六章定时器及应用.ppt

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1、2019/4/14,1,第六章 定时器及应用,6- 定时器/计数器,6- 综合应用举例,6- 定时器/计数器的扩展,2019/4/14,2,6- 定时器/计数器,一、定时方法： 1、硬件定时：较长时间；不够灵活、方便； 2、软件定时：编循环程序，时间精确；占用CPU； 3、可编程定时器定时：对系统时钟脉冲记数， 灵活、方便。,2019/4/14,3,二、定时器/计数器的工作原理： 定时器/计数器中的核心部件为可预置初值计数器。预置初值后开始计数，直至计数值回0或产生溢出，可申请中断(或供查询)。 计数器有加1计数或减1计数两种形式。,2019/4/14,4,作为定时器用时的计时速度：一个机器周

2、期计数器加1，直至计满溢出。 如晶振为12MHz的单片机，一个机器周期为1S，其计数频率为振荡频率的1/12 。 作为计数器用时的计数速度：每两个机器周期计数器加1，计数频率最高为振荡频率的1/24。 在S5P2对计数输入引脚T0、T1进行采样，下降沿计数。 说明： 定时器/计数器在工 作期间不占用CPU的时间。,三 MCS-51定时器/计数器,定时器初始化编程包括： 1.功能选择（定时/计数）； 2.位数选择（8/13/16位）； 3.启动方式选择（内部启动/外部启动）； 4.启动控制（启动/停止）； 5.恢复初值方式（自动重装/软件重装）。,2个可独立控制的16位定时器/计数器： 加法计数

3、器T0、T1,1、TMOD定时器方式寄存器（89H）：,1）功能选择位C/T： =0：定时功能，计数内部机器周期脉冲； =1：计数功能，计数引脚T0(T1)输入的负脉冲。,2）方式选择位M1、M0：4种工作方式：13/16/8位,四、定时器控制、状态寄存器,3）门控方式选择位GATE ： =0，非门控方式(内部启动)： TRx=1，启动定时器工作； TRx=0，停止定时器工作。 =1，门控方式(外部启动)： TRx=1且引脚INTx=1才启动。,确定定时器工作方式指令： MOV TMOD，#方式字 例：设T0用方式2非门控定时， T1用方式1门控计数。 MOV TMOD，#？,2、TCON定时

4、器控制/状态寄存器：,1）启动控制位TR0、TR1： =0，停止定时器工作； =1，启动定时器工作。 例：启动T0： SETB TR0,2）溢出中断标志位TF0、TF1： 定时器溢出使TFx=1，引起中断请求，CPU响应Tx中断 后，系统自动将TFx清0。,当然，也可用软件检测TFx，这时必须软件清0。 WAIT： JBC TF0，NEXT ；检测T0是否溢出 SJMP WAIT ；未溢出，继续检测 NEXT： ；溢出，TF0清0，处理溢出,2019/4/14,9,TCON的地址及格式如下，可按位寻址。 各位的意义如下： TF1（TCON.7, 8FH位）-T1溢出标志位。 TF0（TCON.

5、5, 8DH位）-T0溢出标志位。 TR1（TCON.6, 8EH位）-T1运行控制位。 0：关闭T1；1：启动T1运行。 TR0（TCON.4, 8CH位）-T0运行控制位。 0：关闭T0；1：启动T0运行。,2019/4/14,10,TCON各位的意义如下图所示：,3、可预置初值的16位加1计数器TH0、TL0、TH1、TL1： 如：预置T0初值指令： MOV TH0，#XH MOV TL0，#XL,五、 定时器工作方式,由方式选择位M1、M0设定。,1、方式0（M1M0=00）： 13位定时/计数器。THx8位和TLx低5位组成加1计数器。,计数外部脉冲个数：18192(213) 定时时

6、间(若T=1s)：1s8.19ms,fosc,T=12/fosc,2019/4/14,13,(一) 模式0工作时的构成： （1）运行控制部分；（2）定时/计数信号源； （3）13位计数器；（4）溢出标志。 (二) 特点 1、可定时（C/T=0）、可计数（C/T=1） ； 2、13位方式（TL0、1的低5位和TH0、1的8位）； 3、INT0、INT1是定时器/计数器0、1的外部门， GATE=1允许使用外部门（TR0、1应置1）, 此时用外部门控制运行 GATE=0禁止外部门，此时用TR0、1控制运行； 4、计数值N和定时时间t的计算 ： N= 213- 初值X t=（213-初值X）*振荡周

