中国民航大学单片机定时器及应用.ppt
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1、单片机原理及接口技术,10:37,6.1 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6.1.2 89C51定时器功能,单片机原理及接口技术,10:37,6.1.1 89C51定时器结构,89C51定时器的结构如 图6-1 所示。有两个16位的定时器/计数器,即定时器0(T0)和定时器1(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,10:37,10:37,6.1.2 89C51定时器功能,每个定时
2、器都可由软件设置为 定时工作方式或 计数工作方式。由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。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。,单片机原理及接口技术,10:37,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。,当89C51采用12MHz晶振时,一个机器周期为1s,计数频率为1MHz。,单片机原理及接口技术,10:37,计数工作方式,通过引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)对外部脉冲信号
3、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。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。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。对输入脉冲信号的基本要求如 图6-2所示。,单片机原理及接口技术,10:37,6.2 定时器的控制,6.2.1 工作模式寄存器 TMOD6.2.2 控制器寄存器 TCON,单片机原理及接口技术,10:37,6.2.1 工作模式寄存器 TMOD,TMOD用于控制T0和T1的工作模式。TMOD不能位寻址,只能用字节设置定时器的工作模式,低半字节设置T0,高半字节设置T1。89C51系
4、统复位时,TMOD的所有位被清0。TMOD各位的定义格式如 图6-3 所示。TMOD各位定义及具体的意义归纳如 图6-4所示。,单片机原理及接口技术,10:37,图6-3 工作模式寄存器TMOD的位定义,定时器T1,定时器T0,TMOD(89H),D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,GATE,C/T,M1 M0,单片机原理及接口技术,10:37,GATE,C/T,M1 M0,M1和M0操作模式控制位。两位可形成四种编码,对应于四种模式。,表6-1 M1,M0控制的四种工作模式,单片机原理及接口技术,10:37,C/T计数器/定时器方式选择位。C/T=0,设置为定时方式。定时器计数8
5、9C51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。,单片机原理及接口技术,10:37,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,而不管INT0(或INT1)的电平是高还是低。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。,单片机原理及接口技术,10:37,单片机原理及接口技术,10:37,6.2.2 控制器寄存器 TCON,TCON除可字节寻址外,各位还可位寻址。89C51系统复位时,TCON的所有位被清0。TC
6、ON各位的定义格式如 图6-5所示。TCON各位定义及具体的意义归纳如 图6-6所示。,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1 IT1 IE0 IT0,TCON(88H),8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H,图6-5 控制寄存器TCON的位定义,单片机原理及接口技术,10:37,TF1(TCON.7)T1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。,单片机原理及接口技术,10:37,TF0(TCON.5)T0溢出标志位。其功能和操作情况同TF1。当T
7、0溢出时,由硬件自动使中断触发器TF0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。,单片机原理及接口技术,10:37,TR1(TCON.6)T1运行控制位。可通过软件置1(TR1=1)或清0(TR1=0)来启动或 关闭 T1工作。在程序中用指令“SETB TR1”使TR1位置1,定时器T1便开始计数。用“CLR TR1”使TR1清0,定时器停止工作。,单片机原理及接口技术,10:37,TR0(TCON.4)T0运行控制位。其功能和操作情况同TR1。可通过软件置1(TR0=1)或清0(TR0=0)来启动或 关闭 T0。在程序中用指令
8、“SETB TR0”使TR0位置1,定时器T0便开始计数。用“CLR TR0”使TR0清0,定时器停止工作。,单片机原理及接口技术,10:37,IE1,IT1,IE0,IT0(TCON.3TCON.0)外部中断INT1,INT0请求及请求方式控制位。前一章已经讲过。,单片机原理及接口技术,10:37,单片机原理及接口技术,10:37,6.3 定时器的四种模式及应用,6.3.1 模式 0 及其应用6.3.2 模式 1 及其应用6.3.3 模式 2 及其应用6.3.4 模式 3 及其应用6.3.5 综合应用举例,6.3.1 模式 0 及其应用,一、模式 0 的逻辑电路结构T0在模式 0 的逻辑电路
9、结构如图6-7所示。(T1相同)二、模式 0 工作特点三、模式 0 的应用举例,单片机原理及接口技术,10:37,二、模式 0 工作特点,在这种模式下,16位寄存器(TH0和TL0)只用了13位。其中TL0的高3位未用,其余5位为整个13位的低5为,TH0占高8位。当TL0的低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,10:37,三、模式 0 的应用举例,例6-1:设晶振为12MHz,试计算定时器T0工作于
10、模式0时的最大定时时间T。解:当T0处于工作模式0时,加1计数器为13位。因为:定时时间为:t=(213T0初值)振荡周期12 最大定时时间为“T0初值=0”时。所以:,单片机原理及接口技术,10:37,例6-2: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。解:1)确定T0初值 当T0处于工作模式0时,加1计数器为13位。定时时间:,所以:,T0初值=3192=C78H=0110001111000 B,即:(TH0)=0110 0011 B=63H(高8位)(TL0)=1 1000 B=18H(低5位),单片机原理及接口技术,10:37,TMOD
