單片機原理與應用 第5章 定時器計數(shù)器

1、單片機原理與應用,北京交通大學電子信息工程學院自動化系 2017年1月,北京交通大學,2,第5章 定時器/計數(shù)器,本章主要內(nèi)容 定時/計數(shù)器的功能 與定時/計數(shù)器有關的寄存器 定時/計數(shù)器四種工作方式 定時器的應用,北京交通大學,3,本章要求：熟練掌握計數(shù)/定時編程方法,定時方法,軟件定時 硬件定時 可編程定時器定時,北京交通大學,4,TF1 TR1 TF0 TR0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0,TCON,TMOD,TH1 TL1 TH0 TL0,CPU,一、定時/計數(shù)器的功能,圖1定時/計數(shù)器與TMOD、TCON的結構框圖,共有兩個可編程的定時/計數(shù)器T0和T1

2、 都是十六位加法計數(shù)器結構，分別由TH0、TL0 和TH1、TL1四個8位計數(shù)器組成 每個定時計數(shù)器都具有定時和計數(shù)兩種功能,北京交通大學,5,圖 2 定時/計數(shù)器的結構框,北京交通大學,6,功能：對外來脈沖進行計數(shù) 外來計數(shù)脈沖加在單片機的兩個信號引腳T0（P3.4）T1(P3.5） 外部輸入的脈沖在負跳變時觸發(fā)計數(shù) 計數(shù)器在每個機器周期的S5P2期間采樣外部輸入信號。 若一個周期采樣值為1，下一個周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。 脈沖的頻率最高為振蕩頻率的1/24 外部輸入信號的高電平和低電平保持時間大于一個機器周期 計數(shù)器計滿回零，發(fā)中斷申請,1.計數(shù)功能,北京交通大學,7,2.定時功能

3、計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn) 計數(shù)脈沖：每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖。即計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。 根據(jù)計數(shù)器的預置值計算出定時時間。按定時時間的要求，計算出計數(shù)器的預置值。,北京交通大學,8,二、定時/計數(shù)器的方式和控制寄存器 1.定時器控制寄存器（TCON） 控制方式：外部中斷控制與定時控制。 定時控制功能： 定時器在溢出時，設定標志位(TFx) 控制定時器的運行或停止等(TRx),北京交通大學,9,定時控制寄存器（TCON）,（88H）,TF1 TR1TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88,INT0觸發(fā)方式 0:電平觸發(fā)(低) 1:邊沿觸

4、發(fā)(下跳沿),INT0請求標志 0：無請求(硬件置位或清除） 1：有請求,INT1觸發(fā) 請求標志,用于定時/計數(shù)器,位地址,外部中斷,北京交通大學,10,TF0(TF1):為T0(T1)定時器溢出中斷標志位 當T0(T1)計數(shù)溢出時,由硬件置位,并在允許中斷的情況下,發(fā)出中斷請求信號。 當CPU響應中斷轉(zhuǎn)向中斷服務程序（000BH，001BH）時,由硬件自動將該位清0。 TR0(TR1)：為T0(T1)運行控制位 當TR0(TR1)=1時啟動T0(T1); TR0(TR1)=0時關閉T0(T1) 該位由軟件進行設置。 復位時TCON清零,北京交通大學,11,2.定時器方式寄存器(TMOD),用

5、于控制兩個定時/計數(shù)器的工作方式 高4位定義T1,低4位定義T0, 字節(jié)地址為89H,格式:,GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0,T0,T1,GATE：門控位,GATE0，以運行控制位TRx啟動定時器 GATE1，啟動信號=TRxINTx,在沒有外中斷請求信號(INTx=1)才允許定時器啟動,北京交通大學,12,C/T：定時或計數(shù)方式選擇位: C/T0，定時工作方式; C/T1,計數(shù)工作方式。 M1M0：工作方式選擇位: M1M000 方式0：13位計數(shù)（TL0-4、TH0-7) M1M001方式1：16位計數(shù) M1M010方式2：8位計數(shù) 自動裝入計數(shù)器初值功能 M1

6、M011方式3：T0分為兩個8位計數(shù)器 TL0允許作為定時或計數(shù)方式 TH0只能作為定時方式,北京交通大學,13,三、定時/計數(shù)器工作方式 1.方式0 方式0工作邏輯結構圖。,12 分頻,fosc,C/T=0 C/T=1,TL1 TH1 (5位)(8位),TF1,中斷,T1,控 制,GATE INT1,+,TR1,1,軟件啟動方式,1/24fosc,1/12fosc,計數(shù)輸入,中斷,TF1 ET1 EA,北京交通大學,14,方式0是13位結構的工作方式，其計數(shù)器由 TH1的全8位和TL1的低5位構成。TL1的高3位棄之 不用。 計數(shù)方式:計數(shù)值的范圍為：1-8192（213） 定時方式:定時時

