第4章 51單片機(jī)對時間的控制.

1、第五章第五章 51單片機(jī)對時間的控制單片機(jī)對時間的控制1、軟件定時2、可編程定時匯編語言可實現(xiàn)精確定時匯編語言可實現(xiàn)精確定時1、晶振電路、晶振電路 圖中X1表示一個晶體振蕩器，我們單片機(jī)時鐘的值就由它的選值決定。假設(shè)使用的振蕩值為12MHZ那么它能產(chǎn)生的頻率信號就為12MHZ。 單片機(jī)不能直接運(yùn)用12MHZ的時鐘信號，單片機(jī)內(nèi)部晶振信號進(jìn)行12分頻，分頻后的頻率信號就為機(jī)器信號。假如用12M晶振的話，51單片機(jī)的時鐘周器為：1（12MHZ12）=1s。如果晶振選擇6M的話，機(jī)器周期就為2s。DELAYL: MOV R5,#255LOOP: NOP NOP DJNZ R5, LOOPRET一個短

2、的延時子程序一個短的延時子程序這個子程序最大所用的時間為：1+（1+1+2）255+2=1023s 較長時間的定時程序較長時間的定時程序 DELAYL: LOOP2: MOV R5,# time1LOOP1: MOV R6,# time2 NOP NOPDJNZ R6,LOOP1 DJNZ R5,LOOP2RET 這段程序的延時時間：（1+1+2）time2+2+1 time1+2 +1DELAY1S: ;軟件延時子程序 MOV R4,#4LOOP3: MOV R5,#255LOOP2: MOV R6,#245LOOP1: NOP NOP DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R5,LOOP2

3、 DJNZ R4,LOOP3RET 1秒延時子程序秒延時子程序 C語言實現(xiàn)延時子程序語言實現(xiàn)延時子程序 void Delay500ms( )unsigned char i,j,k; for(i=200;i0;i-) for(j=20;j0;j-) for(k=250;k0;k-);可編程定時可編程定時 （定時器控制）（定時器控制） 單片機(jī)定時的方法有：硬件定時、軟件定時、可編程定時。硬件定時是由硬件電路構(gòu)成，本書著重講軟件編程，就不再介紹。軟件定時就是我們在本章第一節(jié)所學(xué)，主要依靠循環(huán)程序進(jìn)行時間的延遲，軟件定時控制精確，但是占用CPU的開銷，在延時的過程中，無法在進(jìn)行其他操作。而可編程定時是

4、通過單片機(jī)自帶的定時器完成，對CPU的消耗不大，而在本節(jié)重點(diǎn)介紹單片機(jī)的可編程定時器。51單片機(jī)定時單片機(jī)定時/計數(shù)器計數(shù)器 51單片機(jī)共有兩個可編程的定時器/計數(shù)器，分別稱為定時/計數(shù)器0和定時/計數(shù)器1。它們都是16位的加法計數(shù)結(jié)構(gòu)。（1）計數(shù)功能：是對外部脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。51單片機(jī)P3.4和P3.5的第二功能T0、T1就是計數(shù)脈沖的輸入端，如圖4-21所示。外部輸入的脈沖在負(fù)跳變，也就是下降沿有效，計1次數(shù)，計數(shù)器寄存器自動加1，需要注意一點(diǎn)：脈沖頻率不能高于晶振頻率的1/24。（2）定時功能：定時功能也是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的。不過這兒的計數(shù)脈沖來自于單片機(jī)的內(nèi)部，每個機(jī)器周期產(chǎn)生

5、一個計數(shù)脈沖。機(jī)器頻率是晶振頻率的1/12。如果選用12MHZ晶振的話，則計數(shù)頻率就為1MHZ。也就是說，如果我們開啟定時器，則每過1s，計數(shù)器就自動加1。這樣就可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間了。定時器定時器/計數(shù)器相關(guān)寄存器計數(shù)器相關(guān)寄存器 （1）定時器）定時器0數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 定時器/計數(shù)器0是個16位的定時計數(shù)器，分別有兩個8位的數(shù)據(jù)寄存器構(gòu)成。TH0在內(nèi)部RAM高128單元的地址為8CH， TL0為8AH。它們既可以合并為一個使用，又可以單獨(dú)使用。不管怎樣，它們的計數(shù)值都是向上遞增的，計數(shù)一次，它們的值加1。（2）定時器）定時器1數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 定時器/計數(shù)器1同樣也是個16