7、期*12 =（213-初值X）*机器周期Tcy 最大计数值为： 213 = 8192,2019/4/14,14,(三) 应用举例 例6-1 设定时器T0选择工作模式0，定时时间为1ms， osc=6MHz。试确定T0初值，计算最大定时时间T。 解： （1）求T0的初值X 由公式：t=(213-T0初值)*机器周期Tcy t=1ms=1000s 机器周期Tcy=12/osc=12/6000000s=2s 得 1000=（ 213 -X）*2 所以初值 X=8192-500=7692=1111000001100B T0的低5位：01100B=0CH T0的高8位：11110000B=F0H （2）

8、最大定时时间T 当T0的初值=0时为最大定时时间 T=（213 -0）*2=8192*2s =16384 s =16.384ms,7692 32 商为高8位， 余数为低5位,2019/4/14,15,例6-2 设T1以模式0定时，定时时间为1ms， osc=6MHz，编程实现其定时功能。 解： （1）计算初值（同上，略） F0HTH0，0CHTL0 （2）程序清单 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ；主程序 ORG 0100H MAIN： MOV SP，#5FH,MOV TMOD ,#00H MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H S

9、ETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP $,2019/4/14,16,；中断服务程序 ORG 0120H IT0P：MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H CPL P1.0 RETI,2019/4/14,17,例6-3 利用T0的工作模式0产生1ms的定时，编程实现在P1.0引脚上输出周期为2ms的方波。设单片机的晶振频率osc=12MHz。 解： 方法：定时1ms，对P1.0取反，然后继续定时 （1）设置模式字 TMOD= * 0000B =00000000B=00H （2）计算初值 由公式：t=(213-T0初值)*机器周期 t=1ms=1000s， 机器

10、周期Tcy=12/osc=12/12000000s=1s 得 1000=（ 213 -X）*1=（8192-X）*1 所以初值 X=7192=1110000011000B T0的低5位：11000B=18H T0的高8位：11100000B=E0H,7192 32 商为高8位， 余数为低5位,2019/4/14,18,（3）程序清单 方法一：中断方式 ORG 0000H RESET：LJMP MAIN ORG 000BH LJMP CTC0 ；主程序 ORG 0030H MAIN： MOV SP，#5FH MOV TMOD，#0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H SETB

11、EA SETB ET0 SETB TR0 SJMP $,;中断服务程序 ORG 0100H CTC0：MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H CPL P1.0 RETI,2019/4/14,19,方法二：查询方式 ORG 0000H START：MOV SP，#5FH MOV TMOD，#0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H SETB TR0 LOOP： JBC TF0，NEXT SJMP LOOP NEXT： MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H CPL P1.0 SJMP LOOP,可替换为: LOOP：JNB TF0，$ CLR TF0

12、MOV TL0,#18H :,16位定时/计数器。 THx8位和TLx8位组成16位加1计数器。,计数外部脉冲个数：165536(216) 定时时间(若T=1s)：1s(65536T=65.54ms),2、方式1（M1M0=01）：,T=12/fosc,3、方式2（M1M0=10）：,自动恢复初值8位定时/计数器。TLx为8位加1计数器， THx为8位初值暂存器。,用于需要重复定时和计数的场合。 最大计数值：256 (28) 最大定时时间(若T=1s)： 256s,T=12/fosc,4、方式3（M1M0=11）：,T0分成2个8位定时器：TL0定时/计数器和TH0定时器； TL0占用T0控制

13、位：C/T，TR0，GATE； TH0占用T1控制位：TR1、TF1； T1不能使用方式3工作，常作串口的波特率发生器使用。,2019/4/14,23,TMOD各位的意义如下： M1和M0-工作模式控制位。其功能如下表： C/T-定时器/计数器方式选择位。 0：定时器；1：计数器。 GATE-外部门控位。 0：不用外部门；1：使用外部门。,2019/4/14,24,求THX、TLX的方法：,T0运行于计数器状态，工作于方式1 （16位方式），要求外部引脚出现3个 脉冲后，TH0、TL0全回0（以便申请 中断）。求计数初值C。 解：C=(0003H)求补=FFFDH,例1：,加1计数,例2：,T

14、0运行于定时器状态，时钟振荡周期为12MHZ，要求定 时100s。求不同工作方式时的定时初值C。 解：fosc=12MHz T=1s X=100s/1s=(100)D=64H 方式0(13位方式)：C=(64H)求补=0 0000 0110 0100 B+1 =1F9CH 方式1(16位方式)：C=(64H)求补=0000 0000 0110 0100 B+1 =FF9CH 方式2、3(8位方式)：C=(64H)求补=0110 0100 B+1 =9CH,注意：工作方式0的初值装入方法： 1F9CH=0001 1111 1001 1100 B 可见，TH0=FCH，TL0=1CH,TL0的低5

