CPU外圍功能單元與IO接口技術實用

會計學1CPU外圍功能單元與IO接口技術實用第九章 CPU外圍功能單元與IO接口技術

9.2

80C51單片機定時/計數(shù)器第1頁/共34頁2023/1/173

在測控技術中，往往需要定時檢測某個參數(shù)，或按一定的時間間隔來進行某種控制。還有一些控制是按對某種事件的計數(shù)結果進行的。因此幾乎所有單片機內部都設置了定時/計數(shù)器。定時器/計數(shù)器工作方式靈活、編程簡單，對減輕CPU的負擔和簡化外圍電路都有很大好處。

9.3.1概述第2頁/共34頁2023/1/174

80C51等有兩個16位定時器/計數(shù)器T0，T1；80C52等單片機有三個16位定時器/計數(shù)器T0、T1和T2。部分產(chǎn)品還有用作看門狗的8位定時器T3。它們都可以用作定時器或外部事件計數(shù)器。第3頁/共34頁2023/1/175一、工作原理定時器/計數(shù)器實際上是加1計數(shù)器當它對外部事件進行計數(shù)時，由于頻率不固定，此時稱之為計數(shù)器；當它對內部固定頻率的機器周期進行計數(shù)時稱之為定時器。

+1計數(shù)器溢出中斷脈沖控制開關第4頁/共34頁2023/1/176計數(shù)原理從外部每輸入一個脈沖，計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器各位都為1時，再輸入一個脈沖，計數(shù)器各位全變?yōu)?，溢出，中斷標志置1（SFR中TCON的TF0、TF1），從而向CPU申請中斷。8位－256;13位－8192;16位－65536第5頁/共34頁2023/1/177

對外部脈沖計數(shù)時，當脈沖有一個高電平到低電平“1”－“0”跳變時，計數(shù)器加1，且在每個機器周期的S5P2采樣外部輸入，若前一個機器周期采樣值為1，后一個機器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。第6頁/共34頁2023/1/178

由于識別一個從1到0的負跳變信號需要兩個機器周期（24個振蕩周期），所以最高的計數(shù)頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的1/24；兩個輸入脈沖的最小間隔應不小于兩個機器周期。又因為一個機器周期對信號采樣一次，因此輸入信號的電平寬度至少應持續(xù)一個機器周期。第7頁/共34頁2023/1/179定時原理輸入脈沖不是外部脈沖源，而是一個晶體振蕩器的脈沖源。在計數(shù)器由預置計數(shù)值就可以算出從加1計數(shù)器啟動到計滿溢出所需的時間，即定時時間。第8頁/共34頁2023/1/1710對于16位計數(shù)器，最大定時時間是216個脈沖的時間。則定時時間:△T=(216－X)*TT：輸入脈沖周期，T=12/fμs(f為晶振頻率

1.2～12MHz)如為12MHz，則T＝1μsX：計數(shù)器初值（由程序輸入）第9頁/共34頁2023/1/1711

定時時間計算公式:△T=(216－X)*T例：對于12MHz晶體，T＝1μs，最大定時△T=65.536ms；對于6MHz晶體，T＝2μs，最大定時△T=131ms當要設置計數(shù)器初值時，使用公式：

X=216－△T/T第10頁/共34頁2023/1/1712例：系統(tǒng)時鐘頻率為12MHz，要產(chǎn)生1ms定時，求初值XT=12/12=1μs

若為16位計數(shù)器

X=216－1000/1=64536=0FC18H

若為13位計數(shù)器

X=213－1000/1=8192－1000=7192=1C18H

不能采用8位計數(shù)器第11頁/共34頁2023/1/17131.定時器/計數(shù)器T0、T1的內部結構9.3.2定時器/計數(shù)器T0、T1

第12頁/共34頁2023/1/17142.計數(shù)器T0、T1各有2個8位計數(shù)器，構成2個16位計數(shù)器

T0：TH0、TL0

T1：TH1、TL1不可以位尋址，只能按字節(jié)分兩條指令讀寫16位碼，而不能用一條指令讀寫雙字節(jié)。例：X初值為64536＝0FC18H

MOVTH0，#0FCHMOVTL0，#18H第13頁/共34頁2023/1/1715T0與T1有兩種功能：計數(shù)：

T0對應P3.4/T0管腳送入的脈沖計數(shù)；

T1對應P3.5/T1管腳送入的脈沖計數(shù)。定時：

每個機器周期使之加1，初值的大小決定定時時間的長短。第14頁/共34頁2023/1/1716復位值均是00HT0有4種工作方式：

方式0、方式1、方式2、方式3T1有3種工作方式：

方式0、方式1、方式2前3種工作方式完全相同其功能及工作方式由TMOD和TCON來決定第15頁/共34頁2023/1/17173.方式寄存器TMOD8位SFR，地址為89H不可位尋址低4位用于控制T0，高4位用于控制T1，含義相同。T1T0第16頁/共34頁2023/1/1718M1、M0：工作方式選擇位C/T：定時或計數(shù)功能選擇位

=1：外部計數(shù)工作方式，對P3.4、P3.5脈沖計數(shù)

=0：定時方式，每一個機器周期加1T1T0定時器/計數(shù)器工作方式1定時器/計數(shù)器工作方式3定時器/計數(shù)器工作方式2方式3時，定時器/計數(shù)器T1的結構簡圖

