第六章-定时器及应用

第6章MCS-51的定时器/计数器主要内容1、定时器概述2、定时器的控制3、定时器的四种工作模式及应用6.1定时器概述MCS-51单片机内有两个16位定时器/计数器，常称为定时器0和定时器1，简称为T0和T1；均可作定时器和计数器，为加1计数器；用于定时控制、延时、外部计数和检测等。其结构如下图所示。图6-1MCS-51定时器/计数器结构框图作为定时器：通过计数实现定时。计数脉冲来自单片机内部,一个机器周期计数器加1，直至计满溢出。如晶振为12MHz的单片机，一个机器周期为1μS，其计数频率为振荡频率的1/12。作为计数器：对外来脉冲计数。计数频率最高为振荡频率的1/24，每两个机器周期计数器加1。在S5P2对计数输入引脚T0、T1进行采样，下降沿计数(S3P1期间)。说明：定时器/计数器在工作期间不占用CPU的时间。6.2定时器/计数器的控制单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置工作方式；TCON用于控制启动和中断申请。6.2.1工作方式控制寄存器TMOD工作方式控制寄存器TMOD用于选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式，不能进行位寻址。格式如下：TMOD的低4位用于T0，高4位用于T1。（1）GATE——门控位GATE＝0用软件使TCON中的TR0或TR1为1，启动定时/计数器工作运行。GATE＝1用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚高电平来启动定时器/计数器运行。（2）——计数器模式和定时器模式选择位0：定时器模式；1：计数器模式。C/T（3）M1M0：工作方式选择位。定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。6.2.2定时器/计数器控制寄存器TCONTCON的地址及格式如下，可按位寻址。低4位与外部中断有关。高4位的功能如下：(1)TF1、TF0——计数溢出标志位(2)TR1、TR0——计数运行控制位1：启动定时器/计数器工作0：停止定时器/计数器工作该位由软件置1或清0。6.3定时器的四种工作方式定时器的四种工作方式为：方式0、方式1、方式2、方式3，由工作方式寄存器TMOD确定。主要讨论各种工作方式的工作原理、特点和应用。6.3.1方式0及其应用一、方式0时的结构和工作原理方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。M1、M0为00，定时器/计数器的框图：一、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Xt=（213-初值X）*振荡周期*12=（213-初值X）*机器周期Tcy最大计数值为：213=8192二、应用举例例6-1设定时器T0选择工作方式0，定时时间为1ms，ƒosc=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Tcyt=1ms=1000μs机器周期Tcy=12/ƒosc=12/6000000s=2μs得1000=（213-X）*2所以初值X=8192-500=7692=1111000001100BT0的低5位：01100B=0CHT0的高8位：11110000B=F0H（2）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*2μs=16384μs=16.384ms例6-2设T0以方式0定时，定时时间为1ms，ƒosc=6MHz，编程实现其定时功能。解：（1）计算初值（同上，略）F0HTH0，0CHTL0（2）程序清单ORG0000HRESET：AJMPMAINORG000BHAJMPIT0P；主程序ORG0100HMAIN：MOVSP，#5FHMOVTMOD，#0MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HSETBTR0SETBET0SETBEASJMP$；中断服务程序ORG0120HIT0P：MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HCPLP1.0RETI例6-3利用T0的工作方式0产生1ms的定时，编程实现在P1.0引脚上输出周期为2ms的方波。设单片机的晶振频率ƒosc=12MHz。解：方法：定时1ms，对P1.0取反，然后继续定时（1）设置方式字TMOD=****0000B=00000000B=00H（2）计算初值由公式：t=(213-T0初值)*机器周期t=1ms=1000μs，机器周期Tcy=12/ƒosc=12/12000000s=1μs得1000=（213-X）*1=（8192-X）*1所以初值X=7192=1110000011000BT0的低5位：11000B=18HT0的高8位：11100000B=E0H1ms2ms（3）程序清单方法一：中断方式ORG0000HRESET：LJMPMAINORG000BHLJMPCTC0；主程序ORG0030HMAIN：MOVSP，#5FHMOVTMOD，#0MOVTL0，#18HMOVTH0，#0E0HSETBEASETBET0SETBTR0SJMP$;中断服务程序ORG0100HCTC0：MOVTL0，#18HMOVTH0，#0E0HCPLP1.0RETI方法二：查询方式ORG0000HSTART：MOVSP，#5FHMOVTMOD，#0MOVTL0，#18HMOVTH0，#0E0HSETBTR0LOOP：JBCTF0，NEXTSJMPLOOPNEXT：MOVTL0，#18HMOVTH0，#0E0HCPLP1.0SJMPLOOP可替换为:LOOP：JNBTF0，$CLRTF0MOVTL0,#18H:6.3.2方式1及其应用一、方式1时的结构和工作原理方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。