1、第6章 單片機的定時器/計數(shù)器,1/67,6. 單片機的定時器/計數(shù)器,2/67,1.定時的功能 定時發(fā)出脈沖信號，向CPU申請中斷，其定時間隔的長短及起始控制的時間均可由程序控制。,溫度,開始定時,保溫5分鐘,淬火 清洗,開始定時 回火3小時,空冷,實際控制可以由單片機定時發(fā)出信號控制自動完成整個工藝過程。,6.1 引 言,例如某機械零件的熱處理工藝曲線為：,一、定時器計數(shù)器的功能：,3/67,2.計數(shù)功能 對外界發(fā)生的事件(輸入脈沖)計數(shù)，當達到程序規(guī)定的計數(shù)值時，輸出一脈沖信號，申請中斷。 例如一啤酒生產(chǎn)線，如下圖所示 ：,6.1 引 言,4/67,時間基準 延時 電子音樂 電機速度控制

2、 工業(yè)測量（電機速度、產(chǎn)量、信號頻率、脈沖寬度）,6.1 引 言,二、定時計數(shù)器在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的地位和作用,可編程（3 個方面）： 1）位數(shù) 2）啟動方式 3）定時/計數(shù)方式,6.1 引 言,三、51 系列單片機片上定時計數(shù)器的基本特性,其它計數(shù)器： 74LS161、163、160、162 (不可編程),6/67,問題/知識點,1. T0/T1 有哪幾種工作模式？2. 方式1、2 各有什么突出特點？3. T0/T1 的計數(shù)信號來源于何處？4. 對外部信號計數(shù)時的最高允許頻率為多少？5. 如何啟動T0/T1 定時或計數(shù)？6. TF0、TF1 在什么情況下會自動置1？何時會自動清零？7. 相關(guān)

3、的SFR 有哪幾個？,6.1 引 言,8/67,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,1. 定時/計數(shù)器的概念 主要作用包括產(chǎn)生各種時標間隔，記錄外部事件的數(shù)量等等。 MCS-51有兩個16位的定時器/計數(shù)器。 作定時器時，每個機器周期定時寄存器自動加1，因此定時器也可以看作是計量機器周期的計數(shù)器。 作計數(shù)器時，計量單片機外部引腳從1到0的負跳變，每個跳變計數(shù)器自動加1。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,6.2.1定時器/計數(shù)器的概念和結(jié)構(gòu),2. 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu),6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,T0和T1無論是用作定時器或者計數(shù)器都有4種工作方式： 方式0 方式1 方式2 方式3 除了方式

4、3，T0和T1有完全相同的工作方式。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,6.2.2定時器/計數(shù)器的工作方式,1) 方式0(13位工作方式),6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,13/67,2) 方式1(16位工作方式),6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,14/67,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,15/67,在方式0和方式1中，計數(shù)計滿溢出后，使其初值寄存器內(nèi)數(shù)值為0。 在循環(huán)定時或計數(shù)應(yīng)用中，必須反復(fù)預(yù)置計數(shù)初值，不僅會影響定時精度，而且給程序設(shè)計帶來不便。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,16/67,3) 方式2(8位自動重裝工作方式),6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,17/67,省去

5、用戶軟件中重裝初值的程序，實現(xiàn)精確的定時。 定時器作串口波特率發(fā)生器時，常選用定時方式2。,定時器/計數(shù)器的方式2工作過程如圖(X=0,1)。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,4）方式3(2個8位工作方式),6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,19/67,TMOD：選擇定時器/計數(shù)器T0、T1的工作模式和工作方式。 TCON：控制T0、T1的啟動和停止計數(shù)，同時鎖存T0和T1的狀態(tài)。,系統(tǒng)復(fù)位時，TMOD和TCON的所有位清0,用戶可用軟件對TMOD和TCON進行寫入和更改。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,控制寄存器,6.2.3 定時器/計數(shù)器的控制,20/67,1）定時器控制寄存器TCO

6、N(88H),TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,中斷請求標志 1：有請求 0：無請求,運行控制位 1：啟動 0：停止,外部中斷控制,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,計滿溢出時，單片機內(nèi)部硬件對TF0（TF1）置“1”。,中斷方式：作為中斷標志位。在響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，由硬件自動對TF清“0”。,查詢方式：作為定時器狀態(tài)位以供查詢。查詢有效后以軟件及時將該位清“0”。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,(2) TF1、TF0計數(shù)溢出標志位,高4位的功能如下：,(1) TR1、TR0計數(shù)運行控制位 1：啟動定時器/計數(shù)器工作 0：停止定時器/計數(shù)器工作,低4

