單片機(jī)第七章

單片機(jī)第七章1第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用1．計(jì)數(shù)功能：生產(chǎn)線上產(chǎn)品計(jì)數(shù)。每個(gè)產(chǎn)品通過得到一個(gè)脈沖信號，計(jì)數(shù)器記錄脈沖個(gè)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與設(shè)定值相等，啟動包裝機(jī)器。檢測轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈發(fā)出一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器記錄一秒時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)，顯示轉(zhuǎn)速。2．定時(shí)功能：用于實(shí)時(shí)控制，定時(shí)采樣、定時(shí)啟動等。當(dāng)前時(shí)間與設(shè)定時(shí)間值相等，執(zhí)行規(guī)定操作。2第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月定時(shí)/計(jì)數(shù)的方法

實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，比較方便的辦法是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。也可以采用下面三種方法：軟件定時(shí)：軟件定時(shí)不占用硬件資源，但占用了CPU時(shí)間，降低了CPU的利用率。時(shí)基電路定時(shí)：例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。但在硬件連接好以后，定時(shí)值與定時(shí)范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改，即不可編程?？删幊绦酒〞r(shí)：這種定時(shí)芯片的定時(shí)值及定時(shí)范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時(shí)功能強(qiáng)，使用靈活。在單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器不夠用時(shí)，可以考慮進(jìn)行擴(kuò)展。3第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理

一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON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。

4第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)工作的時(shí)間概念振蕩周期:也稱時(shí)鐘周期,是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號的振蕩源的周期。機(jī)器周期:一個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)狀態(tài)周期S1~S6,也就是12個(gè)時(shí)鐘周期。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi),CPU可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作。定時(shí)概念定時(shí)源、初始值、計(jì)數(shù)方向。容量、溢出。5第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理

加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示設(shè)定時(shí)間到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿?？梢?，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。

6第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對內(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）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期T就是定時(shí)時(shí)間t

，t=N×T。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到高電平輸入，而下一周期又采樣到低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2s。

7第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

7.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制

80C51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用于控制其啟動和中斷申請。一、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。每位意義…8第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月GATE：門控位。GATE＝0時(shí)，用軟件啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作（使TCON中的TR0或TR1為1）；GATA＝1時(shí)，由軟件和硬件聯(lián)合啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作（外部中斷引腳為高電平）?？蓳?jù)此測量脈寬。

:定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。為0時(shí)選擇定時(shí)模式；為1時(shí)選擇計(jì)數(shù)模式。M1M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式。9第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月T1停止，也可工作，具體見后…10第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中斷。TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動和中斷申請。TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF1的狀態(tài)。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)，T1開始工作；TR1置0時(shí)，T1停止工作。還需考慮GATE的功能。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運(yùn)行控制位，其功能與TR1類同。11第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、計(jì)數(shù)寄存器TH、TL定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器，高字節(jié)TH，低字節(jié)TL。計(jì)數(shù)的初始值保存其中。12第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

7.3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式

一、方式0（已不使用）

方式0為13位計(jì)數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0溢出時(shí)，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求。13第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、方式1（常用）

方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

定時(shí)器的初值還可以采用計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)直接取補(bǔ)法獲得。如：MOVTH0，#high（﹣5000）

TH0=（﹣5000）>>8；14第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、方式2方式2為自動重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。

工作方式2特別適合精確的時(shí)間控制，信號發(fā)生器；串口通信。計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

15第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、方式3（T0對T1有影響）方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，T1處于方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)；但仍可選其它方式工作/串口。T0在方式3時(shí)分為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0，TL0正常工作，TH0只能定時(shí)，借用TR1和TF1。16第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月五、80C52具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2T2的控制寄存器為T2CON和T2MOD17第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

7.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展

利用計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為滿程，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到外部計(jì)數(shù)引腳。當(dāng)該引腳輸入一個(gè)下降沿信號時(shí)，計(jì)數(shù)器便加1，并產(chǎn)生溢出中斷。外部信號加1計(jì)數(shù)－>溢出－>中斷18第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

