《定时器及应用》PPT课件.ppt

单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.1 定时器概述6.2 定时器的控制 6.3 定时器的四种模式及应用 6.4 思考题与习题,第六章 定时器及应用,6.1 定时器概述6.1.1 89C51定时器结构,有两个16位的定时器/计数器，即T0和T1。都是16位加1计数器。T0由两个8位特殊功能寄存器TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.1.2 89C51定时器,T0、T1都可由软件设置为 定时方式或计数方式。由TMOD和TCON所控制。采用加计数。加到0产生溢出，发出中断申请。定时工作方式：定时器计数89C51片内振荡器输出经12分频后的脉冲，即每个机器周期使定时器（T0或T1）的数值加1直至计满溢出。计数工作方式：通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数。当输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时计数器的值加1。定时器工作不占用CPU时间，除非定时器/计数器溢出，才能中断CPU的当前操作。定时器/计数器有四种工作模式。其中模式0-2对T0和T1是一样的，模式3对两者不同。当89C51采用12MHz晶振时，一个机器周期为1s，计数频率为1MHz。CPU检测一个1至0的跳变需要两个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的1/24。定时器不用时，不能进入模式3，一般取模式0。为了确保某个电平在变化之前被采样一次，要求电平保持时间至少是一个完整的机器周期。见P.132图6-2。,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.2 定时器的控制(TMOD、TCON)6.2.1 工作模式寄存器 TMOD,单片机原理及接口技术,2023/7/13,M1和M0操作模式控制位。,C/T=0，设置为定时方式。定时器计数89C51片内脉冲，即对机器周期计数。C/T=1，设置为计数方式。计数器的输入来自引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脉冲。,GATE门控位。GATE=0，只要用软件使TR0（或TR1）置1就可以启动定时器。GATE=1，只有INT0（或INT1）引脚为高电平且由软件使TR0（或TR1）置1时，才能启动定时器工作。TMOD不能位寻址。低半字节设置T0，高半字节设置T1。,C/T计数器/定时器方式选择位。,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.2.2 控制器寄存器 TCON,TF1T1溢出标志位。当T1溢出时，由硬件自动使中断触发器TF1置1，并向CPU申请中断。当CPU响应中断进入中断服务程序后，TF1被硬件自动清0。TF1也可以用软件清0。TF0T0溢出标志位。其功能和操作情况同TF1。TR1T1运行控制位。TR1=1,T1才可能工作；TR1=0,T1一定不工作。TR0(TCON.4)T0运行控制位。其功能和操作情况同TR1。IE1，IT1，IE0，IT0外部中断INT1，INT0请求及请求方式控制位。TCON除可字节寻址外，各位还可位寻址。,6.3 定时器的四种模式及应用 6.3.1 模式 1 及其应用,计数源：定时方式为机器周期；计数方式为T0引脚。计数开关：由TR0、（GATE+INT0引脚）控制。16位的定时器/计数器：TH0、TL0。记到零时发出中断申请，TF0=1。定时时间：t=(216T0初值)T。计数工作方式：(216T0初值)（个外部脉冲），T0初值一般为0。,单片机原理及接口技术,2023/7/13,例1：设晶振为12MHz，试计算定时器T0工作于模式1时的最大定时时间t。解：当T0处于工作模式1时，加1计数器为16位。定时时间为：t=(216T0初值)机器周期 机器周期=振荡周期 X 12=1uS。最大定时时间为“T0初值=0”时。所以：模式1最大定时时间：t=216 X 1uS=65.636 mS,单片机原理及接口技术,2023/7/13,三、模式 1 的应用举例,2023/7/13,解：1）确定T0初值：当T0处于工作模式1时，加1计数器为16位。定时时间：t=(216T0初值)机器周期 10ms=(216T0初值)2uS T0初值=65536-5000=60536=EC78H 即：（TH0）=ECH（高8位）（TL0）=78H（低8位）,单片机原理及接口技术,2023/7/13,2）确定TMOD的初值,例2：设定时器T0用于定时10ms，晶振为6MHz。试确定T0初值。并编写定时器T0初始化程序段。,模式0：M1M0=01，定时器方式：C/T=0，门控位不受INT0的影响：GATE=0，其余位：为 0。模式字为 TMOD=0000 0001 B=01HT1未用，填0。,3）编写T0的初始化程序段主程序：ORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#ECH MOV TL0,#78H SETB TR0,2023/7/13,例3：利用定时器T1在P1.0引脚产生一个50Hz的方波，由 P1.1输出。