7、位與外部中斷有關(guān)。,22/67,例：用位操作來使用定時器,SETBTR1 SETBTR0 CLRTR1 CLRTR0,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,JBCTF1，L1；查詢TF1，為1則轉(zhuǎn)向L1且TF1清零,23/67,2) 定時器方式控制寄存器TMOD(89H),GATE,C/T,M1,M0,GATE,C/T,M1,M0,T1,T0,門控位 1：打開 0：關(guān)閉,工作狀態(tài)選擇位 1：計數(shù)狀態(tài) 0：定時狀態(tài),工作方式設(shè)置位 00：方式0 01：方式1 10：方式2 11：方式3,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,TMOD的字節(jié)地址為89H，不能按位尋址，只能用字節(jié)傳送指令來設(shè)置。,8位分為兩

8、組，高4位控制T1，低4位控制T0。,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,26/67,6.2 定時器/計數(shù)器的工作原理,（3）M1、M0工作方式選擇位,27/67,28/67,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,29/67,51內(nèi)部定時器/計數(shù)器是可編程序的，通過程序設(shè)置寄存器對它進行設(shè)定和控制。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,6.3.1 定時器/計數(shù)器的初值計算,一、對外部事件進行計數(shù)。,1）預(yù)先裝入一個計數(shù)初值。 2）每來一個外部脈沖輸入，記數(shù)器1。 3）記數(shù)器計滿回零，產(chǎn)生溢出中斷請求。,計數(shù)值 計數(shù)器的模 初值,30/67,在計數(shù)方式下，可分為兩種情況： 1、

9、已知計數(shù)脈沖的個數(shù)C,2、未知計數(shù)脈沖的個數(shù)C,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,31/67,二、對周期性的定時脈沖進行計數(shù)。,1）預(yù)先裝入一個計數(shù)初值。 2）周期性1記數(shù)。 3）記數(shù)器計滿回零，產(chǎn)生溢出中斷請求。,t：定時時間M：記數(shù)器的模 x：初值 T：計數(shù)脈沖的周期,MCS51單片機的定時脈沖頻率為系統(tǒng)晶振頻率的12分頻，即一個機器周期。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,32/67,定時方式下的計數(shù)初值 定時時間 或者,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,計數(shù)初值,方式0：n13 方式1：n16 方式2：n8,33/67,定時/計數(shù)器初始化基本步驟 1）確定模式與工作方式，寫控制字到TMOD 2）根

10、據(jù)定時時間或計數(shù)要求，確定計數(shù)初值 3）預(yù)置定時或者計數(shù)的初值x 4）根據(jù)需求開放定時器/計數(shù)器的中斷 5）啟動定時器/計數(shù)器,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,6.3.2 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用舉例,34/67,1、方式1應(yīng)用 例：假設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率采用6MHz，要在P1.0上輸出一個周期為2ms的方波，如圖所示。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,35/67,1)思路： 方波的周期用T0來確定，讓T0每隔1ms計數(shù)溢出1次(每1ms產(chǎn)生一次中斷)，CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中對P1.0取反。 主程序用來初始化定時器，預(yù)設(shè)初值，開放中斷 中斷服務(wù)程序除產(chǎn)生方波外，還要注意將計數(shù)初值重新裝入定時器中

11、，為下一次中斷作準備。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,36/67,2）計算初值X 設(shè)初值為X，則有: (216-X)210-6=110-3 216-X=500 X=65036 X化為16進制，即X=FE0CH=1111111000001100B。 所以，T0的初值為： TH0=0FEH TL0=0CH 3)初始化程序設(shè)計 對寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相應(yīng)位進行正確設(shè) 置，將計數(shù)初值送入定時器中。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,37/67,中斷服務(wù)程序,主程序,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,38/67,ORG 0000H AJMP MAIN；轉(zhuǎn)主程序 ORG 000BH；T0的中斷入

12、口 AJMP IT0P；轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P ；= 主程序 = ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H；設(shè)堆棧指針 MOV TMOD,#01H；設(shè)置T0為方式1 MOV TL0,#0CH；賦計數(shù)初值 MOV TH0,#0FEH SETB TR0；啟動T0 SETB ET0；允許T0中斷 SETB EA；CPU開中斷 HERE: SJMP HERE；自身跳轉(zhuǎn)，等待中斷,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,39/67,；= 中斷服務(wù)子程序 = ORG 0200H ITOP: MOV TL0,#0CH ；T0置初值 MOV TH0,#0FEH CPL P1.0 ；P1.0的狀態(tài)取反