15、位,TH0的8位,MOV TH0，#0FCH MOV TL0，#1CH,T=12/fosc,六、MCS-51定时器的应用,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。 当定时时间与设定值相等，执行规定操作。,3.定时器初始化编程 使用定时器工作之前，先写入控制寄存器， 确定好定时器工作方式。 初始化编程格式：,MOV TMOD，# 方式字 ；选择方式 MOV THx，#XH ；装入Tx时

16、间常数 MOV TLx，#XL (SETB EA ) ；开Tx中断 (SETB ETx ) SETB TRx ；启动Tx定时器 需考虑：1. 按实际需要选择定时/计数功能； 2. 按时间或计数长度选择工作方式； 3. 计算时间常数：,计算时间常数X(计算初值)： 计数功能：X= 2n -计数值 （n：8/13/16） 定时功能：X= 2n - t/T （t：定时时间； T：机器周期）,4. 溢出处理编程格式,1）查询方式：先查询定时器溢出标志，再进行溢出处理。 ；定时器初始化 WAIT： JBC TFx，PT ；检测溢出标志 SJMP WAIT PT： MOV THx，#XH ；重装时间常数

17、MOV TLx，#XL ；溢出处理 SJMP WAIT,2）中断方式：初始化后执行其它任务，中断服务程序处理溢出。 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH(001BH) ；Tx中断入口 LJMP PTS MAIN： ；初始化后执行其他程序 PTS： ；溢出中断服务程序 MOV THx，#XH ；重装时间常数 MOV TLx，#XL RETI,练习：80C51单片机选择16位加1计数器。 按要求选择功能和初值。 1、要求检测到100个脉冲，发中断请求，通知CPU。 选计数功能，计数初值为156。 2、要求定时每隔100s时间，发一次中断请求。 设内部时钟周期1s 选定时功能，

18、计数初值为156。,80C51单片机内有2个16位的T0和T1，如在应用中，定时器/计数器的数量或功能不能满足要求，则可在外部扩展。 扩展的芯片主要有8253(最高时钟频率为2MHz)和8254(最高时钟频率为8MHz)等。它们均为减法计数。各有3个独立的16位计数器T0、T1和T2，它们既可用于计数，又可用于定时，并可运行在0模式5模式共6种不同的工作模式中。,6- 定时器/计数器的扩展,6- 定时器/计数器与中断综合应用举例,例1：由P1.0输出方波信号，周期为2ms， 设fosc=12MHz。,解：每隔1ms改变一次P1.0的输出状态。 用T0非门控方式1定时。 计算时间常数：X=216

19、-t/T=216-1000/1 =FC18H,（1）查询方式： START：MOV TMOD，#01H MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH SETB TR0 LOOP： JBC TF0，PTF0 SJMP LOOP PTF0： CPL P1.0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH SJMP LOOP,（2）中断方式：,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH ；T0定时器 AJMP PT0INT ORG 0100H MAIN： MOV SP，#60H MOV TMOD，#01H MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH SETB

20、 EA SETB ET0 SETB TR0 HERE： SJMP HERE PT0INT: CPL P1.0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH RETI,利用C51程序实现：,#include sbit P1_0=P10; Void main (void) TMOD=0x01; /*定时器0方式1*/ TR0=1; /*启动T/C0*/ for (;) TH0=(65536-1000)/256; /*装载计数初值*/ TL0=(65536-1000)%256; do while (! TF0); /*等待查询TF0置位*/ P1_0=! P1_0; /*定时时间到P1.0反

21、相*/ TF0=0; /*软件清TF0*/ ,用定时器0的方式1编程，采用查询方式。,reg51.h文件定义了所有8051的特殊功能寄存器及中断,#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; /*定时时间到P1.0反相*/ TH0=(65536-1000)/256; /*计数初值重装载*/ TL0=(65536-1000)%256; Void main(void) TMOD=0x01; /*定时器0工作在方式1*/ P1_0=0; TH0=(65536-10

22、00)/256; /*预置计数初值*/ TL0=(65536-1000)%256; EA=1; /*CPU开中断*/ ET0=1; /*T/C0开中断*/ TR0=1; /*启动T/C0开始定时*/ do while(1); ,用定时器0的方式1编程，采用中断方式。,例2：,长定时方法：增加一个软件 计数器或一个硬件计数器。,本题采用硬件方式： T0定时，定时10ms； T1计数T0的定时跳变信号P1.0的负跳变次数，计满50个跳变为1秒。（查询方法）,START： MOV TMOD，#61H MOV TL1，#0CDH MOV TH1，#0CDH CLR P1.0 SETB TR1 LOOP

