高中信息技術(shù)課件：定時器(共19張PPT)

1、定時器5.3 80C51的定時的定時/計數(shù)器計數(shù)器 實現(xiàn)定時功能，實現(xiàn)定時功能，比較方便的辦法是利用單比較方便的辦法是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時片機(jī)內(nèi)部的定時/計數(shù)器計數(shù)器。也可以采用下面三。也可以采用下面三種方法：種方法：v軟件定時軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了時間，降低了CPU的利用率。的利用率。v采用時基電路定時采用時基電路定時：例如采用：例如采用555電路，外接必要電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時電路。的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時電路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能由軟但在硬件連接好以

2、后，定時值與定時范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改，即不可編程。件進(jìn)行控制和修改，即不可編程。v采用可編程芯片定時采用可編程芯片定時：這種定時芯片的定時值及：這種定時芯片的定時值及定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時功能強(qiáng)，使用靈活。在單片機(jī)的定時時功能強(qiáng)，使用靈活。在單片機(jī)的定時/計數(shù)器不夠計數(shù)器不夠用時，可以考慮進(jìn)行擴(kuò)展。用時，可以考慮進(jìn)行擴(kuò)展。5.3.1 5.3.1 定時定時/ /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 一、定時一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時定時/計數(shù)器的實質(zhì)是加計數(shù)器的實質(zhì)是加1計數(shù)器（計數(shù)器（16位），由

3、高位），由高8位和低位和低8位兩個寄存器組成。位兩個寄存器組成。TMOD是定時是定時/計數(shù)器的工作方式寄存計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志的啟動和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。 二、定時二、定時/計數(shù)器的工作原理計數(shù)器的工作原理 加加1計數(shù)器計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源,一個是由一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個分頻后送來；一個是是T0或或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖計數(shù)器加

4、計數(shù)器加1，當(dāng)加到計數(shù)器為全，當(dāng)加到計數(shù)器為全1時，再輸入一個脈時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中中TF0或或TF1置置1，向，向CPU發(fā)出中斷請求（定時發(fā)出中斷請求（定時/計數(shù)計數(shù)器中斷允許時）。如果定時器中斷允許時）。如果定時/計數(shù)器工作于定時模計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。則表示計數(shù)值已滿。 可見，由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是加可見，由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是加1計數(shù)器的計數(shù)值計數(shù)器的計數(shù)值。 v設(shè)置為定時器模式時設(shè)置為定

5、時器模式時，加，加1計數(shù)器是對內(nèi)部機(jī)器周期計數(shù)器是對內(nèi)部機(jī)器周期計數(shù)（計數(shù)（1個機(jī)器周期等于個機(jī)器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的為晶振頻率的1/12）。）。計數(shù)值計數(shù)值N乘以機(jī)器周期乘以機(jī)器周期Tcy就就是定時時間是定時時間t 。v設(shè)置為設(shè)置為計數(shù)器模式時計數(shù)器模式時，外部事件計數(shù)脈沖由，外部事件計數(shù)脈沖由T0或或T1引腳輸入到計數(shù)器。在每個機(jī)器周期的引腳輸入到計數(shù)器。在每個機(jī)器周期的S5P2期間采期間采樣樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加而下一周期又采樣到一低電

6、平時，則計數(shù)器加1，更，更新的計數(shù)值在下一個機(jī)器周期的新的計數(shù)值在下一個機(jī)器周期的S3P1期間裝入計數(shù)期間裝入計數(shù)器。由于檢測一個從器。由于檢測一個從1到到0的下降沿需要的下降沿需要2個機(jī)器周期，個機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機(jī)器周期。當(dāng)因此要求被采樣的電平至少要維持一個機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為晶振頻率為12MHz時時，最高計數(shù)頻率不超過，最高計數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于即計數(shù)脈沖的周期要大于2 s。 5.3.2 定時定時/計數(shù)器的控制計數(shù)器的控制 80C51單片機(jī)定時單片機(jī)定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。能寄存器控制。T

7、MOD用于設(shè)置其工作方式；用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷申請。用于控制其啟動和中斷申請。一、工作方式寄存器一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時用于設(shè)置定時/計數(shù)器的計數(shù)器的工作方式，低四位用于工作方式，低四位用于T0，高四位用于，高四位用于T1。其格式。其格式如下：如下：GATE：門控位。：門控位。GATE0時，只要用軟件使時，只要用軟件使TCON中的中的TR0或或TR1為為1，就可以啟動定時，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；計數(shù)器工作；GATA1時，時，要用軟件使要用軟件使TR0或或TR1為為1，同時外部中斷引腳或也為高電，同時外部中斷引

