定时器计数器.ppt

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1、第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,第一章 概述,实现定时常用的三种方法:,软件定时 不可编程的硬件定时 可编程芯片定时,8.1 概述,第一章 概述,1. 软件定时,执行指令所花费的时间来构成一定的时间间隔，从而达到定时的目的。 例如： MOV R0,50H DELAY:NOP DJMZ R0, DELAY 优点：不需要专门的硬件设备。 缺点：浪费了宝贵的CPU资源，效率低。,第一章 概述,2.不可编程的硬件定时,如555电路，外接必要的元器件，即可构成硬件定时电路。但硬件连接好后，定时不能由软件

2、控制，即不可编程。,3.可编程芯片定时,定时值和定时范围容易用软件来确定和修改，使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用时，需另外扩展。,第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,第一章 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,1、51单片机内部有2个16位的定时/计数器，结构如下：,第一章 概述,2、定时/计数器的工作原理,计数器脉冲来源：T0或T1引脚输入的外部事件脉冲信号，每来一个脉冲，计数器加1。 计数器溢出：计数器全1时，再来1个脉冲就计满回零，并产生溢出中断请求。,计数值N = 计数器当前

3、值Nc - 计数初值x,(1)计数原理,计数值N = 溢出时计数器值(2n) - 计数初值x,第一章 概述,定时时间 t 计数值N x 计数脉冲周期T,若 MCS-51主频为12MHz，机器周期为1s，即12MHz晶振时，每1s定时器完成加1操作。,(2)定时原理,定时器脉冲来源：系统时钟振荡器。 定时时间：定时器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）。,第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,第一章 概述,8.3 定时/计数器的控制,51单片机定时/计数

4、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。,第一章 概述,M1、M0：工作方式设置位,1、工作方式寄存器TMOD,TMOD (89H),第一章 概述,C/T ：计数器/定时器选择位 = 0， 定时器（内部时钟信号） = 1， 计数器（外部计数脉冲）,GATE：门控位 = 0，启动/停止仅由软件对TRx位写“1”/“0”控制 = 1，启动/停止由软件对TRx位写“1”/“0” 和在外中断INTx引脚出现信号的高/低共同控制,TMOD (89H),第一章 概述,（1）TFx定时器的溢出标志位 =0，计数未满。=1，计数溢出 溢出中断服务程序时会

5、自动清零；但查询时必须软件清零。 （2）TRx定时器运行控制位 =0，停止计数。=1，启动计数 低4位与外部中断有关。,2、控制寄存器TCON,第一章 概述,（1）IT0选择外部中断请求0为跳沿触发方式还是电平触发方式： IT0=0（电平触发），IT0=1（脉冲触发），可由软件设置。 （2）IE0外部中断请求0的中断请求标志位。 IE0=0，无中断请求。IE0=1，有中断请求。 （3）IT1与IT0类似。 （4）IE1与IE0类似。,各标志位的功能：,复习,第一章 概述,（1）EA：中断允许总控制位（总开关） 0：CPU屏蔽所有的中断请求(CPU关中断)； 1：CPU开放所有中断(CPU开中断

6、)，但中断请求是否允许，还要由IE中的5个中断请求允许控制位决定。 （2）ES：串行口中断允许位（0：禁止，1：允许） （3）ET1ET0：定时器/计数器T1T0的溢出中断允许位 （4）EX1EX0：外部中断10的中断允许位,复习,中断允许寄存器IE，CPU对中断源的开放或屏蔽。,第一章 概述,(1)方式0,3. 定时器计数器的工作方式,方式 0（13位计数器）,第一章 概述,计数个数：Nt / Tcy 初值：a213N=8192-N,GATE=0时，仅由TR0控制与门的开启； GATE=1时，与门开启,由INTx引脚信号和TR0共同控制。通常用于测量外部输入信号的脉冲宽度。,注意门控位GAT

7、E的作用：,第一章 概述,(2)方式1,方式 1（16位计数器）,计数初值：a216N=65536-N,第一章 概述,(3)方式2,方式 2（初值自动重装的8位计数器）,计数初值：a28N=256-N,第一章 概述,(4)方式3,T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0 。此时T1无中断可用。,第一章 概述,方式0：1-8192； 方式1：1-65536； 方式2：1-256；,定时时间 t 计数值N x 计数脉冲周期T,计数值N的取值范围：,计数值N = 溢出时计数器值(2n) - 计数初值x,计数初值,第一章 概述,定时/计数器初始化程序： 确定工作方式（对TMOD赋值） 计算初值（写

