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定时器 / 计数器的控制

知识点：. 定时器 / 计数器的工作方式. 定时器工作原理. 定时器 / 计数器的控制. 定时器 / 计数器的初值的设置. 问题的提出. 在实际工作、生活中，许多控制离不开时间。尤其是定时控制更是以时间为核心，如家用的洗衣机中的洗涤、脱水都是定时的。 单片机又是如何完成定时的呢？ 通过前面的学习， 当晶振频率一定时，单片机的机器周期相应固定，如晶振频率为 12MHE 时单片机的机器周期为 1μs 。单片机对其机器周期进行计数便可以实现定时。如计数值为 1000 则定时 1ms 、如计数值为 1000000 则定时 1s ，以此类推。

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定时器 / 计数器的控制

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Presentation Transcript

  1. 知识点： 定时器/计数器的工作方式 定时器工作原理 定时器/计数器的控制 定时器/计数器的初值的设置

  2. 问题的提出 在实际工作、生活中，许多控制离不开时间。尤其是定时控制更是以时间为核心，如家用的洗衣机中的洗涤、脱水都是定时的。 单片机又是如何完成定时的呢？ 通过前面的学习，当晶振频率一定时，单片机的机器周期相应固定，如晶振频率为12MHE时单片机的机器周期为1μs。单片机对其机器周期进行计数便可以实现定时。如计数值为1000则定时1ms、如计数值为1000000则定时1s，以此类推。 本章要解决的是单片机如何完成对机器周期进行计数。

  3. 当计数器计满时，自动将TFX置“1”，作为向单片机中断请求信号。当计数器计满时，自动将TFX置“1”，作为向单片机中断请求信号。 MCS-51单片机片内有两个16位的定时器／计数器，定时器0(T0)和定时器1(T1)。它们均可用作定时控制、延时以及对外部事件的计数及检测。 经过除以12变成1MHz的脉冲 记住：此时脉冲的周期为1／1MHz= 1μs 当外部晶体振荡器为12MHz时，它提供(输出)12MHz的脉冲。 加1计数器对1MHz的脉冲进行自动计数，直至计数器计满 在起／停控制信号中“起”信号作用下开关接通 当C／T=0时，开关接通 ÷12 振荡器 C／T=0 中断 加1计数器 TFX TX端 C／T=1 当C／T=1时，开关向下接通，TX端的外部信号至此 加1计数器对1MHz的脉冲进行自动计数，直至计数器计满 当计数器计满时，自动将TFX置“1”，作为向单片机中断请求信号。 起／停 控制信号 在起／停控制信号中“起”信号作用下开关接通

  4. TH0 TH0 TL0 TL0 16位的定时器／计数器分别由两个8位的专用寄存器组成,由此可见：定时器／计数器的核心是一个加1计数器。 即T0由TH0和TL0构成，T1由THl和TLl构成。 T0 输入 TL0、TL1、TH0、TH1的地址顺序依次是8AH、8BH、8CH、8DH。这些寄存器用来存放定时或计数初值，每个定时器都可以由软件设置成定时工作方式或计数工作方式。 定时器／计数器可工作在定时方式或计数方式，由方式寄存器TMOD确定，由控制寄存器TCON控制。

  5. 注意： 1、当定时器工作在计数方式时，外部输人信号是加到T0(P3．4)或T1(P3．5)端。 一个外部输入信号的下降沿触发加1计数器加1，直至计满溢出。 外部输入信号的高电平与低电平保持时间均需大于一个机器周期。 2、当定时/计数器工作在定时方式时，加1计数器每一个机器周期加1，直至计满溢出。 一旦定时器／计数器被设置成某种工作方式后，它就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，直到加1计数器计满溢出，才向CPU申请中断。

  6. 定时器／计数器工作方式及控制 定时器／计数器是一种可编程的部件，在其工作之前必须做三件事： 1、将方式字写入TMOD 2、将控制字写入TCON 3、将计数初值写入相应计数器 这个过程称为定时器／计数器的初始化

  7. 工作方式寄存器TMOD TMOD用于控制T0和T1的工作方式，其各位定义如下：

  8. 控制寄存器TCON TCON用于控制定时器的启动、停止以及标明定时器的溢出和中断情况。各位的含义如下：

  9. 定时器／计数器的工作方式 TMOD中的M1、M0具有4种组合，从而构成了定时器／计数器的4种工作方式，这4种工作方式除了方式3以外，其它3种工作方式的基本原理都是一样的。 下面分别介绍4种工作方式的特点及工作情况。

  10. 工作方式0 其中： 200ML：最大值 N：计数值 X： 初值 200ML N X 在单片机中定时／计数的原理是对其寄存器的内容完成对机器周期／外部脉冲进行+1计数直至溢出。为了获取不同时间／不同脉冲个数，只要对寄存器预先写入一个数据就可以实现。这个数据称为初值。

  11. 方式0：16位的计数器(THO和TL0)只用了13位构成13位定时器／计数器。方式0：16位的计数器(THO和TL0)只用了13位构成13位定时器／计数器。 TL0的高3位未用，当TL0的低5位计满时，向TH0进位，而TH0溢出后对中断标志位TF0置1，并向CPU申请中断。 13位计数器: 最大计数值为２１３＝8192(相当200ML) 定时值t（相当N，但t 是时间单位） 初值（相当X） 即：t/机器周期+初值= ２１３＝8192 t=(２１３－T0初值)×机器周期