例，利用T0擴(kuò)展一個(gè)外部中斷源。設(shè)置T0為方式2工作，TH0、TL0的初值均為0FFH，允許中斷。其初始化程序如下：

TMOD=0x06;00000110置T0為計(jì)數(shù)器方式2 TL0=0x0FF;計(jì)數(shù)初值為滿程

TH0=0x0FF TR0=1；啟動T0工作 ET0=1；允許T0中斷 EA=1；CPU開中斷19第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用初始化程序需完成如下準(zhǔn)備：1確定T0和T1的工作方式，對TMOD賦值。2計(jì)算初值,并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1。X=2n-N=2n-t/T=2n-t×f3使TR0或TR1置位，啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。中斷方式時(shí)，則對IE賦值，開放中斷。注意：T0和T1對號入座。20第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用結(jié)合I/O口產(chǎn)生脈沖波形；測量外接信號的頻率和（正）脈寬；延時(shí)；串行通信等。21第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用實(shí)例22第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎(chǔ)知識初始化步驟：1確定T0和T1的工作方式，對TMOD賦值。2計(jì)算初值,并寫入TH0、TL0或TH1、TL1。X=2n-N=2n-t/T=2n-t×f簡便方法：取補(bǔ)數(shù)：MOVTH0，#high（﹣5000）

TH0=（﹣5000）>>8；3使TR0或TR1置位，啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。中斷方式時(shí)，需對IE賦值，開放中斷。并有中斷服務(wù)程序。23第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用舉例結(jié)合I/O口產(chǎn)生方波，結(jié)合D/A產(chǎn)生任意脈沖波形；測量外接信號的頻率和正脈寬；延時(shí)；串行通信等。一.產(chǎn)生方波，可采用中斷和查詢方式（清除TF）。重點(diǎn)選擇定時(shí)方式1和2（包括軟件擴(kuò)展）。提示：忽略方式0的例子。24第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)生方波信號實(shí)例例，從P1.0管腳上輸出脈沖波形，高電平持續(xù)時(shí)間為5ms，低電平持續(xù)時(shí)間為12ms（設(shè)單片機(jī)的時(shí)鐘晶體為12MHz）。

算法：循環(huán)結(jié)構(gòu)，先定時(shí)5ms，P1.0腳輸出高電平；5ms定時(shí)到后，從P1.0腳上輸出低電平，再定時(shí)12ms，12ms定時(shí)到后，又回到5ms的定時(shí)循環(huán)工作。查詢方式必須清除標(biāo)志。初值：N5=5000/1=5000，N12=12000/1=12000。25第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月查詢源程序ORG0000HCALLT0init;調(diào)用T0初始化子函數(shù)LOOP:SETBP1.0;輸出高電平MOVTH0,#high(-5000);T0送定時(shí)5ms初值MOVTL0,#low(-5000)JNBTF0,$;等5ms的定時(shí)到

CLRTF0 ;時(shí)間到清TF0標(biāo)志位

CLRP1.0;將P1.0置為低電平

MOVTH0,#high(-12000);送定時(shí)12ms初值

MOVTL0,#low(-12000)JNBTF0,$;等待12ms的定時(shí)到

CLRTF0 ;時(shí)間到清TF0標(biāo)志位AJMPLOOPT0init:MOVTMOD,#01H;T0方式1定時(shí)SETBTR0 ;啟動T0工作RETEND

開始送高電平,定時(shí)5ms時(shí)間到清標(biāo)志送低電平,定時(shí)12msYN時(shí)間到清標(biāo)志YN定時(shí)初始化26第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月C51查詢源程序#include<at89x52.h>voidT0init(void){P1_0=1;TMOD=0x01;//T0方式1定時(shí)