8、入TH0、TL0或TH1、TL1） 开中断（对IE赋值） 启动定时/计数器（TR0或TR1置位）,4. 定时/计数器应用举例,第一章 概述,例：用T0的方式0产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波。采用中断方式，设系统时钟频率为6 MHz。,20ms,第一章 概述,解：1、计算计数初值X 晶振为6MHz，故机器周期T为2s。 Nt/ T 1010-3/210-6= 5000 a213500031920C78H 即应将63H(高8位)送入TH0中，18H(低5位)送入TL0中.,第一章 概述,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0

9、ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H SETB ET0 SETB EA SETB TR0 SJMP $,DVT0：CPL P1.0 MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H RETI END,采用中断方式：,第一章 概述,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV TMOD,#00H ;设置T0 LOOP: MOV TH0,#63H ；计数初值 MOV TL0,#18H MOV IE,#00H ；禁止中断 SETB TR0 ；启动定时 JNB TF0,$ ；查询计数溢出 CLR

10、 TF0 ；清溢出标志 CPL P1.0 ；取反输出 SJMP LOOP ；重复循环 END,采用查询方式：,第一章 概述,例：已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送, 产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品个数。 假定红灯亮时停止统计, 红灯灭时才在上次统计结果的基础上继续统计, 试用单片机定时器 /计数器T1的方式1完成该项产品的计数任务。,第一章 概述,方式 1（16位计数器）,第一章 概述,(3) 启动T1计数, 开T1中断。,第一章 概述,程序编写:,ORG 0000H AJMP START ; 复位入口 ORG 001BH AJMP T1INT ; T1中断入口

11、ORG 0100H START: MOV TMOD, 0D0H ; 初始化程序 MOV TH1, 00H MOV TL1, 00H MOV R0, 00H ; 清中断次数计数单元,第一章 概述,SETB ET1 ; 开T1中断 SETB EA ; 开总中断 SETB TR1 ; 启动T1 MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 调显示子程序 ORG 0A00H T1INT: INC R0 ; 中断服务子程序 RETI DISP: ; 显示子程序 RET,第一章 概述,例：用于外部中断扩展（P185） 假设有一个用户系统中已使用了两个外部中断源。现要求再增加一个外部中断源, 并由 P1.

12、0 口输出一个 5 Hz的方波（假设晶振频率为 6 MHz）。,分析： T0 置于工作方式3，把 TL0 预置为 0FFH, 当T0 端出现由1至0 的负跳变时, TL0 立即溢出, 申请中断, 相当于边沿触发的外部中断源。 在方式3下, TH0 总是作 8 位定时器用, 可以靠它来控制由 P1.0 输出的 5 kHz方波。 ,第8章 定时器计数器,8.1 概述,8.2 定时/计数器的结构和工作原理,8.3 定时/计数器的控制,8.4 定时/计数器的功能扩展,第一章 概述,8.4 定时/计数器的功能扩展,一、8253的主要功能,具有3个独立的16位计数器； 每个计数器都可按二进制或BCD码进行

13、计数； 每个计数器有6种工作方式；,第一章 概述,1. 8253内部结构图,图：8253的内部结构,2）缓冲器。8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器,3）读/写逻辑。8253内部操作的控制部分。读数据由8253传向CPU，写数据由CPU传向8253。,4）控制寄存器。在8253初始化编程时，由CPU写入控制字以决定计数器的工作方式。此寄存器只能写入而不能读出,1）计数器0、1、2。三个独立的16位可预置值的减1计数器,第一章 概述,2. 8253外部引脚,第一章 概述,3. 8253的控制字,第一章 概述,例：设8253的端口地址是8000h-8003h，计数器1工作在方式0，按二

14、进制计数，计数初值为4。写出初始化程序。,1.控制字为01010000B=50H。 2.计数初值为4。 3.初始化程序为： MOV DPTR，#8003H ;控制寄存器地址送DPTR MOV A,#50H ;设置控制字 MOVX DPTR,A ;送控制寄存器 MOV DPTR,#8001H ;T1计数器地址送DPTR MOV A,#4 ;设置计数初值 MOVX DPTR,A ;送计数器1，启动计数,第一章 概述,4. 8253的工作方式,方式0 计数结束中断方式 方式1 可编程单拍脉冲方式 方式2 频率发生器（n分频器） 方式3 方波发生器 方式4 软件触发选通工作方式 方式5 硬件触发选通工