第17頁/共34頁2023/1/17193.定時/計數(shù)器控制寄存器TCON8位寄存器，可位尋址低4位用于外部中斷INT0、INT1控制高4位用于T0、T1控制位地址8F8E8D8C8B8A8988TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TR0TF0TR1TF1TR0：T0的運行控制位，置1時，允許T0開始計數(shù)。TF0：T0溢出標志，可以申請中斷。響應中斷時，硬件自動清零。TR1：T1的運行控制位，置1時，允許T1開始計數(shù)。TF1：T1溢出標志，可以申請中斷。響應中斷時，硬件自動清零。第18頁/共34頁2023/1/17204.定時/計數(shù)器T0和T1的工作方式定時器T0有四種工作方式：

方式0、方式1、方式2和方式3。定時器T1有三種工作方式：

方式0、方式1、方式2。兩者前3種工作方式相同。以T0為例講解。第19頁/共34頁2023/1/1721方式0：13位定時/計數(shù)器TMOD的M1、M0都寫入0TH0的8位和TL0的低5位組成13位加1計數(shù)器，TL0的低5位向TH0進位溢出值：213=8192=1FFFH+1溢出后，TF0=1，中斷申請

第20頁/共34頁2023/1/1722控制T0的啟動和停止：

GATE=0時，定時器的啟停僅由TRx控制

GATE=1時，定時器的啟停還受到INT引腳電平的控制。第21頁/共34頁2023/1/1723例：

f=12MHz，要產(chǎn)生1ms定時，求計數(shù)初值。

T=12/f=1μsX=213-1000/1=7192=

1C18H

=

0001110000011000B

取13位，低5位送TL0:

18H；

高8位送TH0：0EOH

MOVTH0，#0E0HMOVTL0，#18H第22頁/共34頁2023/1/1724方式1：16位定時/計數(shù)器TH0的8位和TL0的8位組成16位加1計數(shù)器最大計數(shù)脈沖個數(shù)：1～65536(216)

最長定時時間(晶振12MHz，T=1s)：

1s～65536×T=65.54ms溢出值：216＝65536＝0FFFFH+1方式1和方式0唯一不同的就是位數(shù)，其他控制方式和用法均相同。第23頁/共34頁2023/1/1725例：

f=12MHz，要產(chǎn)生1ms定時，求計數(shù)初值。

T=12/f=1μs

X=216-1000/1=64536=0FC18H

低8位送TL0：18H；高8位送TH0：0FCH

MOVTH0，#0FCHMOVTL0，#18H第24頁/共34頁2023/1/1726方式2：可自動重裝初值的8位定時/計數(shù)器與方式0和方式1不同處：只使用TL0做8位計數(shù)器，最大計數(shù)值255；最大定時時間(晶振12MHz時)：256sTH0為初值寄存器。當TL0計滿溢出時，置位TF0，并將TH0的內容（即時間常數(shù)初值）重新裝入TL0中。TH0中自身初值不變。用于需要重復定時和計數(shù)的場合。第25頁/共34頁2023/1/1727方式3：只適用于T0M0=M1=1，TL0、TH0各自是一個8位計數(shù)器。TL0：定時或計數(shù)，使用T0的控制位TF0、TR0TH0：只能定時，借用T1的控制位TF1、TR1如果將T1置為方式3，則將使T1停止計數(shù)，與清“0”TR1的效果相同。但是，此時T1仍可工作于方式0、1或2定時或計數(shù)，而TR1、TF1則被TH0占用，一般T1作為串口的波特率發(fā)生器，或不需要中斷的場合。第26頁/共34頁2023/1/1728例1：由P1.0輸出方波信號，周期為2ms，設fosc=12MHz。2ms解：每隔1ms改變一次P1.0的輸出狀態(tài)，即形成方波，用T0非門控方式1定時。計算時間常數(shù)：X=216-t/T =216–(1/1000)/10-6

=65536-1000 =64536=0FC18H第27頁/共34頁2023/1/1729

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 000BH

；T0中斷硬件入口地址

AJMP PT0INT

；跳到中斷服務程序

ORG 0030HMAIN：

MOV TMOD，#01H

；中斷方式

MOV TL0，#18H

；計數(shù)初值

MOV TH0，#0FCH

SETB EA

；開放總中斷

SETB ET0

；開放T0中斷

SETB TR0

；啟動定時器

HERE： SJMP HERE

；等待中斷，相當于執(zhí)行其它任務

PT0INT： MOV TL0，#18H

；中斷服務程序；置初值

MOV TH0，#0FCH

CPL P1.0

；取反，產(chǎn)生方波

RETI

；中斷返回第28頁/共34頁2023/1/1730例2：利用定時器方式2對外部脈沖計數(shù)，要求每計滿110次，將P1.0端取反。解：外部信號由T1引腳輸入，每發(fā)生一次負跳變計數(shù)器加1，每輸入110個脈沖，計數(shù)器發(fā)生溢出中斷，中斷服務程序將P1.0取反一次。T1計數(shù)方式2的方式字為：TMOD=60H。T0不用時，TMOD的低4位可任意，但不能使T0進入方式3，一般取0。

計算T1的計數(shù)初值：X=28–110=146=92H則TL1的初值為92H，重裝初值寄存器TH1=92H。第29頁/共34頁2023/1/1731程序清單：ORG0000HMAIN：MOVTMOD，#60H

；置T1方式2計數(shù)MOVTL1，#92H；賦初值MOVTH1，#92HMOVIE，#88H；定時器T1開中斷SETBTR1

；啟動計數(shù)器HERE：SJMPHERE

；等待中斷ORG001BH

；中斷服務程序入口CPLP1.0

；對P1.0取反RET1；中斷返回第30頁/共34頁2023/1/1732例3：利用T0門控位測試引腳上出現(xiàn)的正脈沖的寬度，并以機器周期數(shù)的形式顯示在顯示器上。解：根據(jù)要求