13、RETI；中斷返回,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,END,40/67,查詢方式的參考程序: ORG 0000H AJMP MAIN；轉(zhuǎn)主程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H；設(shè)堆棧指針 MOV TMOD,#01H；設(shè)置T0為方式1 SETB TR0；啟動T0 LOOP: MOV TH0,#0FEH；T0置初值 MOV TL0,#0CH LOOP1： JNB TF0,LOOP1；查詢TF0標志 CLR TF0；T0溢出，清TF0 CPL P1.0；P1.0的狀態(tài)求反 SJMP LOOP END,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,41/67,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用, 如何

14、產(chǎn)生如下波形？,42/67,例：設(shè)系統(tǒng)時鐘為6MHz，編寫定時器T0產(chǎn)生1秒定時的程序。 （1）T0工作方式的確定 定時時間較長，采用哪一種工作方式？ 由各種工作方式的特性，可計算出： 方式0最長可定時16.384ms 方式1最長可定時131.072ms 方式2最長可定時512s 選方式1，每隔100ms中斷一次，中斷10次為1s,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,43/67,（2）計算計數(shù)初值 因為：(216-X)210-6 = 10-1 所以：X=15536=3CB0H 因此：TH0=3CH，TL0=0B0H （3）10次計數(shù)的實現(xiàn) 采用循環(huán)程序法。 （4）程序設(shè)計,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)

15、用,44/67,ORG 0000H LJMP MAIN；上電復(fù)位，轉(zhuǎn)主程序入口MAIN ORG 000BH；T0的中斷入口 LJMP IT0P；轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P ORG 1000H MAIN：MOV SP,#60H；設(shè)堆棧指針 MOV B,#0AH；設(shè)循環(huán)次數(shù)10次 MOV TMOD,#01H；設(shè)T0工作在方式1 MOV TL0,#0B0H；給T0設(shè)初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0；啟動T0 SETB ET0；允許T0中斷 SETB EA；CPU開放中斷 HERE：SJMP HERE；等待中斷,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,45/67,ITOP：MOV TL0,#0B

16、0H；重裝初值 MOV TH0,#3CH DJNZ B，LOOP CLR TR0；1s定時時間到，停止T0工作 LOOP： RETI,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,;=T0中斷子程序=,46/67,2、方式2的應(yīng)用省去程序中重裝初值的指令，并可產(chǎn)生相當精確的定時時間,例: 當T0（P3.4）引腳上發(fā)生負跳變時，從P1.0引腳上輸出一個周期為1ms的方波,如圖所示。（系統(tǒng)時鐘為6MHz）,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,47/67,（1）工作方式選擇 T0為方式1計數(shù)，初值 0FFFFH，即外部計數(shù)輸入端T0（P3.4）發(fā)生一次負跳變時，T0加1且溢出，溢出標志TF0置“1”，發(fā)中斷請求。 在進入

17、T0中斷程序后，把F0標志置“1”，說明T0腳已接收了負跳變信號。 T1定義為方式2定時。在T0腳發(fā)生一次負跳變后，啟動T1每500s產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中對P1.0求反，使P1.0產(chǎn)生周期1ms的方波。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,（2）計算T1初值 設(shè)T1的初值為X： 則 (28-X)210-6=510-4 X=28-250=6=06H,48/67,（3）程序設(shè)計 ORG 0000H LJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序 ORG 000BH JMP IT0P ；轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)程序 ORG 001BH LJMP IT1P ；轉(zhuǎn)T1中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN: MO

18、V SP,#60H ACALL PT0M2 ；調(diào)用對T0，T1初始化子程序 LOOP: MOV C,F0 ；T0產(chǎn)生過中斷了嗎，產(chǎn)生過中斷，則F0=1 JNC LOOP；T0沒有產(chǎn)生過中斷，則跳到LOOP，等待T0中斷 SETB TR1 ；啟動T1 SETB ET1 ；允許T1中斷 HERE: SJMP HERE,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,49/67,PT0M2: MOV TMOD,#25H ；初始化，T1為方式2定時，T0為方式1計數(shù) MOV TL0,#0FFH ；T0置初值 MOV TH0,#0FFH SETB TR0 ；啟動T0 SETB ET0 ；允許T0中斷 MOV TL1,#0