M1、M0=01特点1、可定时（C/T=0）、可计数（C/T=1）；2、16位方式(TL0、1为低8位，TH0、1为高8位)；3、INT0、INT1是定时器/计数器0、1的外部门，GATE=1允许使用外部门（TR0、1应置1）,此时用外部门控制运行GATE=0禁止外部门，此时用TR0、1控制运行；4、计数值N和定时时间t的计算：N=216-初值Xt=（216-初值X）*机器周期Tcy最大计数值为：216=65536例6-4用定时器T1产生一个50Hz的方波，由P1.1输出。使用程序查询方式，设ƒosc=12MHz。解：（1）计算初值方波周期T为：T=1/50s=0.02s=20ms定时时间为：t=T/2=10ms=10000μs由公式：t=（216-X）*机器周期Tcy因Tcy=1μs，得10000=(216-X)*1，10000=65536-XX=55536=D8F0H（2）方式字TMODTMOD=0001****B=10H（3）源程序ORG0000HMOVTMOD，#10HSETBTR1LP：MOVTH1，#0D8HMOVTL1，#0F0HJNBTF1，$CLRTF1CPLP1.1SJMPLP6.3.3方式2及其应用一、方式2的结构和工作原理方式2为自动重装初值的8位定时器/计数器。M1、M0=01一、特点1、可定时（C/T=0）、可计数（C/T=1）；2、8位自动装入方式（TL0和TH0装入相同数）；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=28-初值Xt=（28-初值X）*机器周期Tcy最大计数值为：28=256工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。例6-5当P3.4(T0)引脚上输入的电平发生负跳变时，从P1.0输出一个500μs的同步脉冲，请编程实现该功能。设ƒosc=6MHz。解题思路：先令T0以方式2计数，其初值设为FFH，当P3.4引脚上输入的电平发生负跳变时，计数器加1使溢出标志置1；然后令T0以方式2定时，使P1.0输出一个500μs的同步负脉冲。解：1、T0以方式2计数（1）计数初值X=0FFH（2）方式字TMOD=****0110B=06H2、T0以方式2定时（1）定时初值X计算t=500μs，Tcy=2μs由公式：t=（28-X）*机器周期Tcy得500=（256-X）*2X=6（2）方式字TMOD=****0010B=02H3、程序清单：ORG0000HSTART：MOVTMOD，#6;T0以方式2计数MOVTH0，#0FFHMOVTL0，#0FFHSETBTR0JNBTF0，$CLRTF0CLRTR0MOVTMOD，#2;T0以方式2定时MOVTH0，#6MOVTL0，#6CLRP1.0SETBTR0JNBTF0，$SETBP1.0CLRTF0CLRTR0SJMPSTART例6-6利用定时器T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100次对P1.0端取反。解：（1）计算计数初值X100=28-XX=256-100=156=9CH（2）方式字TMOD=0110****B=60H（3）程序清单；用中断方式ORG0000HMAIN：MOVTMOD，#60HMOVTL1，#156MOVTH1，#156MOVIE，#88HSETBTR1SJMP$;中断服务程序ORG001BHCPLP1.0RETI6.3.4方式3及其应用一、方式3时的结构和工作原理方式3只适用于定时/计数器T0，定时器/计数器T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0。二、特点1．工作方式3下的T0T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位、GATE、TR0、INT0，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。C/TTL0作8位定时器/计数器TH0作8位定时器2．T0工作在方式3下T1的各种工作方式当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0处于方式3时，T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。（1）T1工作在方式0（2）T1工作在方式1（3）T1工作在方式28例6-7设某单片机系统中已经使用了两个外部中断源，并置定时器T1为方式2，作串行口波特率发生器用。现要求再增加一个外部中断源，并由P1.0引脚输出一个5kHz的方波。ƒosc=12MHz。解：1、确定定时器的工作方式将T0设置为方式3计数，T0的引脚接外部中断源，TL0的计数初值设为FFH，下降沿产生中断；T0的TH0为8位定时器，可产生方波，用中断方式；T1设为方式2定时，作串行口的波特率发生器。2、计算各个初值（1）TL0的初值为0FFH（2）TH0的初值产生5kHz的方波的周期为：T=1/5000s=0.2ms=200μs因此TH0的定时时间为：t=T/2=100μs，Tcy=1μs得100=（256-X）*TcyX=256-100=156TH1=TL1，由波特率值确定3、TMOD值：00100111B=27HTCON值：01010101B=55H4、程序清单：（1）中断入口部分：ORG0000HSTART：LJMPMAINORG0003HLJMPE0INTORG000BHLJMPTL0INTORG0013HLJMPE1INTORG001BHLJMPTH0INT（2）主程序部分：MAIN：MOVSP，#5FHMOVTMOD，#27HMOVTL0，#0FFHMOVTH0，#156MOVTH1，#dataMOVTL1，#dataMOVIE，#9FH；开中断：（3）中断处理程序部分