TH0=0xec;//給定時(shí)器T0送5ms初值

TL0=0x78;TR0=1;//啟動T0工作}

voidmain(void){T0init();//調(diào)用T0初始化子函數(shù)while(1){while(TF0==0);//等5ms的定時(shí)到

TF0=0;

P1_0=0;TR0=0;

TH0=0xd1;TL0=0x20;TR0=1;while(TF0==0);//等12ms的定時(shí)到

TF0=0;P1_0=1;TR0=0;

TH0=0xec;TL0=0x78;TR0=1;}}27第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月中斷源程序ORG0000HAJMPMAINORG001BHAJMPT1PRGMAIN:MOVR0,#1;R0=0定時(shí)5msR0=1定時(shí)12msT1init:SETBP1.0;P1.0位置高M(jìn)OVTMOD,#10H;T1方式1定時(shí)MOVTH1,#0ECH;給定時(shí)器T1送5ms初值MOVTL1,#78HSETBET1;允許T1中斷

SETBEA;開中斷SETBTR1;啟動T1工作SJMP$;等待中斷T1PRG:CJNER0,#0,LP1SETBP1.0;R=0將P1.0置高M(jìn)OVTH1,#0ECH;T1送定時(shí)5ms初值MOVTL1,#78HMOVR0,#1;下一次中斷定時(shí)12msAJMPLP2LP1:CLRP1.0;R=1將P1.0置為低電平MOVTH1,#0D1H ;T1送定時(shí)12ms初值MOVTL1,#20HMOVR0,#0;下一次中斷定時(shí)5msLP2:RETIEND修改定時(shí)值中斷開始返回主開始5ms定時(shí)保存定時(shí)值等待送高電平,定時(shí)5msNY送高電平,定時(shí)5ms28第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月C51中斷源程序#include<at89x52.h>biti=0;//位變量i=0定時(shí)5msi=1定時(shí)12msvoidmain(void){TMOD=0x10;//T1方式1定時(shí)

TH1=0xec;//給定時(shí)器T1送5ms初值

TL1=0x78;P1_0=1;ET1=1;//允許T1中斷

EA=1;//開中斷

TR1=1;//啟動T1工作while(1);//等待定時(shí)中斷}voidT1PRG(void)interrupt3{i=~i;//位變量取反if(i){P1_0=0;//產(chǎn)生12ms低電平TH1=0xd1;//i=1送定時(shí)12ms的初值

TL1=0x20;}else{P1_0=1;//產(chǎn)生5ms高電平TH1=0xec;//i=0送定時(shí)5ms的初值

TL1=0x78;}}29第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二.測量頻率（速率）例，外部信號接到T1（P3.5）管腳，測量其速率，結(jié)果保存在30H和31H單元（低高字節(jié)）。已知：單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘為6MHz，被測信號速率在500-65536/分鐘范圍內(nèi)。分析：T0用于定時(shí)，產(chǎn)生120ms，測量T1的計(jì)數(shù)結(jié)果，擴(kuò)大500倍得到每分鐘的轉(zhuǎn)速。循環(huán)結(jié)構(gòu)。初值：N120=120ms/2us=60000（教材P166的-6000錯(cuò)誤）30第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月源程序ORG0000HMOVTMOD,#51H;T0模式1定時(shí),T1模式1計(jì)數(shù)start:MOVTL0,#low(-60000);送定時(shí)120ms的初值MOVTH0,#high(-60000)MOVTH1,#0;T1的計(jì)數(shù)器清0MOVTL1,#0SETBTR0 ;啟動T0定時(shí)

SETBTR1 ;啟動T1計(jì)數(shù)JNBTF0,$ ;等待T0120ms的定時(shí)到CLRTF0;清除TF0標(biāo)志位CLRTR0;停止T0定時(shí)CLRTR1;停止T1計(jì)數(shù)