11、的低四位为T0的控制位 模式0:M1M0=00,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 0000 B=00H,解:2)确定TMOD的初值,单片机原理及接口技术,10:37,解:3)编写定时器T0的初始化程序段主程序:ORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H;设堆栈指针 MOV TMOD,#00H;选择工作模式 MOV TH0,#63H;送初值 MOV TL0,#18H SETB TR0;启动定时,单片机原理及接口技术,10:37,例6-3:设定时器T1工作于模式0,晶振为6MHz。编程实现:每10ms时间P1.0取
12、反的程序。解:1)确定T1初值 T1处于工作模式0时,定时时间位10ms(同例2)。,(TH1)=0110 0011 B=63H(高8位)(TL1)=1 1000 B=18H(低5位),2)确定TMOD的初值,TMOD的高四位为T1的控制位 模式0:M1M0=00,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 0000 B=00H,单片机原理及接口技术,10:37,解:3)编写程序初始化引导程序:ORG 0000HRESET:AJMP MAIN;跳过中断服务程序区 ORG 001BH;中断服务程序入口 AJMP ITOP主程序:O
13、RG 0100HMAIN:MOV SP,#60H;设堆栈指针 MOV TMOD,#00H;选择工作模式 MOV TH1,#63H;送初值 MOV TL1,#18H SETB P1.0;P1.0置1 SETB TR1;启动定时 SETB ET1;T1开中断 SETB EA;CPU开中断 HERE:AJMP HERE;等待时间到,转入中断服务程序,单片机原理及接口技术,10:37,中断服务程序 ORG 0150HITOP:MOV TL1,#18H;重新装入初值 MOV TH1,#63H CPL P1.0;P1.0取反 RETI;中断返回,例6-4:利用T0的工作模式0产生定时,在P1.0引脚输出周
14、期为10ms的方波。设晶振频率fosc=12MHz。编程实现其功能(分别采用查询方式和中断方式)。,解:要在P1.0引脚输出周期为10ms的方波,只要使P1.0每隔5ms取反一次即可。(1)选择工作模式 T0的模式字为TMOD=00H,即:M1M0=00,C/T=0,GATE=0,其余位为0。,(2)计算5ms定时T0的初值T=(213T0初值)(1/12)10-612=510-3 sT0初值=3192 D=C78 H=01100011 11000 BT0的低5位:11000 B=18H 即(TL0)=18HT0的高8位:01100011 B=63H 即(TH0)=63H,单片机原理及接口技术
15、,10:37,(3)采用查询方式的程序程序清单:ORG 0000HLJMPMAIN;初始化引导程序ORG0080HMAIN:MOV TMOD,#00H;设置T0为模式0 MOV TL0,#18H;送初值 MOV TH0,#63HSETBP1.0 SETB TR0;启动定时LP:JBC TF0,NEXT;查询定时时间到否 SJMP LPNEXT:MOV TL0,#18H;重装计数初值 MOV TH0,#63H CPL P1.0;取反 SJMP LP;重复循环,单片机原理及接口技术,10:37,(4)采用定时器溢出中断方式的程序 ORG 0000H;主程序RESET:AJMP MAIN;跳过中断服
16、务程序区 ORG 000BH;定时器T0中断矢量 AJMP CTC0;转入中断服务程序 ORG 0030H MAIN:MOV TMOD,#00H;设置T0为模式0 MOV TL0,#18H;送初值 MOV TH0,#63H SETB EA;CPU开中断 SETB ET0;T0中断允许 SETB TR0;启动定时 HERE:SJMP HERE;等待中断 ORG 0120H;中断服务程序 CTC0:MOV TL0,#18H;重新装入初值 MOV TH0,#63H CPL P1.0;P1.0取反 RETI;中断返回,单片机原理及接口技术,10:37,模式 0 的应用举例完,6.3.2 模式 1 及其
17、应用,一、模式 1 的逻辑电路结构:T0在模式 1 的逻辑电路结构如 图6-8所示。(T1相同)二、模式 1 工作特点三、模式 1 的应用举例,单片机原理及接口技术,10:37,二、模式 1 工作特点,该模式对应的是一个16位的定时器/计数器。,用于定时工作方式时,定时时间为:t=(216T0初值)振荡周期12用于计数工作方式时,计数长度为:(216T0初值)(个外部脉冲),单片机原理及接口技术,10:37,三、模式 1 的应用举例,例6-5: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,只要随机外来一脉冲即可
18、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。因此此定时器T0并不用于定时或计数。,单片机原理及接口技术,10:37,例6-6: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)振荡周期12 最大定时时间为“T0初值=0”时。所以:,单片机原理及接口技术,10:37,例6-7:用定时器T1产生一个50Hz的方波,由 P1.1输出。使用程序查询方式,fosc=6MHz。,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.
19、1引脚电平取反。,(TH1)=ECH,(TL1)=78H,单片机原理及接口技术,10:37,解:2)确定工作模式寄存器TMOD的值 定时器T1工作于模式1的定时器工作方式,高四位:GATE=0,C/T=0,M1M0=01,低四位:取0。(TMOD)=0001 0000 B=10H,3)编程 ORG 0000H LJMP START ORG 0080H START:MOV TMOD,#10H;T1为模式1 MOV TL1,#78H;送初值 MOV TH1,#0ECH SETB P1.1;P1.1置1 SETB TR1;启动定时LOOP:JNB TF1,LOOP;查询定时时间到否 CLR TF1;
20、产生溢出,清标志位 MOV TL1,#78H;重新置初值 MOV TH1,#0ECH CPL P1.1;取反 SJMP LOOP;重复循环,单片机原理及接口技术,10:37,模式 1 的应用举例完,6.3.3 模式 2 及其应用,一、模式 2 的逻辑电路结构二、模式 2 工作特点三、模式 2 的应用举例,单片机原理及接口技术,10:37,一、模式 2 的逻辑电路结构,T0在模式 2 的逻辑电路结构如 图6-9所示。(T1相同)TL0计数溢出时,不仅使溢出中断标志位TF0置1,而且还自动把TH0中的内容重新装载到TL0中。TL0用作8位计数器,TH0用以保存初值。,单片机原理及接口技术,10:3
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