《定時(shí)器計(jì)數(shù)器》

1、第第8章章 定時(shí)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器8.1 概述8.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理8.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制8.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展第一章第一章 概述概述 實(shí)現(xiàn)定時(shí)常用的三種方法:軟件定時(shí)不可編程的硬件定時(shí)可編程芯片定時(shí)8.1 概述 第一章第一章 概述概述 1. 軟件定時(shí)軟件定時(shí)執(zhí)行指令所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)構(gòu)成一定的時(shí)間間隔，從而達(dá)到定時(shí)的目的。 例如： MOV R0,50H DELAY:NOP DJMZ R0, DELAY 優(yōu)點(diǎn)：不需要專門的硬件設(shè)備。 缺點(diǎn)：浪費(fèi)了寶貴的CPU資源，效率低。第一章第一章 概述概述 2.不可編程的硬件定時(shí)不可編程的硬件定時(shí) 如555電路，外接必要的元器件，即

2、可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。但硬件連接好后，定時(shí)不能由軟件控制，即不可編程。3.可編程芯片定時(shí)可編程芯片定時(shí) 定時(shí)值和定時(shí)范圍容易用軟件來(lái)確定和修改，使用靈活。在單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器不夠用時(shí)，需另外擴(kuò)展。第第8章章 定時(shí)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器8.1 概述8.2 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理8.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制8.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展第一章第一章 概述概述 8.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 1、51單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)如下： 第一章第一章 概述概述 2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理計(jì)數(shù)器脈沖來(lái)源：T0或T1引腳輸入的外部事件脈沖信號(hào)，每來(lái)一個(gè)脈沖，

3、計(jì)數(shù)器加1。計(jì)數(shù)器溢出：計(jì)數(shù)器全1時(shí)，再來(lái)1個(gè)脈沖就計(jì)滿回零，并產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N = 計(jì)數(shù)器當(dāng)前值計(jì)數(shù)器當(dāng)前值Nc - 計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)初值x (1)計(jì)數(shù)原理計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N = 溢出時(shí)計(jì)數(shù)器值溢出時(shí)計(jì)數(shù)器值(2n) - 計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)初值x 第一章第一章 概述概述 定時(shí)時(shí)間定時(shí)時(shí)間 t 計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N x 計(jì)數(shù)脈沖周期計(jì)數(shù)脈沖周期T 若 MCS-51主頻為12MHz，機(jī)器周期為1s，即12MHz晶振時(shí)，每1s定時(shí)器完成加1操作。(2)定時(shí)原理定時(shí)器脈沖來(lái)源：系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩器。定時(shí)時(shí)間：定時(shí)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。第第8章章

4、 定時(shí)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器8.1 概述8.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理8.3 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制計(jì)數(shù)器的控制8.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展第一章第一章 概述概述 8.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制 51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。第一章第一章 概述概述 M1、M0：工作方式設(shè)置位 1、工作方式寄存器TMOD TMOD (89H)M1 M0 工作方式說(shuō) 明0 0013 位定時(shí)器(TH的 8 位和TL的低 5 位） 0 1116 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 02自動(dòng)重裝入初值的 8 位計(jì)數(shù)器 1 13 T0 分成兩個(gè)獨(dú)立

5、的 8 位計(jì)數(shù)器, T1 停止工作 第一章第一章 概述概述 C/T ：計(jì)數(shù)器/定時(shí)器選擇位 = 0， 定時(shí)器（內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)） = 1， 計(jì)數(shù)器（外部計(jì)數(shù)脈沖）GATE：門控位 = 0，啟動(dòng)/停止僅由軟件對(duì)TRx位寫“1”/“0”控制 = 1，啟動(dòng)/停止由軟件對(duì)TRx位寫“1”/“0” 和在外中斷INTx引腳出現(xiàn)信號(hào)的高/低共同控制TMOD (89H)第一章第一章 概述概述 （1）TFx定時(shí)器的溢出標(biāo)志位 =0，計(jì)數(shù)未滿。=1，計(jì)數(shù)溢出 溢出中斷服務(wù)程序時(shí)會(huì)自動(dòng)清零；但查詢時(shí)必須軟件清零。（2）TRx定時(shí)器運(yùn)行控制位 =0，停止計(jì)數(shù)。=1，啟動(dòng)計(jì)數(shù) 低4位與外部中斷有關(guān)。2、控制寄存器TCON