6、位的定時計數(shù)器，分別有兩個8位的數(shù)據(jù)寄存器構(gòu)成。TH0在內(nèi)部RAM高128單元的地址為：8DH, TL0為8BH。它們既可以合并為一個使用，又可以單獨(dú)使用。同樣，它們的計數(shù)值都是向上遞增的。（3）定時器控制寄存器）定時器控制寄存器TCON（88H） TF0和和TF1計數(shù)溢出標(biāo)志位計數(shù)溢出標(biāo)志位 當(dāng)計數(shù)器計數(shù)溢出（計滿）時，該位置“1”。例如，當(dāng)定時器0作為一個16定時計數(shù)器時，也就是TH0和TL0合并為一個16位數(shù)據(jù)寄存器，當(dāng)計數(shù)達(dá)到最大狀態(tài)65535，如表4-5所示。如果再計一個數(shù)，就會產(chǎn)生溢出，此時標(biāo)志位TF0被置為1，而TH0和TL0都被清零。 TR1和和TR0定時器運(yùn)行控制位定時器運(yùn)行

7、控制位 TR0(TR1)=0，停止定時器/計數(shù)器的工作。 TR0(TR1)=1，開啟定時器/計數(shù)器的。（4）中斷允許控制寄存器）中斷允許控制寄存器IE（0A8H）在第3章講過了三個控制位：EA、EX1、EX0。其中EA：為總的中斷允許控制位ET1、ET0定時/計數(shù)中斷控制位ET1=0，禁止定時/計數(shù)1中斷；ET1=1，允許定時/計數(shù)1中斷ET0=0，禁止定時/計數(shù)0中斷；ET0=1，允許定時/計數(shù)0中斷（5）定時計數(shù)工作方式控制寄存器TMOD（89H） GATE門控位門控位 GATE=0，運(yùn)行控制位TR來啟動定時器。 GATE=1，以外中斷請求信號（INT1或INT0）啟動定時器。 C/T定時

8、方式或計數(shù)方式選擇位定時方式或計數(shù)方式選擇位 C/T=0，定時工作方式。 C/T=1，計數(shù)工作方式。 M1 M0工作方式選擇位工作方式選擇位定時工作方式定時工作方式0 方式0是13位計數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，假設(shè)當(dāng)前讓定時器/計數(shù)器1處于工作方式0。其中計數(shù)器由TH1的全部8位和TL1的低5位構(gòu)成 在定時工作1，16位寄存器TH1和TL1只用13位，由TH1的8位和TL1的低5位組成。當(dāng)TL1的低5位計數(shù)溢出時，向TH1進(jìn)位。而TH1計數(shù)溢出時，則向中斷標(biāo)志位TF1進(jìn)位（即硬件將TF1置1），并請求中斷?？赏ㄟ^查詢TF1是否置“1”或考察中斷是否發(fā)生來判定定時器T1的操作完成與否。下面的描述以定時/

9、計數(shù)器1為準(zhǔn)： 當(dāng)C/T=0時，為定時工作模式，開關(guān)接到振蕩器的12分頻器輸出，計數(shù)器對機(jī)器周期脈沖計數(shù)。其定時時間為：(213-計數(shù)初值)機(jī)器周期 例如：若晶振頻率為12MHz，則機(jī)器周期為1s。則最長的定時時間為：(213-0)1s=8191s當(dāng)C/T=1時，為計數(shù)工作模式，開關(guān)與外部引腳T1(P3.5)接通，計數(shù)器對來自外部引腳的輸入脈沖計數(shù)，當(dāng)外部信號發(fā)生負(fù)跳變時計數(shù)器自動加1。 當(dāng)GATE=0時，“或門”輸出恒為1，“與門”的輸出信號K由TR1決定，定時器不受INT1輸入電平的影響，由TR1直接控制定時器的啟動和停止。TR1=1；定時/計數(shù)啟動；TR1=0；定時/計數(shù)停止； 當(dāng)GAT

10、E=1時，“與門”的輸出信號K由INT1輸入電平和TR1位的狀態(tài)一起決定，當(dāng)且僅當(dāng)TR1=1且INT1=1(高電平)時，計數(shù)啟動；否則，計數(shù)停止。工作方式工作方式0、實例、實例1寄存器設(shè)定寄存器設(shè)定 （1）計數(shù)初值設(shè)置）計數(shù)初值設(shè)置 想要產(chǎn)生500s周期的方波信號，就需要在P1.0每隔250s，電平翻轉(zhuǎn)一次。所以定時時間為250s，我們需要給定時數(shù)據(jù)寄存器賦初值，讓它能在要求的時間內(nèi)溢出，以判斷是否翻轉(zhuǎn)P1.0的電平。將這個初值設(shè)為X，則： (213-X) 1s=250s X=213-125=7942= 1111100000110B 。因為使用的是定時器0，所以此數(shù)值高8位放入TH0，TH0的

