单片机AT89S52定时器计数器.ppt

1,第8章 定时器/计数器,第一节 概述第二节 模式0、模式1及其应用第三节 模式2及其应用第四节 模式3及其应用第五节 定时器/计数器2,2,第一节 概述,回忆8051结构特点：由单一内部总线连接各功能模块，通过特殊功能寄存器（SFR）集中控制。嵌入式结构，不同型号引脚定义和SFR定义有所不同，因此，从两个方面来认识和掌握某一个功能模块。相关引脚功能相关SFR功能,4,两个16位定时计数器，最大计数范围：0000-FFFFH。相关的SFR：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1。相关引脚：T0、T1、INT0、INT1。4种工作方式。,8051定时器/计数器概况,5,T0、T1相关引脚,T0、T1：计数脉冲输入，定时方式时不用，作I/OINT0、INT1：与定时器运行控制有关，也可以无关，可编程设定,6,T0、T1相关SFR,7,定时器/计数器原理,8,定时功能：对固定频率的机器周期计数,每个机器周期定时器加1，计数速率=Fosc/12计数功能：对外部引脚（T0和T1）上的负跳变计数，每产生 一个负跳变，计数器加1，要求高低电平均要大 于1Tm,计数速率Fosc/24,9,以N位计数器构为核心，要解决以下问题：（1）、何时控制启动、停止计数？（2）、如何控制定时还是计数？（3）、如何控制定时/计数的长短？（4）、如何用查询或中断管理溢出事件？,10,GATE 选通门:GATE=0时,只要TRx=1,计数器就开始工作；GATE=1时,只有INTx脚和TRx同时为“1”时,计数器才开始工作.主要用于测量INTx脚上高电平脉冲的宽度.C/T 计数/定时方式选择位:C/T=1时,计数方式.即计数器的计数脉冲来自T0或T1引脚的外部事件.C/T=0时:定时方式,计数脉冲来自内部振荡频率fosc的12分频.,模式寄存器TMOD(SFR的地址:89H，不可按位寻址),11,M1、M0 模式选择:分别对应四种模式.M1 M0=00,方式0：13位定时计数器M1 M0=01,方式1：16位定时计数器M1 M0=10,方式2：自动重装入的8位定时计数器M1 M0=11,方式3：T0成为两个独立的8位计数器,12,T=(M-TC)t 其中,T:定时时间，M:计数器的模，TC:计数初值，t:计数器计数脉冲的周期（对于定时方式t=fosc/12)。,定时/计数器4种模式比较,13,TF1,TF0 定时器T1,T0的溢出标志:计数器溢出时硬件自动置位,即TFx=1,进入中断后再由硬件自动清除;TR1,TR0 计数器T1,T0的控制位:由软件置位(计数器开始工作)或清零(计数器停止工作).IE1,IE0 外部中断INT1,INT0的请求标志:当单片机检测到INTx引脚上有低电平或下降沿时,IEx=1，申请中断.IT1,IT0 外中断触发类型控制:ITx=1时,外中断信号的下降沿触发IEx标志,ITx=0时,外中断信号的低电平触发IEx标志.,控制寄存器TCON(SFR地址:88H),(LSB),(MSB),14,第一节 概述第二节 模式0、模式1及其应用第三节 模式2及其应用第四节 模式3及其应用第五节 定时器/计数器2,15,Timer/Counter 0/1 Mode 0:13-Bit Counter(Timer 1 shown),16,Timer/Counter 0/1 Mode 1:16-Bit Counter(Timer 0 shown),17,1、设置GATE=0，则GATE=1,因此Y=TR0，这样：TR0=1;启动定时器T0运行 TR0=0;停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫软触发，最常用。2、设置GATE=1，则GATE=0,因此Y=TR0*INT0电平，进一步令TR0=1,则Y=INT0电平，这样：INT0为高电平，启动定时器T0运行 INT0为低电平，停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫硬触发，较少用，可以用来测量正脉冲的宽度。,定时器/计数器运行控制方法,18,根据要求给方式寄存器TMOD送一个方式控制字，以设定定时器的工作方式；(要考虑定时/计数范围,重装方式)根据需要给C/T送初值以确定需要的定时时间或计数次数；（可选，缺省为0000）根据需要给中断允许寄存器IE送中断控制字，以开放相应的中断和设定中断优先级；（可选）给TCON送命令字以启动或禁止C/T的运行。