6、第一章第一章 概述概述 （1）IT0選擇外部中斷請(qǐng)求0為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式： IT0=0（電平觸發(fā)），IT0=1（脈沖觸發(fā)），可由軟件設(shè)置。（2）IE0外部中斷請(qǐng)求0的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 IE0=0，無(wú)中斷請(qǐng)求。IE0=1，有中斷請(qǐng)求。（3）IT1與IT0類似。（4）IE1與IE0類似。各標(biāo)志位的功能：復(fù)習(xí)第一章第一章 概述概述 （1）EA：中斷允許總控制位（總開關(guān)）0：CPU屏蔽所有的中斷請(qǐng)求(CPU關(guān)中斷)；1：CPU開放所有中斷(CPU開中斷)，但中斷請(qǐng)求是否允許，還要由IE中的5個(gè)中斷請(qǐng)求允許控制位決定。（2）ES：串行口中斷允許位（0：禁止，1：允許）（3）ET1ET0：定時(shí)

7、器/計(jì)數(shù)器T1T0的溢出中斷允許位（4）EX1EX0：外部中斷10的中斷允許位復(fù)習(xí)中斷允許寄存器IE，CPU對(duì)中斷源的開放或屏蔽。第一章第一章 概述概述 (1)方式03. 定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式 方式 0（13位計(jì)數(shù)器） 第一章第一章 概述概述 計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)：Nt / Tcy 初值：a213N=8192-N GATE=0時(shí)，僅由TR0控制與門的開啟； GATE=1時(shí)，與門開啟,由INTx引腳信號(hào)和TR0共同控制。通常用于測(cè)量外部輸入信號(hào)的脈沖寬度。注意門控位GATE的作用：第一章第一章 概述概述 (2)方式1方式 1（16位計(jì)數(shù)器） 計(jì)數(shù)初值：a216N=65536-N第一章第一章 概述概述 (3

8、)方式2方式 2（初值自動(dòng)重裝的8位計(jì)數(shù)器） 計(jì)數(shù)初值：a28N=256-N第一章第一章 概述概述 (4)方式3 T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0 。此時(shí)T1無(wú)中斷可用。第一章第一章 概述概述 方式0：1-8192；方式1：1-65536；方式2：1-256；定時(shí)時(shí)間定時(shí)時(shí)間 t 計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N x 計(jì)數(shù)脈沖周期計(jì)數(shù)脈沖周期T計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N的取值范圍的取值范圍：計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N = 溢出時(shí)計(jì)數(shù)器值溢出時(shí)計(jì)數(shù)器值(2n) - 計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)初值x 計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)初值Ttxn 2第一章第一章 概述概述 定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化程序：確定工作方式（對(duì)TMOD賦值）計(jì)算初值（寫入TH0、TL0或TH1

9、、TL1）開中斷（對(duì)IE賦值）啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器（TR0或TR1置位）4. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例第一章第一章 概述概述 例：用T0的方式0產(chǎn)生10ms的定時(shí)，并使P1.0引腳上輸出周期為20ms的方波。采用中斷方式，設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為6 MHz。20ms第一章第一章 概述概述 解：1、計(jì)算計(jì)數(shù)初值X 晶振為6MHz，故機(jī)器周期T為2s。 Nt/ T 1010-3/210-6= 5000 a213500031920C78H 即應(yīng)將63H(高8位)送入TH0中，18H(低5位)送入TL0中. 2、求T0的方式控制字TMOD M1M0=00，GATE=0，C/T=0，所以TMOD設(shè)為00H.第一章第一章

10、 概述概述 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 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采用中斷方式：第一章第一章 概述概述 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#00H ;設(shè)置T0 LOOP: MOV TH0,#63H ；計(jì)數(shù)初值 MOV TL0,#18H MOV IE,

11、#00H ；禁止中斷 SETB TR0 ；啟動(dòng)定時(shí) JNB TF0,$ ；查詢計(jì)數(shù)溢出 CLR TF0 ；清溢出標(biāo)志 CPL P1.0 ；取反輸出 SJMP LOOP ；重復(fù)循環(huán) END 采用查詢方式：第一章第一章 概述概述 例：已知某生產(chǎn)線的傳送帶上不斷地有產(chǎn)品單向傳送, 產(chǎn)品之間有較大間隔。使用光電開關(guān)統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)品個(gè)數(shù)。 假定紅燈亮?xí)r停止統(tǒng)計(jì), 紅燈滅時(shí)才在上次統(tǒng)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)統(tǒng)計(jì), 試用單片機(jī)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器T1的方式1完成該項(xiàng)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)任務(wù)。 第一章第一章 概述概述 方式 1（16位計(jì)數(shù)器） GATE=1時(shí)， INT0=1、TR0=1時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)。 INT0=0停止計(jì)數(shù)。第一

12、章第一章 概述概述 (1) 初始化: TMOD=11010000B=0D0H （GATE=1, C/T=1, M0M1=01）(2) T1在方式1時(shí), 溢出產(chǎn)生中斷, 且計(jì)數(shù)器回零, 故在中斷服務(wù)程序中, 需用R0記錄中斷次數(shù), 以保護(hù)累積計(jì)數(shù)結(jié)果。 (3) 啟動(dòng)T1計(jì)數(shù), 開T1中斷。第一章第一章 概述概述 程序編寫: ORG 0000H AJMP START ; 復(fù)位入口 ORG 001BH AJMP T1INT ; T1中斷入口 ORG 0100H START: MOV TMOD, 0D0H ; 初始化程序 MOV TH1, 00H MOV TL1, 00H MOV R0, 00H ;