8、腳或也為高電平時，才能啟動定時平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。即此時定時器的啟動條計數(shù)器工作。即此時定時器的啟動條件，加上了或引腳為高電平這一條件。件，加上了或引腳為高電平這一條件。 :定時定時/計數(shù)模式選擇位。計數(shù)模式選擇位。 0為定時模式；為定時模式； =1為計數(shù)模式。為計數(shù)模式。M1M0：工作方式設(shè)置位。定時：工作方式設(shè)置位。定時/計數(shù)器有四種工作方式，計數(shù)器有四種工作方式，由由M1M0進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)行設(shè)置。C /TC/TC/T 二、控制寄存器二、控制寄存器TCON TCON的低的低4位用于控制外部中斷位用于控制外部中斷,已在前面介紹。已在前面介紹。TCON的高的高4位用于位用于控制定時控

9、制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：vTF1（TCON.7）：）：T1溢出中斷請求標(biāo)志位。溢出中斷請求標(biāo)志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自計數(shù)溢出時由硬件自動置動置TF1為為1。CPU響應(yīng)中斷后響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動清由硬件自動清0。T1工作時，工作時，CPU可隨時查詢可隨時查詢TF1的狀態(tài)。所以，的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標(biāo)志。可用作查詢測試的標(biāo)志。TF1也可也可以用軟件置以用軟件置1或清或清0，同硬件置，同硬件置1或清或清0的效果一樣。的效果一樣。vTR1（TCON.6）：）：T1運行控制位。運行控制位。TR1置置1時，時，T1開始工作；

10、開始工作；TR1置置0時，時，T1停止工作。停止工作。TR1由軟件置由軟件置1或清或清0。所以，用軟件可控制定時。所以，用軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動與停止。計數(shù)器的啟動與停止。vTF0（TCON.5）：）：T0溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。類同。vTR0（TCON.4）：）：T0運行控制位，其功能與運行控制位，其功能與TR1類同。類同。 5.3.3 定時定時/計數(shù)器的工作方式計數(shù)器的工作方式 一、方式一、方式0 方式方式0為為13位計數(shù)位計數(shù)，由，由TL0的低的低5位（高位（高3位未用）和位未用）和TH0的的8位組成。位組成。TL0的低的低5位溢出時向位

11、溢出時向TH0進(jìn)位，進(jìn)位，TH0溢出時，溢出時，置位置位TCON中的中的TF0標(biāo)志，向標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求。發(fā)出中斷請求。定時器模式時定時器模式時有有:Nt/ Tcy 計數(shù)初值計算的公式為：計數(shù)初值計算的公式為：定時器的初值還可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補(bǔ)法獲得定時器的初值還可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補(bǔ)法獲得。計數(shù)模式時，計數(shù)脈沖是計數(shù)模式時，計數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。引腳上的外部脈沖。13X=2 -N門控位門控位GATE具有特殊的作用。當(dāng)具有特殊的作用。當(dāng)GATE=0時，經(jīng)反相后使時，經(jīng)反相后使或門輸出為或門輸出為1，此時僅由，此時僅由TR0控制與門的開啟，與門輸出控制與門的開啟，與門輸出

12、1時，控制開關(guān)接通，計數(shù)開始；時，控制開關(guān)接通，計數(shù)開始；當(dāng)當(dāng)GATE=1時時，由外中斷引，由外中斷引腳信號控制或門的輸出，此時控制腳信號控制或門的輸出，此時控制與門的開啟由外中斷引與門的開啟由外中斷引腳信號和腳信號和TR0共同控制共同控制。當(dāng)。當(dāng)TR0=1時，外中斷引腳信號引腳時，外中斷引腳信號引腳的的高電平啟動計數(shù)高電平啟動計數(shù)，外中斷引腳信號引腳的，外中斷引腳信號引腳的低電平停止計低電平停止計數(shù)數(shù)。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。 16X=2 -N二、方式二、方式1 方式方式1的計數(shù)位數(shù)是的計數(shù)位數(shù)是16位，由位，由TL0作為低作為

13、低8位、位、TH0作為高作為高8位，組成了位，組成了16位加位加1計數(shù)器計數(shù)器 。計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為：計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為： 8X=2 -N三、方式三、方式2 方式方式2為自動重裝初值的為自動重裝初值的8位計數(shù)方式。位計數(shù)方式。 工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。 計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為： 四、方式四、方式3 方式方式3只適用于定時只適用于定時/計數(shù)器計數(shù)器T0，定時器定時器T1處于方式處于方式3時相當(dāng)時相當(dāng)于于TR1=0，停止計數(shù)。，停止計數(shù)。 工作方式工作方式3將將T0分成為兩個獨立的分成為兩個獨立的8位計數(shù)器位計數(shù)器TL0和和TH

14、0 。 5.3.4 定時定時/計數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展計數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展 擴(kuò)展方法是，將定時擴(kuò)展方法是，將定時/計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)器方式，計數(shù)初值計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)器方式，計數(shù)初值設(shè)定為滿程，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到定時設(shè)定為滿程，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到定時/計數(shù)器的外部計數(shù)器的外部計數(shù)引腳。從該引腳輸入一個下降沿信號，計數(shù)器加計數(shù)引腳。從該引腳輸入一個下降沿信號，計數(shù)器加1后便產(chǎn)后便產(chǎn)生定時生定時/計數(shù)器溢出中斷。計數(shù)器溢出中斷。例如，利用例如，利用T0擴(kuò)展一個外部中斷源。將擴(kuò)展一個外部中斷源。將T0設(shè)置為計數(shù)器方設(shè)置為計數(shù)器方式，按方式式，按方式2工作，工作，TH0、TL0的初值均為的初值