15、作方式,第一章 概述,5. 8253的初始化编程,(1) 写入每个计数器的控制字,规定计数器的工作方式； (2) 写入计数初值。 若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0； 若规定只写高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0； 若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。,第一章 概述,例：设8253计数器1工作于方式0，按BCD码计数，计数初值为400，端口地址为8000H-8003H。写出8253的初始化程序。,解： 1）控制字为01110001B=71H。写入控制寄存器，端口地址为8003H。 2）计数初值为400，由于采用BCD码计数，故按BC

16、D码方式组成0400H，送入计数器1的数据端口，地址为8001H，16位数送两次，先送低00H，再送高8位04H。,第一章 概述,3）初始化程序 MOV DPTR，#8003H MOV A,#71H MOVX DPTR，A ；把控制字写入端口 MOV DPTR，#8001H MOV A，#00H MOVX DPTR，A ；先写低8位计数值 MOV A，#04H MOVX DPTR，A ；然后写高8位计数值,第一章 概述,1、重点掌握51系列单片机内部2个16位的定时计数器，有四种不同的工作方式。 2、了解8253的功能、工作方式及应用等。,本章小结,第一章 概述,方式0计完最后一个数时中断,当

17、CPU写控制字之后，OUT输出端变低，但计数器没有赋予初值，也没开始计数。 要开始计数，GATE信号必须为高电平，并在写入计数初值后，通道开始计数，在计数过程中 OUT一直维持为低，直到计数到“0”时。OUT输出变高。,第一章 概述,方式0的基本时序,第一章 概述,当CPU写控制字之后，输出为高。 当CPU写完计数值后，计数器并不开始计数，直到GATE的上升沿出现时，输出OUT变低。 因整个计数过程中，OUT都维持为低，直到计数到0，输出为高，因此输出为一个单拍脉冲。若外部再次启动GATE，则可以再产生一个单拍脉冲。,方式1可编程的单拍脉冲,第一章 概述,方式1的基本时序,GATE上升沿后的下

18、一个CLK脉冲的下降沿开始计数。 GATE每启动一次，就重新开始计数。,第一章 概述,在计数过程中，若GATE变为低电平，停止计数，OUT保持为高电平。 GATE恢复到高电平时，计数器装入初值重新开始计数，计数到1时，输出低电平，经过一个CLK周期，输出恢复为高，且计数器自动开始重新计数。,方式2速率发生器,第一章 概述,方式2的基本时序,当GATE为低电平时，计数停止。,计数器自动开始重新计数。,第一章 概述,方式3和方式2的输出都是周期性的，主要区别：方式3输出有一半时间为高，另一半时间为低。 （1）当计数值n为偶数时，输出对称方波，在前n/2计数值时输出高电平，后n/2计数值时输出低电平

19、； （2）当计数值n为奇数时，在前(n+1)/2计数值时输出高电平，后(n-1)/2计数值时输出低电平。,方式3方波速率发生器,第一章 概述,计数值分别为4和5的两种情况。,方式3的基本时序,当GATE为低电平时，计数停止。,第一章 概述,当写入控制字后，输出为高。当写入计数值后立即开始计数，计数到0后，输出变低，经过一个输入时钟周期，输出又变高，计数器停止计数。 一次性计数，只有在输入新的计数值后，才开始新的计数。 计数期间，GATE出现低电平时，计数器停止工作，但GATE恢复高电平后，又从原设定的计数值开始重新计数。,方式4软件触发选通,第一章 概述,方式4的基本时序,第一章 概述,写入控制字后，输出为高。在设置了计数值后，计数器并不立即开始计数，而是由门控脉冲GATE的上升沿触发启动。当计数到0时，输出变低，经过一个CLK脉冲，输出恢复为高，停止计数。要等到下次GATE信号的触发才能再计数。 在计数期间，GATE变为低电平时，不禁止计数，但GAET再次出现上升沿，则重新按原设定的计数值开始计数。,方式5硬件触发选通,第一章 概述,方式5的基本时序,