19、6H ；T1置初值 MOV TH1,#06H CLR F0 ；把T0已發(fā)生中斷標志F0清0 SETB EA RET,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,;=定時器計數(shù)器初始化子程序=,50/67,；=T0計數(shù)器中斷服務(wù)子程序= IT0P: CLR TR0 ；T0中斷服務(wù)程序，停止T0計數(shù) SETB F0 ；建立產(chǎn)生中斷標志 RETI ；=T1定時器中斷服務(wù)子程序= IT1P: CPL P1.0 ；T1中斷服務(wù)，P1.0位取反 RETI 在T1定時中斷服務(wù)程序IT1P中，省去了T1中斷服務(wù)程序中重新裝入初值06H的指令。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,51/67,例：利用T1方式2對外部信號計數(shù)，每計

20、滿100個數(shù)，將P1.0取反。 本例是方式2計數(shù)模式的應(yīng)用。 （1）選擇工作方式 外部信號由T1(P3.5) 腳輸入,每發(fā)生一次負跳變計數(shù)器加1，每輸入100個脈沖，計數(shù)器產(chǎn)生溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中將P1.0取反一次。 T1方式2的控制字為TMOD=60H。不使用T0時，TMOD的低4位可任取，但不能使T0進入方式3，這里取全0。 （2）計算T1的初值 X=28-100=156=9CH 因此，TL1的初值為9CH，重裝初值寄存器TH1=9CH,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,52/67,（3）程序設(shè)計 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH ；T1中斷服務(wù)程序入口 CPL

21、 P1.0 ；P1.0位取反 RETI ORG 0100H MAIN:MOV TMOD,#60H ；設(shè)T1為方式2計數(shù) MOV TL0,#9CH ；T0置初值 MOV TH0,#9CH SETB TR1 ；啟動T1 SETB ET1 SETB EA HERE: SJMP HERE,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,53/67,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,例：負脈沖展寬（晶振為6MHz）,54/67,TMOD=01100010B,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,55/67,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,3）流程 主程序流程 系統(tǒng)初始化： SP30H P1.01 中斷系統(tǒng)初始化 ET01ET11 EA

22、 1 T0、T1初始化 TMOD 62H TH0=TL0=06H TH1=TL1=0FFH 啟動T1：TR1 1 等待中斷；等待負脈沖的到來，T1計數(shù)溢出中斷,56/67,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,T0中斷流程；500s定時到 ；CPU自動完成MOV TH0，06H ；MOV TL0，06H以及CLR TF0 P1.0 1；上拉P1.0 TR0 0；關(guān)閉T0 RETI；中斷返回 T1中斷流程；發(fā)現(xiàn)負脈沖 ；CPU自動完成MOV TL1，0FFH，；MOV TL1，0FFH 以及 CLR TF1 P1.0 0；下拉P1.0 TR0 1；啟動T0，定時500s RETI；中斷返回,57/67,

23、3、門控制位GATE的應(yīng)用測量脈沖寬度 GATEx可使定時器/計數(shù)器Tx的啟動計數(shù)受INTx的控制，可測量引腳/INTx（P3.2 P3.3）上正脈沖的寬度（機器周期數(shù)）。,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,58/67,思考： 待測脈沖信號接與哪個引腳？（/INT0引腳、T0引腳） 設(shè)定T0為定時方式還是計數(shù)方式？幾位？ 設(shè)初值TH0、TL0為多少？ 何時置位TR0？何時讀取結(jié)果 TH0、TL0？ 若TH0、TL0發(fā)生溢出應(yīng)如何處理？ 如何測量負脈沖寬度？ 測量精度與什么有關(guān)？,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,59/67,參考程序： ORG 0000H AJMP MAIN；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序 ORG

24、0100H MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#90H；T1為方式1定時控制字 MOV TL1,#00H MOV TH1,#00H CLR ET1 LOOP0: JB P3.3,LOOP0；/INT1高,則循環(huán) SETB TR1；如/INT1為低，準備啟動T1 LOOP1: JNB P3.3,LOOP1；等待/INT1變高，開始定時 LOOP2: JB P3.3,LOOP2 ；/INT1高,等待再次變低 CLR TR1；停止T1計數(shù) MOV A,TL1 ；T1計數(shù)值送A,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,60/67,信號頻率的測量,基本原理：定時1s，記錄脈沖個數(shù)。,1. 待測頻率信號接與哪個引腳？（T0引腳、！INT0引腳） 2. 設(shè)定T0為定時方式還是計數(shù)方式？幾位？ 3. 設(shè)初值TH0、TL0為多少？ 4. 何時置位 TR0？何時讀取結(jié)果 TH0、TL0？ 5. 若 TH0、TL0發(fā)生溢出應(yīng)如何處理？,6.3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用,61/67,4、運行中讀定時器/計數(shù)器 在讀取運行中的定時器/計數(shù)器時，需注意：若恰好出現(xiàn)TLx溢出向T