使用程序查询方式，fosc=6MHz。（分别采用查询方式和中断方式）。,（2）选择工作模式:TMOD=10H，即：M1M0=01，C/T=0，GATE=0，其余位为0。（3）计算10ms定时T1的初值 T=(216T1初值)210-6=1010-3 T1初值=65536-5000=60536=EC78H 即：（TH1）=ECH（高8位）（TL1）=78H（低8位）,单片机原理及接口技术,2023/7/13,解：1）确定定时器T1初值 方波周期 T=1/50=0.02s=20ms 用T1定时10ms,时间到P1.1引脚电平取反。,2023/7/13,（4）采用查询方式的程序程序清单：ORG 0000HLJMPMAINORG0080HMAIN：MOV TMOD,#10H MOV TL0,#78H MOV TH0,#ECHSETBP1.1 SETB TR0LP：JBC TF0，NEXT SJMP LPNEXT：MOV TL0,#78H MOV TH0,#ECH CPL P1.0 SJMP LP,单片机原理及接口技术,2023/7/13,（5）采用定时器溢出中断方式的程序 ORG 0000HRESET:AJMP MAIN ORG 000BH AJMP CTC0 ORG 0030H MAIN：MOV TMOD,#10H MOV TL0,#78H MOV TH0,#ECH SETB EA SETB ET0 SETB TR0 HERE：SJMP HERECTC0:MOV TL0,#78H MOV TH0,#ECH CPL P1.1 RETI,如占空比不同，如何处理？,例4：设定时器T0选择工作模式1的计数器工作方式，其计数器初值为FFFFH，问此时定时器T0的实际用途是什么？解：因其初值为FFFFH，只要T0引脚随机外来一脉冲即可溢出，向CPU申请中断，故这一内部中断源实质上已作为外部中断源使用。因此此时T0并不用于定时或计数。,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.3.2 模式 0 及其应用,模式0逻辑电路结构与模式1相似。模式0为13位计时器。TH0占高8位，其中TL0的高5位为整个13位的低5位。当TL0的高5位溢出时，向TH0进位；TH0溢出时，向中断标志TF0进位（硬件置位TF0），并申请中断。定时时间为：t=(213T0初值)振荡周期12用于计数工作方式时，计数长度为：L=(213T0初值)（个外部脉冲）。,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.3.3 模式 2 及其应用,单片机原理及接口技术,2023/7/13,一、模式 2 的逻辑电路结构该模式把TLX配置成可自动重装8位定时计数器，逻辑电路结构如图所示。TLX计数溢出时，TFX置1，而且还自动把THX中的内容重新装载到TLX中。TLX用作8位计数器，THX用以保存初值。在程序初始化时，TLX和THX由软件赋予相同的初值。用于定时方式时，定时时间为：t=(28TL0初值)T用于计数方式时，计数长度为：(28TL0初值)个外部脉冲该模式可省去软件中重装常数的语句，并可产生相当精确的定时时间，适合于作串行口波特率发生器。,三、模式 2 的应用举例,例5：当P3.4引脚（定时器T0的外部计数输入端）上的电平发生负跳变时，从P1.0输出一个500s的同步脉冲。用查询方式编程实现该功能，fosc=6MHz。（见P.136）,单片机原理及接口技术,2023/7/13,解：1.T0为计数方式：TMOD=0000 0110B=06H,高四位取0,GATE=0,M1M0=10,C/T=1 当P3.4引脚上的电平发生负跳变时，T0计数器加1，溢出标志TF0置1；2.改变T0为500s定时工作方式（C/T=0）：（TMOD）=02H 当T0引脚发生负跳变时，使P1.0输出为0。启动T0定时，500s定时时间到，使P1.0输出恢复高电平，T0又恢复外部事件计数方式。,3.程序清单:ORG0000HLJMPSTARTORG0080HSTART：MOVTMOD,#06H；设置T0为模式2,外部计数方式 MOV TL0,#0FFH；T0计数器初值 MOV TH0,#0FFH SETB TR0；启动T0计数 LOOP1:JBC TF0，PTFO1；TF0=1时转，且清TF0=0 SJMP LOOP1；等待T0溢出PTFO1：CLR TR0；停止计数 MOV TMOD,#02H；设置T0为模式2，定时方式 MOV TL0,#06H；送初值，定时500s MOV TH0,#06H CLR P1.0;P1.0清0 SETB TR0；启动定时500s LOOP2:JBC TF0,PTFO2；TF0=1时转并清TF0=0 SJMP LOOP2；等待T0溢出中断（定时时间到）PTFO2:SETB P1.0；P1.0置1 CLR TR0；停止定时SJMP START；转向开始，重新等待T0引脚的脉冲,单片机原理及接口技术,2023/7/13,例6-8完,例6：利用T1的模式2对外部信号计数。每计满100次，将 P1.0端取反。,解：（1）选择模式：T1计数方式模式2的TMOD=60H。