7、間T的計算公式為： 啟動的條件是： （TRx=1)AND(GATE=1 OR INTx=1),2000H,T(213計數(shù)初值x)晶振周期12 或 T(213計數(shù)初值x)機器周期 機器周期=12/晶振頻率=12*晶振周期,北京交通大學,15,方式0應用舉例 設單片機晶振頻率fosc=6MHz，使用定時器1以方式0產(chǎn)生周期為500us的方波，并由P1.0輸出。以查詢或中斷方式完成。 解：計算定時初值x 欲產(chǎn)生500us的方波,在P1.0端以250us為周期交替輸出高低電平即可實現(xiàn)。為此,定時時間應為250us。晶振為6MHz,則1個機器周期為(12/6)2us。 則: (213x）*2uS250u

8、S x80671111110000011B(2000H-7DH) 即: TH10FCH，TL103H。,北京交通大學,16,步驟：,TMOD初始化,工作方式選擇 計數(shù)器初值計算 置位EA使CPU開中斷 置位ETx允許C/T中斷 置位TRx啟動計數(shù),北京交通大學,17, TMOD初始化 定時器1，M1M0=00H（方式0） C/T=0（定時） GATE0（以軟件啟動定時器） 不用的位設定為0 TMOD為初始化00H。 TCON寄存器的TR1位來啟動（1） 或停止（0）定時器,北京交通大學,18,程序設計 查詢方式: MOV TMOD,#00H ；T1工作在方式0 SETB TR1 ；啟動T1工作

9、 LOOP: MOV TL1,#03H MOV TH1,#0FCH ；置定時初值 WAIT: JNB TF1,WAIT ；定時未到，循環(huán)等待 CLR TF1 ；定時到，清TF1 CPL P1.0 ；由P1.0輸出，信號取反 SJMP LOOP ；循環(huán)輸出方波,北京交通大學,19,中斷方式: ORG 8000H MOV TMOD,#00H ;T1工作在方式0 MOV TL1,#03H MOV TH1,#0FCH ;置定時初值 SETB EA ;開中斷 SETB ET1 ;允許T1中斷 LOOP: SETB TR1 ;啟動T1工作 WAIT: SJMP WAIT ;等待中斷 AJMP LOOP O

10、RG 001BH ;T1中斷入口 LJMP SUB ;跳至中斷服務程序SUB ORG 8100H ;中斷服務程序 SUB1: CPL P1.0 ;輸出信號取反 MOV TL1,#03H MOV TH1,#0FCH ;重置定時初值 RETI ;中斷返回,北京交通大學,20,2.方式1 其邏輯電路和工作情況與方式完全相同。所不同的只是組成計數(shù)器的位數(shù)為16位。,計數(shù)值的范圍為： 1-65536（216） 定時時間的計算公式與方式0類似。即:,TL1,TH1,TF1,計數(shù)輸入,7 0 7 0,T(216計數(shù)初值x)晶振周期12 或 T(216計數(shù)初值x)機器周期,北京交通大學,21,12 分頻,fo

11、sc,C/T=0 C/T=1,TL0 (8位),TF0,TR0,控 制,GATE INT0,+,TR0,TH0 (8位),重裝入,中斷,3.方式2 工作方式2邏輯結構如圖。,北京交通大學,22,該方式把16位計數(shù)器分為兩部分 既以TL1作計數(shù)器 以TH1作預置計數(shù)器 初始化計數(shù)初值分別裝入TL1和TH1中 當計數(shù)溢出后，由預置寄存器TH1， 以硬件方法自動給計數(shù)器TL1重新加載 最大計數(shù)值只能到256，適用于循環(huán)定時或循環(huán)計數(shù)應用,方式2具有自動重新加載功能，即自動加載計數(shù)初值,北京交通大學,23,方式2應用舉例 設單片機晶振頻率fosc=6MHz，使用T0以方式2產(chǎn)生周期為200us的方波，

12、并由P1.0輸出。 以查詢或中斷方式完成 解： 計算計數(shù)初值x,晶振為6MHz，則1個機器周期為2us。則： （28x）2100，x206CEH 即 TH00CEH，TL00CEH。,TMOD寄存器初始化 定時器0 M1M0=10H（方式2） C/T=0（定時） GATE0 （以軟件啟動定時器） 不用的位設定為0 最后得TMOD應初始化為02H。,北京交通大學,24,北京交通大學,25, 用TCON寄存器的TR0位來啟動（1）或停止（0）定時器。 程序設計(查詢方式): MOV TMOD,#02H ；T0工作在方式2 MOV TL0,#0CEH MOV TH0,#0CEH ；置定時初值 SET