11、值為0F8H；低5位的值放入TL0,TL0的值06H。 （2）定時工作方式選擇）定時工作方式選擇 利用寄存器TMOD設(shè)定定時/計數(shù)工作方式, TMOD設(shè)置的值為00H。（3）中斷關(guān)閉）中斷關(guān)閉 由于我們采用查詢方式，所以中斷全部關(guān)閉，IE的值為00H 工作方式工作方式0、實例、實例2 本實例，利用定時器1的計數(shù)功能來計算方波脈沖的個數(shù)，定時器0依舊產(chǎn)生500s的方波信號，不過采用的是中斷方式實現(xiàn) ，計數(shù)1的脈沖就來自于定時器0產(chǎn)生的方波信號 工作方式工作方式0、實例、實例2寄存器設(shè)定寄存器設(shè)定 （1）定時計數(shù)工作方式）定時計數(shù)工作方式TMOD （2） 計數(shù)器計數(shù)器1計數(shù)初值設(shè)定計數(shù)初值設(shè)定 計

12、數(shù)器1計數(shù)10次就中斷，我們同樣將計數(shù)初值設(shè)為X，那么： 213-X=10，X=8182=1FF6H=1111111110110B 其中高8位放入TH1，TH1的值為0FFH；低5位的值放入TL1,TL1的值16H。 （3） 中斷開關(guān)設(shè)置中斷開關(guān)設(shè)置EA在本例程中，需要同時開啟定時/計數(shù)0、定時/計數(shù)1、總中斷開關(guān)。 （4） 中斷優(yōu)先級設(shè)定中斷優(yōu)先級設(shè)定IP 將PT1設(shè)置為1，PT0設(shè)置為0。表示定時器1的中斷優(yōu)先級高于定時器0，如果當(dāng)程序執(zhí)行在定時器0中斷服務(wù)程序中，計數(shù)器1中斷發(fā)生，則打斷定時器0的中斷服務(wù)程序，當(dāng)計數(shù)器1的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行中斷服務(wù)程序0的內(nèi)容，這就實現(xiàn)了中斷

13、的嵌套。 中斷源向量地址定時計數(shù)器 0（TF0）000BH0012H定時計數(shù)器 1（TF1）001BH0022H定時計數(shù)中斷響應(yīng)地址 C51 中斷序號 定時工作方式定時工作方式1 當(dāng)工作方式控制寄存器控制位M1、M0=01，定時/計數(shù)器所在的工作方式為工作方式1，假設(shè)我們使用定時器0，則定時數(shù)據(jù)寄存器就是由TH0的全部8位和TL0全部8位組成。其邏輯電路和工作情況和方式0是完全相同的，所不同的只是組成計數(shù)器的位數(shù)。當(dāng)處于計數(shù)方式時：計數(shù)值的范圍為：0216（65536）。當(dāng)采用定時方式時：定時時間的計算為：（216-計數(shù)初值）機(jī)器周期假設(shè)選用的晶振為12MHZ時，機(jī)器周期為:1s則最長的定時時

14、間為：（216-0）1s=65536s65.54ms0.066s最小的定時時間為： 216-（216-1）1s=1s實例設(shè)計方案實例設(shè)計方案 在本節(jié)，采用可編程定時的方法實現(xiàn)流水燈功能，采用方式1最大的定時時間也僅為65.54ms，而前面我們采用軟件延時的流水燈，延時的時間為1s，貌似不可行。 但如果讓定時器采取多次定時的方法呢？設(shè)置一次定時的時間為50 ms，讓它連續(xù)重復(fù)20次這樣的過程，不就可以達(dá)到要求了嗎？在定時中斷中，設(shè)置一個計數(shù)變量，每發(fā)生一次中斷，計數(shù)變量就自動加1，直到這個計數(shù)變量達(dá)到20，我們置位循環(huán)移位標(biāo)志位。當(dāng)循環(huán)移位標(biāo)志位為1時，此時流水燈循環(huán)一次，再將循環(huán)移位標(biāo)志位置0