15、均為0FFH，T0允許中允許中斷，斷，CPU開放中斷。開放中斷。其初始化程序如下：其初始化程序如下： MOV TMOD，#06H ；置；置T0為計數(shù)器方式為計數(shù)器方式2 MOV TL0，#0FFH ；置計數(shù)初值；置計數(shù)初值 MOV TH0，#0FFH SETB TR0 ；啟動；啟動T0工作工作 SETB EA ；CPU開中斷開中斷 SETB ET0 ；允許；允許T0中斷中斷 5.3.5 定時定時/計數(shù)器應(yīng)用舉例計數(shù)器應(yīng)用舉例 初始化程序應(yīng)完成如下工作：初始化程序應(yīng)完成如下工作：v對對TMOD賦值，以確定賦值，以確定T0和和T1的工作方式。的工作方式。v計算初值計算初值,并將其寫入并將其寫入TH

16、0、TL0或或TH1、TL1。v中斷方式時，則對中斷方式時，則對IE賦值，開放中斷。賦值，開放中斷。v使使TR0或或TR1置位，啟動定時置位，啟動定時/計數(shù)器定時或計數(shù)。計數(shù)器定時或計數(shù)。 例例 利用定時利用定時/計數(shù)器計數(shù)器T0的方式的方式1，產(chǎn)生，產(chǎn)生10ms的定時，的定時，并使并使P1.0引腳上輸出周期為引腳上輸出周期為20ms的方波，采用中的方波，采用中斷方式，設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率為斷方式，設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率為12 MHz。解：解：1、計算計數(shù)初值、計算計數(shù)初值X：由于晶振為由于晶振為12 MHz，所以機(jī)器周期，所以機(jī)器周期Tcy為為1 s。所以：所以：Nt/ Tcy 10103/1106100

17、00X655361000055536D8F0H即應(yīng)將即應(yīng)將D8H送入送入TH0中，中，F(xiàn)0H送入送入TL0中中 2、求、求T0的方式控制字的方式控制字TMOD： M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制，可取方式控制字為字為01H； ORG 0000H LJMP MAIN ；跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH ；T0的中斷入口地址 LJMP DVT0 ；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#01H ；置T0工作于方式1 MOV TH0，#0D8H ；裝入計數(shù)初值 MOV TL0，#0F0H SETB ET0 ；T0開中斷 SETB EA ；CPU開中斷

18、 SETB TR0 ；啟動T0 SJMP $ ；等待中斷 DVT0：CPL P1.0 ；P1.0取反輸出 MOV TH0，#0D8H ；重新裝入計數(shù)值 MOV TL0，#0F0H RETI ；中斷返回 END思考題及習(xí)題思考題及習(xí)題1、80C51有幾個中斷源？各中斷標(biāo)志是如何產(chǎn)生的？又是如有幾個中斷源？各中斷標(biāo)志是如何產(chǎn)生的？又是如何復(fù)位的？何復(fù)位的？CPU響應(yīng)各中斷時，其中斷入口地址是多少？響應(yīng)各中斷時，其中斷入口地址是多少？2、某系統(tǒng)有三個外部中斷源、某系統(tǒng)有三個外部中斷源1、2、3，當(dāng)某一中斷源變低電，當(dāng)某一中斷源變低電平時便要求平時便要求CPU處理，它們的優(yōu)先處理次序由高到低為處理，它

19、們的優(yōu)先處理次序由高到低為3、2、1，處理程序的入口地址分別為，處理程序的入口地址分別為2000H、2100H、2200H。試。試編寫主程序及中斷服務(wù)程序（轉(zhuǎn)至相應(yīng)的入口即可）。編寫主程序及中斷服務(wù)程序（轉(zhuǎn)至相應(yīng)的入口即可）。3、外部中斷源有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種觸發(fā)方式，這兩種、外部中斷源有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種觸發(fā)方式，這兩種觸發(fā)方式所產(chǎn)生的中斷過程有何不同？怎樣設(shè)定？觸發(fā)方式所產(chǎn)生的中斷過程有何不同？怎樣設(shè)定？4、定時、定時/計數(shù)器工作于定時和計數(shù)方式時有何異同點？計數(shù)器工作于定時和計數(shù)方式時有何異同點？5、定時、定時/計數(shù)器的計數(shù)器的4種工作方式各有何特點？種工作方式各有何特點？6、要求定時、要求定時/計數(shù)器的運行控制完全由計數(shù)器的運行控制完全由TR1、TR0確定和完全確定和完全由、高低電平控制時，其初始化編程應(yīng)作何處理？由、高低電平控制時，其初始化編程應(yīng)