13、B TR0 ；啟動T0工作 WAIT: JNB TF0,WAIT ；定時未到, 循環(huán)等待 CLR TF0 ；定時到，清TF0 CPL P1.0 ；由P1.0輸出，信號取反 SJMP WAIT ；循環(huán)輸出方波,北京交通大學,26,中斷方式: MOV TMOD,#02H ；T0工作在方式2 MOV TL0,#0CEH MOV TH0,#0CEH ；置計數(shù)初值 SETB EA ; 開中斷 SETB ET0 ; 允許T0中斷 LOOP: SETB TR0 ；啟動T0工作 WAIT: SJMP $ ；等待中斷 CLR TF0 ；計數(shù)溢出標志位TF0清0 AJMP LOOP ORG 000BH ;中斷服務

14、程序 CPL P1.0 ;由P1.0輸出，信號取反 RETI ;中斷返回,北京交通大學,27,TH0 (8位),TF1,T0,控制,GATE INT0,+,TR0,C/T=0 C/T=1,1/12fosc,1/12fosc TR1,中斷,TL0 (8位),TF0,控制,中斷,4. 方式3,計數(shù)/定時,定時,北京交通大學,28,工作在方式3下的T0 T被拆成兩個獨立的8位計數(shù)器。 1.TL0既可以作計數(shù)器使用，又可以作定時器使用，其功能和操作方式與方式或方式1完全相同。 2.TH0只能作8位定時器使用，并占用了T的中斷資源TR1和TF1。,北京交通大學,29,工作在方式3下的T1 如果T已工作在

15、方式3下: T1只能工作在方式02下，用于任何不需要中斷控制的場合 用作串行口的波特率發(fā)生器 通常只有當T1用作串行口的波特率發(fā)生器時： T0才被定義為方式，以增加一個8位計數(shù)器。 T1設定工作方式2、計數(shù)器初值，T1便可自動運 如停止計數(shù)：只需送入一個把它設為方式3的控制字即可,這時T1直接把溢出標志TF1送給串行口,北京交通大學,30,四、定時器的應用,定時器門控位GATE的應用: 當GATE=1時，定時器的啟動受外部INTx的控制。 在TRx=1時，若INTx=1，則啟動計數(shù)； 若INTx=0，則停止計數(shù)。 應用：測試外部脈沖的寬度。,北京交通大學,31,12 分頻,fosc,C/T=0

16、 C/T=1,TL1 TH1 (8位)(8位),TF1,中斷,T1,控 制,GATE INT1,+,TR1,1,軟件啟動方式,1/24fosc,1/12fosc,計數(shù)輸入,中斷,TF1 ET1 EA,例：設被測脈沖由P3.3輸入，利用T1測試正脈沖的寬度。設fosc=12MHz，將測試結果存放在內(nèi)部RAM的40H，41H單元中。,北京交通大學,32,四、定時器的應用,分析： 測試時，1.檢測INT1端由低變高時， TR1=1啟動計數(shù)；,P3.3 (INT1),置TR1=1 啟動計數(shù),停止計數(shù),2. INT1再次變低時，計數(shù)停止，此時的計數(shù)值即為被測正脈沖的寬度。 3.由于T1工作于方式1，所以

17、可測最大脈寬為65536uS(fosc=12MHz)； 4.由于外部脈寬的最高頻率為fosc/24，所以，測試值的合理范圍是2-65536x2。,北京交通大學,33,四、定時器的應用,ORG 300H START：MOV TMOD，#90H ；GATE=1 ，T1方式1 MOV TL1，#00H ;從零開始計數(shù) MOV TH1，#00H MOV R0，#40H ；置數(shù)據(jù)指針 DONE：JNB P3.3，DONE ；等INT1變高 SETB TR1 ；啟動計數(shù) DONE1：JB P3.3，DONE1 ；等INT1變低,北京交通大學,34,四、定時器的應用,CLR TR1 ；停止計數(shù) MOV A，

18、TH1 ；存結果 MOV R0，A INC R0 MOV A，TL1； MOV R0，A END,北京交通大學,35,練習題,編程實現(xiàn)利用定時器T1產(chǎn)生一個50Hz的方波，由P1.3輸出，設晶體振蕩器頻率為12MHz。,北京交通大學,36,作業(yè) P118: 2, 9,北京交通大學,37,ORG 8000H START:MOV TMOD,#09H ;GATE=1,方式1，定時 MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H WAIT1:JB P3.2,WAIT1 SETB TR0 WAIT2:JNB P3.2,WAIT2 WAIT3:JB P3.2,WAIT3 CLR TR0 MOV R0,TL0 MOV R1,TH0 SJMP $,習題： 1.利用T0門控GATE測量INT0引腳出現(xiàn)的脈沖寬度 脈寬=計數(shù)值X機器周期 設T0方式1，GATE=1,TR0=1，計數(shù)初值=00H,INT0 (P3.2),計數(shù),停止,北京交通大學,38,2.設重復周期大于1ms的低頻脈沖信號從T0（P3.4)輸入。要求P3.4每發(fā)生一次負跳變時，P1.0,P1.1輸出如下波形. 設晶振為6MHz,P3.4 (T0),P1.0,P1.1,500US,1ms,方法：T0方式2計數(shù)，初值為FFH。當T