13、清中斷次數(shù)計(jì)數(shù)單元第一章第一章 概述概述 SETB ET1; 開T1中斷 SETB EA ; 開總中斷 SETB TR1 ; 啟動(dòng)T1 MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 調(diào)顯示子程序 ORG 0A00H T1INT: INC R0 ; 中斷服務(wù)子程序 RETI DISP: ; 顯示子程序 RET 第一章第一章 概述概述 例：用于外部中斷擴(kuò)展（P185）假設(shè)有一個(gè)用戶系統(tǒng)中已使用了兩個(gè)外部中斷源?，F(xiàn)要求再增加一個(gè)外部中斷源, 并由 P1.0 口輸出一個(gè) 5 Hz的方波（假設(shè)晶振頻率為 6 MHz）。 分析：T0 置于工作方式3，把 TL0 預(yù)置為 0FFH, 當(dāng)T0 端出現(xiàn)由1至0

14、 的負(fù)跳變時(shí), TL0 立即溢出, 申請(qǐng)中斷, 相當(dāng)于邊沿觸發(fā)的外部中斷源。 在方式3下, TH0 總是作 8 位定時(shí)器用, 可以靠它來(lái)控制由 P1.0 輸出的 5 kHz方波。 第第8章章 定時(shí)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器8.1 概述8.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理8.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制8.4 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展第一章第一章 概述概述 8.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展 一、一、8253的主要功能的主要功能具有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器；每個(gè)計(jì)數(shù)器都可按二進(jìn)制或BCD碼進(jìn)行計(jì)數(shù)；每個(gè)計(jì)數(shù)器有6種工作方式；第一章第一章 概述概述 1. 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖：8253的

15、內(nèi)部結(jié)構(gòu)2）緩沖器。8253與CPU數(shù)據(jù)總線連接的8位雙向三態(tài)緩沖器3）讀/寫邏輯。8253內(nèi)部操作的控制部分。讀數(shù)據(jù)由8253傳向CPU，寫數(shù)據(jù)由CPU傳向8253。4）控制寄存器。在8253初始化編程時(shí)，由CPU寫入控制字以決定計(jì)數(shù)器的工作方式。此寄存器只能寫入而不能讀出1）計(jì)數(shù)器0、1、2。三個(gè)獨(dú)立的16位可預(yù)置值的減1計(jì)數(shù)器第一章第一章 概述概述 CLK：輸入脈沖線，計(jì)數(shù)器就是對(duì)：輸入脈沖線，計(jì)數(shù)器就是對(duì)這個(gè)脈沖計(jì)數(shù)。這個(gè)脈沖計(jì)數(shù)。GATE：控制計(jì)數(shù)的啟動(dòng)、禁止。：控制計(jì)數(shù)的啟動(dòng)、禁止。OUT：輸出引腳，當(dāng)計(jì)數(shù)減到：輸出引腳，當(dāng)計(jì)數(shù)減到0時(shí)，時(shí)，該引腳有輸出。該引腳有輸出。2. 825

16、3外部引腳外部引腳第一章第一章 概述概述 3. 8253的控制字的控制字SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDD7D6D5D4D3D2D1D0BCD1二進(jìn)制二進(jìn)制0方式方式5101方式方式4001方式方式311方式方式201方式方式1100方式方式0000先讀寫低位字節(jié)先讀寫低位字節(jié)后讀寫高位字節(jié)后讀寫高位字節(jié)11只讀寫高位字節(jié)只讀寫高位字節(jié)01只讀寫低位字節(jié)只讀寫低位字節(jié)10計(jì)數(shù)器鎖存操作計(jì)數(shù)器鎖存操作00非法非法11計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器201計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器110計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器000第一章第一章 概述概述 例：設(shè)8253的端口地址是8000h-8003h，計(jì)數(shù)器1工作在方式0，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值

17、為4。寫出初始化程序。1.控制字為01010000B=50H。2.計(jì)數(shù)初值為4。3.初始化程序?yàn)椋?MOV DPTR，#8003H ;控制寄存器地址送DPTR MOV A,#50H ;設(shè)置控制字 MOVX DPTR,A ;送控制寄存器 MOV DPTR,#8001H ;T1計(jì)數(shù)器地址送DPTR MOV A,#4 ;設(shè)置計(jì)數(shù)初值 MOVX DPTR,A ;送計(jì)數(shù)器1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)第一章第一章 概述概述 4. 8253的工作方式的工作方式方式0 計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式方式1 可編程單拍脈沖方式方式2 頻率發(fā)生器（n分頻器）方式3 方波發(fā)生器方式4 軟件觸發(fā)選通工作方式方式5 硬件觸發(fā)選通工作方式第一章第一章

