*/ TR0=1; /*启动T0*/ do while (1); /*空循环*/ /end of main,思考两个问题,对于长定时的问题如何解决？ 如在fosc=12MHz的情况下，要求

10、输出周期为1s的方波。需要计数500,000次，超过了各种工作方式的计数最大值。 对于占空比不为50%的方波如何实现？,定时器定时20ms，设置软件计数i，定时溢出一次i=i+1； 从高电平开始，i=1电平取反变低，继续定时，i=5电平 取反变低，一个周期结束，i=0.,【例8-4】: 产生一个脉冲占空比可调的程序，它产生的脉宽调制信号用于电机的变速控制。 分析：脉冲宽度调制(Pulse Width ModulationPWM)是通过改变脉冲序列的周期以改变脉冲的宽度或占空比实现调压，采用适当的控制方法即可使电压与频率协调变化。将输出信号的基本周期(T)固定，通过调整基本周期内工作周期（t1）

11、的大小来控制输出电压。由于电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比(t1/T)成正比，因此电机的速度与占空比成比例， 占空比越大，电机转得越快。 根据PWM原理，可得： Vd=Vmax*D 式中：Vd电机的平均转速； Vmax-电机全通电时的速度；D=t1/T -占空比。 基于上述原理，使用80C51内部定时器T0与软件配合产生出调宽脉冲波，如图8-26所示，通过INC键或者DEC键可以调节输出脉冲，从而控制单片机P3.0输出，实现对电机电枢电压的调节，改变电机转速。,图8-25脉冲宽度调制原理,图8-26 PWM调制电路,参考程序清单如下： #include #d

12、efine uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ON 1 #define OFF 0 #define MAX_VAL 50 uchar pwm_val=0; uchar set_val=30; sbit out1=P30; void delay (uint k) /*延时子程序*/ uint i,j; for (i=0;ik;i+) for (j=0;j60;j+) ; ,void timer0(void) interrupt 1 using 1 /*T0 中断服务程序*/ TH0=(65536-1000+7)/256;

13、/*1ms精确定时 */ TL0=(65536-1000+7)%256; pwm_val+; /*每10ms到，软件计数器加1 */ if(pwm_val=MAX_VAL) pwm_val=0; void key(void) /按键扫描程序 INC键 和DEC键 增大或减小高电平的时间 delay(10); /延时去抖 while(P1!=0 xff) switch(P1) case 0 xfe: /* INC 键处理 */ set_val+;if (set_val=MAX_VAL) set_val=1;break; case 0 xfd: /* DEC 键处理 */ set_val- -;if (set_val=0) set_val=MAX_VAL-1;break; default: break