15、。重復(fù)這樣的過程，就達(dá)到流水燈的效果 工作方式工作方式1、寄存器設(shè)定、寄存器設(shè)定（1）定時計數(shù)工作方式）定時計數(shù)工作方式TMOD （2）定時器）定時器0計數(shù)初值設(shè)定計數(shù)初值設(shè)定 想要產(chǎn)生50ms定時時間長度，設(shè)定時器的初值為X，同樣選用12MHZ晶振頻率。則： (216-X) 1s=50ms=50000s X=216-125=15536= 3CB0H 。因為使用定時器0，所以將此數(shù)值高8位放入TH0，TH0的值為3CH，低8位的值放入TL0,TL0的值0B0H。（3）中斷開關(guān)）中斷開關(guān)IE定時工作方式定時工作方式2 這是定時/計數(shù)器1在工作方式2下的邏輯圖，定時/計數(shù)器0同樣也是如此。TH1作

16、為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TL1計數(shù)溢出時，在置“1”溢出標(biāo)志TF1的同時，還自動的將TH1中的初值送至TL1，使TL1從初值開始重新計數(shù)。 方式0和方式1用于循環(huán)重復(fù)定時或計數(shù)時，在每次計數(shù)器溢出后，計數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器被清零。若要進(jìn)行新一輪的計數(shù)，就得重新裝入計數(shù)初值。這樣一來不僅造成編程麻煩，而且影響定時精度。而方式2具有初值自動裝入的功能，避免了這個缺點(diǎn)，可實現(xiàn)精確的定時。方式2只是8位計數(shù)器，定時時間短、計數(shù)范圍小。其定時時間為：(28-初值)機(jī)器周期若晶振頻率為12MHz，則最長的定時時間為：(28-0)1s=256s =0.256ms 實例功能設(shè)想實例功能設(shè)想 同時運(yùn)用定時器0和定時器1。定時

17、/計數(shù)器0用的是定時功能，運(yùn)用定時器0制作一個高精度的信號發(fā)生器，產(chǎn)生200s的方波信號。而定時/計數(shù)器1充當(dāng)一個脈沖計數(shù)器的功能，用P0、P2端口電平指示器來顯示脈沖個數(shù)。（1）定時計數(shù)工作方式）定時計數(shù)工作方式TMOD （2）定時器）定時器0計數(shù)初值設(shè)定計數(shù)初值設(shè)定 想讓單片機(jī)P1.0輸出周期為200s的方波脈沖。則定時器0的定時時間為100s。使用12M晶振，則機(jī)器周期為1s。我們設(shè)計數(shù)初值為x，則：(28-X)1s =100s X=156=9CH。則TH0和TL0都設(shè)定為9CH。實例寄存器設(shè)定實例寄存器設(shè)定（3）計數(shù)器）計數(shù)器1計數(shù)初值設(shè)定計數(shù)初值設(shè)定在工作方式2之下，計數(shù)最大值為28

18、=256, 這個計數(shù)值不是很大，所以我們將計數(shù)初值設(shè)定為0，讓它從0開始計數(shù)，則TH1和TL1都設(shè)定為0。（4）中斷開關(guān)設(shè)置（）中斷開關(guān)設(shè)置（IE） （5）中斷優(yōu)先級設(shè)置（）中斷優(yōu)先級設(shè)置（IP） 定時工作方式定時工作方式3 定時/計數(shù)0在方式3時被拆成兩個獨(dú)立的8位計數(shù)器：TH0和TL0。 TL0使用定時/計數(shù)0的狀態(tài)控制位C/T、GATE、TR0、INT0，它既可以工作在定時方式，也可以工作在計數(shù)方式。而TH0被固定為一個8位定時器（不能作外部計數(shù)模式），并使用定時器定時/計數(shù)1的狀態(tài)控制位TR1，同時占用定時器T1的中斷請求源TF1。此時，定時器TH0的啟動或停止只受TR1控制。TR1=1時，啟動TH0的計數(shù)；TR1=0時，停止TH0的計數(shù)。實例規(guī)劃實例規(guī)劃 通過第3章的學(xué)習(xí)，我們知道51單片機(jī)只有兩個外中斷，在應(yīng)用系統(tǒng)中可能會有外中斷不夠用的情況，這時候計數(shù)器往往能充當(dāng)一個外中斷角色。實現(xiàn)的方法非常的簡單，將定時/計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)模式，將計數(shù)初值設(shè)定為總計數(shù)值，這樣再來一次脈沖信號，計數(shù)器就會溢出，繼而進(jìn)入中斷。假設(shè)我們選