18、 概述概述 5. 8253的初始化編程的初始化編程 (1) 寫入每個(gè)計(jì)數(shù)器的控制字,規(guī)定計(jì)數(shù)器的工作方式； (2) 寫入計(jì)數(shù)初值。 若規(guī)定只寫低8位，則寫入的為計(jì)數(shù)值的低8位，高8位自動(dòng)置0； 若規(guī)定只寫高8位，則寫入的為計(jì)數(shù)值的高8位，低8位自動(dòng)置0； 若是16位計(jì)數(shù)值，則分兩次寫入，先寫入低8位，再寫入高8位。第一章第一章 概述概述 例：設(shè)8253計(jì)數(shù)器1工作于方式0，按BCD碼計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為400，端口地址為8000H-8003H。寫出8253的初始化程序。解：1）控制字為01110001B=71H。寫入控制寄存器，端口地址為8003H。2）計(jì)數(shù)初值為400，由于采用BCD碼計(jì)數(shù)，故按

19、BCD碼方式組成0400H，送入計(jì)數(shù)器1的數(shù)據(jù)端口，地址為8001H，16位數(shù)送兩次，先送低00H，再送高8位04H。第一章第一章 概述概述 3）初始化程序 MOV DPTR，#8003H MOV A,#71H MOVX DPTR，A ；把控制字寫入端口 MOV DPTR，#8001H MOV A，#00H MOVX DPTR，A ；先寫低8位計(jì)數(shù)值 MOV A，#04H MOVX DPTR，A ；然后寫高8位計(jì)數(shù)值第一章第一章 概述概述 1、重點(diǎn)掌握51系列單片機(jī)內(nèi)部2個(gè)16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器，有四種不同的工作方式。2、了解8253的功能、工作方式及應(yīng)用等。本章小結(jié)第一章第一章 概述概述 方式0

20、計(jì)完最后一個(gè)數(shù)時(shí)中斷當(dāng)CPU寫控制字之后，OUT輸出端變低，但計(jì)數(shù)器沒(méi)有賦予初值，也沒(méi)開始計(jì)數(shù)。要開始計(jì)數(shù)，GATE信號(hào)必須為高電平，并在寫入計(jì)數(shù)初值后，通道開始計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)過(guò)程中 OUT一直維持為低，直到計(jì)數(shù)到“0”時(shí)。OUT輸出變高。第一章第一章 概述概述 方式0的基本時(shí)序第一章第一章 概述概述 當(dāng)CPU寫控制字之后，輸出為高。當(dāng)CPU寫完計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，直到GATE的上升沿出現(xiàn)時(shí)，輸出OUT變低。因整個(gè)計(jì)數(shù)過(guò)程中，OUT都維持為低，直到計(jì)數(shù)到0，輸出為高，因此輸出為一個(gè)單拍脈沖。若外部再次啟動(dòng)GATE，則可以再產(chǎn)生一個(gè)單拍脈沖。方式1可編程的單拍脈沖第一章第一章 概述概述

21、方式1的基本時(shí)序GATE43210OUTPUT34210 CLKGATEOUTPUT234WRGATE上升沿后的上升沿后的下一個(gè)CLK脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)。GATE每啟動(dòng)一次，就重新開始計(jì)數(shù)。第一章第一章 概述概述 在計(jì)數(shù)過(guò)程中，若GATE變?yōu)榈碗娖剑Ｖ褂?jì)數(shù)，OUT保持為高電平。GATE恢復(fù)到高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器裝入初值重新開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到1時(shí)，輸出低電平，經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK周期，輸出恢復(fù)為高，且計(jì)數(shù)器自動(dòng)開始重新計(jì)數(shù)。方式2速率發(fā)生器第一章第一章 概述概述 方式2的基本時(shí)序4321 0(3)OUTGATEOUT CLKn=4n=3 0(4)3212100(3)3210(3)210(3)210WR當(dāng)GATE為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)停止。計(jì)數(shù)器自動(dòng)開始重新計(jì)數(shù)。第一章第一章 概述概述 方式3和方式2的輸出都是周期性的，主要區(qū)別：方式3輸出有一半時(shí)間為高，另一半時(shí)間為低。（1）當(dāng)計(jì)數(shù)值n為偶數(shù)時(shí)，輸出對(duì)稱方波，在前n/2計(jì)數(shù)值時(shí)輸出高電平，后n/2計(jì)數(shù)值時(shí)輸出低電平；（2）當(dāng)計(jì)數(shù)值n為奇數(shù)時(shí)，在前(n+1)/2計(jì)數(shù)值時(shí)輸出高