,定时器/计数器的初始化方法,19,计数器初值：设计数模值为M，计数初值设定为TC，计数器计满为零所需的计数值为C，则：TC=M-C（M=213，216，28）定时器初值：T=（M-TC）Tm,T为需要定时时间 初值TC=M-T/Tm当定时或计数范围大于某一模式下的计数范围时，要用软件对溢出计数，以增加定时或计数的范围。,初值的计算,20,例:Fosc=12MHz,试计算定时时间2ms所需的定时器的初值.,方式2、方式3 TMAX=0.256ms，所以必须将工作方式设在方式0或方式1方式0：TC=213-2ms/1us=6192=1830H TL0=10H，TH0=0C1H注意1830H到TH0、TL0的重新表达，主要是由于TL0已经不是每256进1，而是每32进1方式1：TC=216-2ms/1us=63536=0F830H TL0=30H，TH0=0F8H,21,采用查询方式：程序一直检测TF0（或TF1），若TF01（或TF1=1），说明定时时间到或计满数，从而开始相应处理，如：while(TF0=0);/while(!TF0);TF0=0;/清除标志位/开始处理溢出事件 采用中断方式：程序初始化时，设置定时器溢出中断允许后，内部硬件自动检测到TF01(或TF1=1)时，自动响应中断，进入中断服务程序。,CPU控制C/T的方式,22,例1：在P1.7引脚上输出50Hz的方波，已知Fosc=12MHz。,23,解决定时器/计数器应用问题的一般流程,确定定时/计数对象 C/T初始化 工作模式 计算初值 中断或查询 启动C/T运行 编程实现,24,1、确定定时对象:20ms 或 10ms?应当为10ms，便于产生方波：每隔10ms引脚电平取反。2、Fosc=12MHz,1Tm=1us,产生10ms定时,应选择模式0、1、2、3?应选择模式1，16位定时器，最大范围65.536ms。,分析:50Hz的方波，周期为1/50=20ms,25,3、计算初值 TC=65536-10ms/1us=55536=0D8F0H,分析:50Hz的方波，周期为1/50=20ms,26,编程实现（查询方式）,#include/要用到SFRsbit SQW=P17;/*定义输出方波引脚*/main()TMOD=0 x01;/*T0 模式1，定时，GATE=0*/TR0=1;/*启动 T0 运行*/while(1)/*无限循环作为main的结束*/TH0=0 xD8;TL0=0 xF0;/*每次要重新赋10ms 定时的初值*/while(!TF0);TF0=0;/*查询等10ms时间到，并清除标志*/SQW=!SQW;/*引脚每隔10ms电平取反，产生50Hz方波*/,27,编程实现（中断方式）,#include/*要用到SFR*/sbit SQW=P17;/*定义输出方波引脚*/main()/*主程序*/TMOD=0 x01;/*T0 模式1，定时，GATE=0*/TH0=0 xD8;/*赋初值*/TL0=0 xF0;ET0=1;EA=1;/*允许T0中断*/TR0=1;/*启动 T0 运行*/while(1);/*无限循环作为main的结束*/,28,编程实现（中断方式）,void out_sqw(void)interrupt 1/*中断服务程序*/*TF0 标志被自动清除*/SQW=!SQW;/*引脚每隔10ms电平取反，产生50Hz方波*/TH0=0 xD8;TL0=0 xF0;/*重赋初值*/,29,例2：在P1.0引脚上输出周期1秒，占空比为20%的方波，已知Fosc=12MHz。,30,1、确定定时对象:1s、200ms 或 800ms?应当小于定时器的最大定时时间，对于模式1，最长为65.536ms，为了便于计算，取50ms作为定时对象，再用一个字节对溢出计数。50ms*4=200 ms50ms*16=800 ms,分析:占空比20%的方波，周期为1s,31,2、Fosc=12MHz,1Tm=1us,产生50ms定时,应选择模式0、1、2、3?应选择模式1，16位定时器，最大范围65.536ms。在所有工作模式中，模式1的定时/计数范围是最大的。,分析:占空比20%的方波，周期为1s,32,3、计算初值 TC=65536-50ms/1us=15536=3CB0H,分析:占空比20%的方波，周期为1s,33,编程实现（查询方式）,#include/要用到SFRsbit SQW=P10;/*定义输出方波引脚*/bit will_be_high=0;/*定义一个标志位，0：将要输出低电平，1：将要输出高电平*/unsigned char overflow_counter=16;/*由800ms低电平开始，减到0，时间到，改200ms定时，overflow_counter=4*/main()TMOD=0 x10;/*T1 模式1，定时，GATE=0*/TH1=0 x3C;TL1=0 xB0;/*赋50ms定时初值*/TR1=1;/*启动 