（2）计算T1的计数初值：X=28 100=156=9CHORG0000HLJMPMAINORG 001BH；中断服务程序入口 LJMP T1_INTMAIN：MOV TMOD,#60H；设置T1为模式2,外部计数方式 MOV TL1,#9CH；T1计数器初值 MOV TH1,#9CH MOV IE，#88H;定时器开中断 SETB TR1；启动T1计数 HERE：SJMP HERE；等待中断 T1_INT:CPL P1.0 RETI,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.3.4 模式 3 及其应用,单片机原理及接口技术,2023/7/13,TL0可工作在定时/计数方式。其功能和操作与模式0、模式1相同（8位）。TH0占用T1的控制位TR1和中断标志TF1，其启动和关闭仅受TR1的控制。定时器T1无工作模式3状态。在T0用作模式3时，T1仍可设置为模式02。由于TR1和TF1被定时器TH0占用，T1定时的启停靠T1的C/T 控制。只能将输出送入串行口或用于不需要中断的场合。一般作波特率发生器。（见P.139图6-11）,一、模式 3 的逻辑电路结构TL0和TH0被分成两个相互独立的8位计数器。TL0：用原T0的资源，如C/T，GATE，TR0，TF0，T0（P3.4）引脚，INT0（P3.2）引脚。TH0：只可用作简单的内部定时功能。,6.3.5 综合应用举例,例7：设时钟频率为6MHz。编写利用T0产生1s定时的程序。解：（1）模式1定时时间最长，=65536 X 2ms=131.072ms。定时1s，选用模式1，每隔100ms中断一 次，中断10次从而达到1s的定时。（2）100ms定时器初值=(216X)12/(6 106)=10010-3 s X=15536=3CB0H TL0=0B0H，TH0=3CH,单片机原理及接口技术,2023/7/13,ORG0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP SERVE ORG 0080HMAIN:MOV SP,#60H MOV B，#0AH MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP$SERVE:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ B,LOOP CLR TR0LOOP:RETIEND,单片机原理及接口技术,6.4 思考题与习题,1、定时器模式2有什么特点？适用于什么应用场合？2、单片机用内部定时方法产生频率为100KHz等宽距形波，假定单片机的晶振频率为12MHz。请编程实现。3、89C51定时器有哪几种工作模式？有何区别？4、89C51单片机内部设有几个定时器/计数器？它们是由哪些特殊功能寄存器组成？5、定时器用作定时器时，其定时时间与哪些因素有关？作计数器时，对外界计数频率有何限制？,2023/7/13,6、简述定时器四种工作模式的特点，如何选择和设定？7、当定时器T0用作模式3时，由于TR1位已被T0占用，如何控制定时器T1的开启和关闭？8、以定时器/计数器进行外部事件计数。每计数1000个脉冲后，定时器T1转为定时工作方式。定时10ms后，又转为计数方式，如此循环不止。假定单片机晶振频率为6MHz，请使用模式1编程实现。9、一个定时器的定时时间有限，如何实现两个定时器的串行定时，以满足较长定时时间的要求？10、使用一个定时器，如何通过软、硬件结合的方法，实现较长时间的定时？,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.4 思考题与习题,11、89C51定时器作定时和计数时，其计数脉冲分别由谁提供？12、89C51定时器的门控制信号GATE设置为1时，定时器如何启动？13、已知89C51单片机的fosc=6MHz,请利用T0和P1.0输出矩形波。矩形波高电平宽50s，低电平宽300s.14、已知89C51单片机的fosc=12MHz,用T1定时。试编程由P1.0和P1.1引脚分别输出周期为 2ms和500s的方波。15、单片机8031的时钟频率为6MHz,若要求定时值分别为0.1ms,1ms,10ms,定时器0工作在模式0、模式1和模式2时，其定时器初值各应是多少？,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.4 思考题与习题,16、89C51单片机的定时器在何种设置下可提供三个8位计数器定时器？这时，定时器1可作为串行口波特率发生器。若波特率按9600b/s,4800b/s,2400b/s,1200b/s,600b/s,100b/s来考虑，则此时可选用的波特率是多少（允许存在一定误差）？设fosc=12MHz。17、试编制一段程序，功能为：当P1.2引脚的电平上跳时，对P1.1的输入脉冲进行计数；当P1.2引脚的电平下跳时，停止计数，并将计数值写入R6，R7。18、设fosc=6MHz。试编制一段程序，功能为：对定时器T0初始化，使之工作在模式2，产生200s定时，并用查询T0溢出标志的方法，控制 P1.0输出周期为2ms的方波。完,单片机原理及接口技术,2023/7/13,6.4 思考题与习题,