23、1： CPL P1.7 LOOP2： MOV TL0 ，#78H MOV TH0，#0ECH SETB TR0 LOOP3： JBC TF0，LOOP4 SJMP LOOP3 LOOP4： MOV TL0 ，#78H MOV TH0，#0ECH CPL P1.0 JBC TF1，LOOP1 SJMP LOOP2,T=2s，X=5105个T，而最大只能65536个T， 不能满足要求，必须借助硬件计数器或软件循环。 T0定时初值： （方式1） t=10ms，X=5000D=1388H，C=（1388H）补=EC78H T1计数初值： （方式2） X=50D，C=（32H）补=CDH,P1.7驱动L

24、ED亮1秒灭1秒地闪烁，设时钟频率为6MHz。,利用C51程序实现：,#include sbit P1_0=P10; sbit P1_7=P17; timer0 interrupt 1 using 1 /*T/C0中断服务程序*/ P1_0=! P1_0; /*10ms定时时间到, P1.0反相*/ TH0=(65536-5000)/256; /*计数初值重装载*/ TL0=(65536-5000)%256; timer1 interrupt 3 using 2 /*T/C1中断服务程序入口*/ P1_7=! P1_7; /*1s定时时间到, 灯改变状态*/ main( ) P1_7=0; /

25、*置灯初始灭*/ P1_0=1; /*保证第一次反相便开始计数*/ TMOD=0x61; /*定时器0工作在方式1定时，定时器1工作在方式2计数 */ TH0=(65536-5000)/256; /*预置计数初值*/ TL0=(65536-5000)%256; TH1=256-50; TL1=256-50; IP=0x08; /*置优先级寄存器*/ EA=1; /*CPU开中断*/ ET0=1; /*开T/C0中断*/ ET1=1; /*开T/C1中断*/ TR0=1; /*启动T/C0*/ TR1=1; /*启动T/C1*/ for (;) ,reg51.h文件定义了所有8051的特殊功能寄

26、存器及中断,例3：,外部负脉冲引起中断请求，选计数方式，时间常数为FFH。,START：MOV TMOD，#90H MOV TL1，#00H MOV TH1，#00H WAIT1：JB P3.3，WAIT1 SETB TR1 WAIT2：JNB P3.3，WAIT2 WAIT3：JB P3.3，WAIT3 CLR TR1 MOV R2，TL1 MOV R3，TH1 ,TR1=1 T1启动 TR1=0 T1停止,定时器外部引脚T0(T1)用作外部中断信号输入端 (单片机振荡频率为 12M)。,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH AJMP PRIC MAIN: SETB T

27、R1 SETB ET1 ；开T1中断 SETB EA WAIT2： JNB P3.3，WAIT2 ；等待正脉冲到来 WAIT3： JB P3.3，WAIT3 ；等待正脉冲结束 CLR TR1 ；关闭T1 MOV IE，#00H ；关闭中断 MOV R2，TL1 ；读出T1 MOV R3，TH1 LCALL PPS ；计算脉宽 HERE： SJMP HERE ；其他任务 PRIC： INC R4 ；记录溢出次数 RETI PPS： ；计算脉宽子程序,计算脉宽的子程序的计算式如下： 脉宽t=（R4216 +R3 R2)T （T为机器周期）,（2）设脉宽大于65.5ms： 中断方式记录TH1TL1溢

28、出中断次数。,1、5个中断源及其对应入口地址： 外中断2个：INT0、INT1 定时中断2个：T0、T1 串行中断1个：RI/TI 2、中断优先原则：分2个优先级； 同级： INT0T0INT1T1RI/TI。 3、中断响应过程： 4、中断系统内部结构： 5、中断请求的撤消：3类中断请求撤消的异同点。 6、中断源的扩展。 7、定时器/记数器的工作原理、4种工作方式。 8、定时器/记数器与中断的综合应用。,小 结,2019/4/14,40,9、利用定时器/计数器形成中断源,把定时器/计数器T0（T1）设置成记数状态，并把 计数器初值设置成只要加1个外部脉冲后计数器就回0的 数值时，在打开了中断的条件下，外部信号只要出现1 个脉冲周期就可引起中断请求。 当计数器设置成方式0时，计数器初值应为FF1FH； 当计数器设置成方式1时，计数器初值应为FFFFH； 当计数器设置成方式2/3时，计数器初值应为FFH。 方式2能自动重装初值； 方式0、1、3不能，必须需重装。,2019/4/14,41,例如以定时器/计数器0扩展一个外部中断,其初始化程序段为:,MOV TMOD,#06H MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#0FFH SETB EA SETB ET0 SETB TR0,2019/4/14,42,P/141 例,设计实时时钟程序,