T1 运行*/,34,编程实现（查询方式）,for(;)/*无限循环作为main的结束*/*如果要输出高电平，则输出高电平，4*50ms，下一次将为低电平；否则输出低电平，16*50ms，下一次将为高电平*/if(will_be _high)overflow_counter=4;SQW=1;will_be _high=0;else overflow_counter=16;SQW=0;will_be _high=1;do while(!TF1);TF1=0;/*查询等50ms时间到，并清除标志*/TH1=0 x3C;TL1=0 xB0;/*每次要重新赋50ms 定时的初值*/while(-overflow_counter);/end of for(;)/end of main,35,编程实现（中断方式）,#include/要用到SFRsbit SQW=P10;/*定义输出方波引脚*/bit is_high=0;/当前状态unsigned char overflow_counter=16;/*由800ms低电平开始，减到0，时间到，改200ms定时，overflow_counter=4*/main()TMOD=0 x10;/*T1 模式1，定时，GATE=0*/TH1=0 x3C;TL1=0 xB0;/*赋50ms定时初值*/ET1=1;EA=1;/*允许T1中断*/TR1=1;/*启动 T1 运行*/SQW=0;/*输出低电平*/while(1);/*无限循环作为main的结束*/,36,编程实现（中断方式）,void out_sqw(void)interrupt 3/*中断服务程序*/*TF1 标志被自动清除*/TH1=0 x3C;TL1=0 xB0;/*重赋50ms定时初值*/if(-overflow_counter!=0)return;/*定时未到返回*/if(is_high)overflow_counter=16;SQW=0;is_high=0;else overflow_counter=4;SQW=1;is_high=1;,37,例3：在P1.0引脚上每隔2ms产生4us的负脉冲，已知Fosc=6MHz，采用T0模式0。,38,1、确定定时对象:2ms 或 4us?应当是2ms，而4us负脉冲可以通过指令本身的延时来实现。如:P10=0;/1Tm=2us_nop_();/1Tm=2usP10=1;/1Tm=2us,分析:周期性负脉冲,39,2、指定模式0，不用选择。3、计算初值 TC=213-2ms/2us=7192=1C18H0001 1100 0001 1000B,初值:TH0=0E0H,TL0=18H,分析:周期性负脉冲,40,编程实现（查询方式）,#include/要用到SFR#include/包含_nop_();sbit Pulse=P10;/*定义输出脉冲的引脚*/main()TMOD=0 x0;TR0=1;/*T0 模式,定时,GATE=0,启动 T0*/while(1)/*无限循环作为main的结束*/TH0=0 xE0;TL0=0 x18;/*每次要重新赋2ms 定时的初值*/while(!TF0);TF0=0;/*查询等2ms时间到，并清除标志*/Pulse=0;_nop_();Pulse=1;/*产生4us负脉冲*/,41,编程实现（中断方式）,#include/要用到SFR#include/包含_nop_();sbit Pulse=P10;/*定义输出脉冲的引脚*/main()TMOD=0 x0;/*T0 模式,定时,GATE=0*/TH0=0 xE0;TL0=0 x18;/*赋2ms 定时的初值*/ET0=1;EA=1;/*允许T0中断*/TR0=1;/*启动 T0 运行*/for(;);/*循环结束,也可以做别的事*/,42,编程实现（中断方式）,void out_pulse(void)interrupt 1/*中断服务程序*/*TF0 标志被自动清除*/TH0=0 xE0;TL0=0 x18;/*重赋2ms定时初值*/Pulse=0;_nop_();Pulse=1;/*产生4us负脉冲*/,43,例4：利用T0门控位测量INT0引脚上出现的正脉冲的宽度，并以机器周期数表示。,44,1、设置GATE=0，则GATE=1,因此Y=TR0，这样：TR0=1;启动定时器T0运行 TR0=0;停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫软触发，最常用。2、设置GATE=1，则GATE=0,因此Y=TR0*INT0电平，进一步令TR0=1,则Y=INT0电平，这样：INT0为高电平，启动定时器T0运行 INT0为低电平，停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫硬触发，较少用，可以用来测量正脉冲的宽度。