MOV30H,TL1;將低8位放入30H中MOV31H,TH1;將高8位放入31H中AJMPstartEND開始設(shè)置定時(shí)和計(jì)數(shù)方式時(shí)間到清標(biāo)志,停止計(jì)數(shù)YNT1計(jì)數(shù)清0T0定時(shí)120ms啟動定時(shí),計(jì)數(shù)保存計(jì)數(shù)結(jié)果31第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月C51源程序#include<at89x52.h>voidinit(void){TMOD=0x51;//T0方式1定時(shí)，T1模式1計(jì)數(shù)TL0=-60000;TH0=(-60000)>>8;TL1=0;TH1=0;TR0=1;TR1=1;}

voidmain(void){unsignedcharx,y;init();//調(diào)用初始化子函數(shù)while(1){while(TF0==0);//等待T0120ms的定時(shí)到

TF0=0;//清除TF0標(biāo)志位TR0=0;//停止T0定時(shí)TR1=0;//停止T1計(jì)數(shù)

x=TH1;//將高8位放入x中y=TL1;//將低8位放入y中TL0=-60000;TH0=(-60000)>>8;TL1=0;//T1的計(jì)數(shù)器清0TH1=0;TR0=1;//啟動T0工作

TR1=1;//啟動T1工作

}}32第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三.測量正脈沖寬度例，脈沖信號接在單片機(jī)的INT0（P3.2）引腳，測其正脈沖寬度，結(jié)果以機(jī)器周期數(shù)的形式存放在單片機(jī)RAM中的30H（低8位）和31H（高8位）兩個(gè)單元中。單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz。分析：被測信號作為T0的門控信號，T0設(shè)置為定時(shí)器，初值為0。在INT0為低時(shí)取結(jié)果并準(zhǔn)備下次測量。取數(shù)準(zhǔn)備計(jì)數(shù)取數(shù)準(zhǔn)備33第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月源程序ORG0000HMOVTMOD,#09h;T0方式1定時(shí)GATE=1MOVTH0,#0;給定時(shí)器T0送初值MOVTL0,#0JBP3.2,$;將檢測到的第一個(gè)高電平放棄Loop:SETBTR0 ;啟動T0工作JNBP3.2,$;等待下一個(gè)高電平來

JBP3.2,$;等待高電平結(jié)束

CLRTR0;停止T0計(jì)數(shù)

MOV30H,TL0;將計(jì)數(shù)值的低8位放入30H中MOV31H,TH0;計(jì)數(shù)值的高8位放入31H中MOVTH0,#0;給定時(shí)器T0送初值MOVTL0,#0AJMPLOOPEND開始設(shè)置門控定時(shí)方式定時(shí)清0等待低電平定時(shí)清0啟動定時(shí)保存定時(shí)結(jié)果等待高,低電平停止定時(shí)34第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月C51源程序#include<at89x52.h>voidmain(void){TMOD=0x09;//T0模式1內(nèi)部時(shí)鐘GATE＝1TH0=0; //給定時(shí)器T0送初值TL0=0;while(P3_2==1);//將檢測到的第一個(gè)高電平放棄while(1){TR0=1; //啟動T0工作

while(P3_2==0);//等待下一個(gè)高電平來

while(P3_2==1);//等待高電平結(jié)束

TR0=0;//高電平結(jié)束，立即停止T0計(jì)數(shù)

y=TL0;//將計(jì)數(shù)值的低8位放入y中x=TH0;//將計(jì)數(shù)值的高8位放入x中TH0=0;//給定時(shí)器T0送初值TL0=0;}}35第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四.長時(shí)間精確定時(shí)方法例，在P3.1管腳輸出100ms周期的脈沖信號。單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz。分析：選擇方式2，機(jī)器周期為1us，一個(gè)定時(shí)器的最長定時(shí)時(shí)間為256us?？捎糜布〞r(shí)250us結(jié)合軟件計(jì)數(shù)200次的方法擴(kuò)展設(shè)定時(shí)間為50ms。36第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月源程序ORG0000HMOVTMOD,#02h;T0方式2定時(shí)MOVTH0,#-250;給定時(shí)器T