,回顾：定时器/计数器运行控制方法,45,1、确定定时对象？高电平期间定时器计了多少个机器周期，因此在上升的时候让（TH0,TL0）=0000并开始计时,下降后停止，看计数器的值为多少即为所求，假定机器周期数不超过定时器的最大值。,分析,46,2、应选择模式0、1、2、3?应选择模式1，16位定时器，最大范围65536Tm。在所有工作模式中，模式1的范围是最大的。3、计算初值从0000开始，但要注意要在从低到高跳变前赋值。,分析,47,#include/要用到SFRsbit PPulse=P32;/*定义输入脉冲的引脚*/unsigned char data*p=0 x30;/结果存入30H开始的2个单元中main()TMOD=0 x09;TH0=0;TL0=0;/*T0 模式1,定时,GATE=1*/while(PPulse);TR0=1;/等低电平，准备计时 while(!PPulse);/等高电平后，自动开始计时 while(PPulse);TR0=0;/等低电平，停止计时*p+=TH0;*p=TL0;/存入结果 while(1);/*循环结束*/,编程实现,48,第一节 概述第二节 模式0、模式1及其应用第三节 模式2及其应用第四节 模式3及其应用第五节 定时器/计数器2,49,Timer/Counter 0 Mode 2:8-Bit Auto-Reload,50,Timer/Counter 1 Mode 2:8-Bit Auto-Reload,51,例5：在P1.7引脚上输出2KHz的方波，已知Fosc=12MHz。,52,1、确定定时对象:250us,便于产生方波：每隔250us引脚电平取反。2、Fosc=12MHz,1Tm=1us,产生256us定时,应选择模式0、1、2、3?应选择模式2，8位定时器，最大范围256us，由于自动重装载，重装过程没有引入误差，最理想。,分析:2KHz的方波，周期为1/2000=500us,53,3、计算初值 TC=256-250us/1us=6,分析:2KHz的方波，周期为1/2000=500us,54,编程实现（查询方式）,#include/要用到SFRsbit SQW=P17;/*定义输出方波引脚*/main()TMOD=0 x02;/*T0 模式2，定时，GATE=0*/TH0=6;TL0=6;/*只在此赋初值一次*/TR0=1;/*启动 T0 运行*/while(1)/*无限循环作为main的结束*/while(!TF0);TF0=0;/*查询等250us时间到，并清除标志*/SQW=!SQW;/*每隔250us电平取反，产生2KHz方波*/,55,编程实现（中断方式）,#include/*要用到SFR*/sbit SQW=P17;/*定义输出方波引脚*/main()/*主程序*/TMOD=0 x02;/*T0 模式2，定时，GATE=0*/TH0=6;TL0=6;TR0=1;/*赋初值并启动 T0运行*/ET0=1;EA=1;/*允许T0中断*/while(1);/*无限循环作为main的结束*/void out_sqw(void)interrupt 1/*中断服务程序*/SQW=!SQW;/*引脚每隔250us电平取反，产生2KHz方波,不用反复赋初值*/,56,第一节 概述第二节 模式0、模式1及其应用第三节 模式2及其应用第四节 模式3及其应用第五节 定时器/计数器2,57,Timer/Counter 0 Mode 3:Two 8-Bit Counters,58,1、TH0计数脉冲来自内部fosc,所以它只能处于”定时”方式;2、TH0分别借用了定时器T1的TR1和TF1来为自己工作,使TH0能象TL0那样用TR1启动定时,并用TF1来作为TH0的溢出中断的标志;3、由于T1缺少了启动控制信号TR1和溢出中断标志TF1,那么在模式3时,T1是如何工作？没有溢出中断标志TF1,则T1就不能用中断方式工作(实际上连查询也不行);没有启动控制信号TR1,让它事先设定为自动重装模式，则T0模式3会让T1自动工作。,模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:,59,4,模式3就是将单片机原有的T0,T1两个计数器变成三个独立的计数器,其中T1要事先设定为模式2(串行口的波特率发生器)。5、注意:T0不用时的处理,一般置0方式,禁止进入方式3，以防止影响T1的工作。,模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:,60,将T0分解为两个计数器TL0和TH0,其中TH0借用了T1的TR1和TF1,T1已无TR1,TF1功能,建议T1做波特率发生器,TH0,TL0和T1组成3个8位计数器,模式3时T0、T1的工作原理示意图,61,例6：设一个89S51系统已经使用了2个外部中断，并置T1于模式2作串口波特率发生器用，现要求通过T0再增加一个外部中断，同时由P1.0输出5KHz的方波。已知Fosc=12MHz。,62,1、已经用掉的资源:2个外部中断、T1（模式2）、串口2、用T0实现:1个外部中断、定时产生5KHz方波用方式3：TH0、TL0作为2个独立的8位定时器/计数器。1个外部中断:TL0，计数方式，初值FFH，每来一个负跳变就溢出，相当于一个边沿触发的外部中断。定时产生5KHz方波：TH0，定时方式，初值156，每隔100us使P1.0取反，产生周期为200us的方波。,分析,63,编程实现,#include/要用到SFRsbit SQW_5KHz=P10;/*定义输出脉冲的引脚*/main()TMOD=0 x27;/*GATE=0,T1 模式2,定时，T0模式3,计数*/TH1=0 xE8;TL1=0 xE8;/*T1的初值,产生一种波特率*/TL0=0 xFF;/*TL0的初值*/TH0=156;/*赋100us定时的初值*/IE=0 x9F;/*允许所有中断*/PT1=1;/*产生方波优先级最高*/TR0=1;TR1=1;/*启动 T0,T1运行*/for(;);/*循环结束,也可以做别的事*/,64,编程实现,void No3_int(void)interrupt 1/*中断服务程序*/*进行中断处理,省略*/TL0=255;/*重赋0 xFF 计数初值*/void out_sqw(void)interrupt 3/*中断服务程序*/TH0=156/*重赋100us定时初值,如果精确定时,应加几个Tm*/SQW_5KHz=!SQW_5KHz;/*产生5KHz方波*/,65,编程实现,void No1_int(void)interrupt 0/*外部中断0 中断服务程序*/*进行中断处理,省略*/void No2_int(void)interrupt 2/*外部中断1 中断服务程序*/*进行中断处理,省略*/void Serial_int(void)interrupt 4/*串口中断服务程序*/*进行中断处理,省略*/,66,第一节 概述第二节 模式0、模式1及其应用第三节 模式2及其应用第四节 模式3及其应用第五节 定时器/计数器2,67,TF2:溢出标志位。T2溢出时置位，并申请中断。此标志必须用软件清除。当T2工作于波特率模式时，T2溢出并不置位TF2。EXF2：当EXEN2=1，且T2EX引脚出现负跳变时，EXF2置位，申请中断。此标志必须有软件清除。RCLK、TCLK：串口接收和发送时钟选择位。1：选择T2作为串口时钟；0：用T1作为串口时钟。,T2控制寄存器T2CON(地址:88H，可按位寻址),68,EXEN2：T2外部允许位。当EXEN2=1时，若T2未用于波特率发生，则T2EX引脚出现负跳变后，造成T2捕获或重装载，并置位EXF2，请求中断。EXEN2=0时，T2EX引脚的信号无效。TR2：T2 启动/停止控制位。1：启动；0：停止C/T2：0：选择定时器工作方式；1：选择计数器工作方式CP/RL2：捕获/重装载控制位。1：选择捕获功能，若EXEN2=1，在T2EX引脚上出现负跳变时，发生捕获操作，把TH2和TL2的内容送给RCAP2H和RCAP2L；0：选择重装载功能，若T2溢出或在EXEN2=1条件下T2EX引脚出现负跳变是，都会发生自动重装载，把RCAP2H和RCAP2L的内容送给TH2和TL2。,69,T2OE:T2输出允许控制位。1：启动T2的可编程时钟输出功能。DCEN：T2加减计数控制位。1：允许T2作为加/减计数器使用。具体的计数方向由T2EX引脚控制，当T2EX=1时，T2进行加计数，当T2EX=0，T2进行减计数。,T2模式寄存器T2MOD(地址:C9H，不可按位寻址),70,T2工作模式,71,T2：16位捕获模式,72,T2：16位自动重装载模式（加计数）,73,T2：16位自动重装载模式（减计数）,74,T2：波特率发生器模式,75,T2：可编程时钟输出模式,时钟输出频率=振荡器频率/4*65536(RCAP2H，RCAP2L),76,P178：2、4、7补充题：1、从T0输入低频脉冲,要求该脉冲每发生一次负跳变时由P1.0输出一个500us的负脉冲,与此同时由P1.1输出一个宽为1ms的正脉冲。2、利用T0门控位测试INT0引脚上出现的正脉冲的宽度，并以机器周期数表示存入内部RAM 30H开始的3个单元中，设正脉冲的宽度超过了65536Tm。,作业,