  12. 1、初值 根据上式可知：初值= ２１３- t/机器周期 例如：定时值为5000μs，机器周期为1μs 初值=8192-5000/μs=3192=0000110001111000B 将初值写入T0寄存器的方法是:高8位写入01100011TH0，低5位11000写入TL0

  13. 例如：要求计满129个外部脉冲后溢出中断，则计数初值为8192-129=8063=1F7FH例如：要求计满129个外部脉冲后溢出中断，则计数初值为8192-129=8063=1F7FH 即TLO=1FH、TH0=FBH 又如：已知单片机的机器周期为1μs，要求定时值到达5000μs时溢出中断，则定时初值为8192-（5000μs／１μs） = 3192=0C78H 即TLO=18H、TH0=63H

  14. 2、控制

  15. 工作方式1 T0工作在方式1的逻辑结构如下图所示。由图可见，它与工作方式0的差别仅在于工作方式1是以16位计数器参加计数，且定时时间为： t=(216－T0初值)×机器周期 即：初值= 216－t/机器周期

  16. 工作方式2 T0在工作方式2的逻辑结构如下图所示。

  17. 定时器/计数器构成一个能重复置初值的8位计数器。定时器/计数器构成一个能重复置初值的8位计数器。 在工作方式0、工作方式1中，若用于重复定时计数，则每次计满溢出后，计数器变为全0，故还得重新装入初值。 而工作方式2可在计数器计满溢出时自动装入初值，工作方式2把16位的计数器拆成两个8位计数器。TL0用作8位计数器，TH0用来保存初值，每当TL0计满溢出时，可自动将TH0的初值再装入TL0中。工作方式2的定时时间为： t=（28—T0初值）×机器周期 即：初值=256- t/机器周期

  18. 工作方式3 工作方式3的逻辑结构图如下图所示。

  19. 该工作方式只适用于定时器／计数器T0。T0在工作方式3被拆成两个相互独立的计数器，其中，TL0使用原T0的各控制位、引脚和中断源C／T 、GATE、TR0、INT0 和TF0； 而TH0则只能作为定时器使用，但它占用T1的TR1和TF1，即占用了T1的中断标志和运行控制位。 一般在系统需增加一个额外的8位定时器时，可设置为工作方式3，此时，T1虽仍可定义为工作方式0、工作方式1和工作方式2，但只能用在不需中断控制的场合。

  20. 思考题 TH0=C1 TL0=10 TH0=E4 TL0=A8 TH0=EC TL0=78 TH0=06 TL0=06 1、要求计满2000个外部脉冲后溢出中断，方式0，求计数初值的TL0=？、TH0=？ 2、已知单片机的机器周期为1μs，要求定时值到达7000μs时溢出中断，定时、方式1，求定时初值的TL0=？、TH0=？ 3、T0方式1，定时值5ms，TH0=？、TL0=？ 4、T1方式2，定时值250μs，TH1=？、TL1=？

  21. 定时器/计数器应用举例 应用定时器/计数器时应注意两点：一是初始化（写入控制字），二是对初值的计算。 初始化步骤为： ①向TMOD写工作方式控制字。 ②向计数器TL、TH装入初始值。 ③置TR=1，启动计数。 ④置ET=1，允许定时器／计数器中断(若需要时)。 ⑤置EA=1，CPU开中断(若需要时)。

  22. 例如：设T0为工作方式1，设置为定时状态，定时时间为2ms，每当2ms到，申请中断，在中断服务程序中将P1.0的内容取反送出(假设晶振为6MHz)。例如：设T0为工作方式1，设置为定时状态，定时时间为2ms，每当2ms到，申请中断，在中断服务程序中将P1.0的内容取反送出(假设晶振为6MHz)。 解：已知晶振频率为6MHz，机器周期=2μs 下面先计算2ms定时的TO初始值 当T0工作在方式1时 TO初始值=216-定时时间／机器周期 =216-2ms／ 2μs 　　　　　　　　　　　＝216－2×10-3／２×10-6 =65536-1000=64536 =FC18H。 即：TH0=FCH、TL0=18H

  23. 由于题目要求T0工作在方式1，所以TMOD=01H

  24. 编程如下: ORG0000H； AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ； INT： MOV TL0，#18H ；T0中断服务程序 MOV TH0，#0FCH ；重设计数初值 CPL P1.0 ； 输出取反 RETI ； MAIN：MOV SP，#63H ；置堆栈指针 MOV TMOD，#01H ；T0初始化 MOV TL0；#18H ； MOV TH0；#0FCH； SETB TR0 ；启动T0计数 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开中断 RLL： SJMP RLL ；等待 END

  25. 中断程序 主程序与中断服务程序的关系  中断服务程序入口地址 主程序MAIN 中断响应  RETI ORG 000BH INT： MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH CPL P1.0 RETI MAIN：MOV SP，#63H MOV TMOD，#01H MOV TL0；#18H MOV TH0；#0FCH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA RLL： SJMP RLL END 返回

  26. 又例如：当GATE=1时，TR0=1时，只有INTO 引脚上出现高电平时，T0才被允许计数。试利用这一功能测试INTO引脚上的正脉冲的宽度（机器周期数）。 设外部待测脉冲由INTO（P3.2）输入，T0工作在方式1，设置为定时状态，GATE置为“1”，测试时，在INTO端为“0”时置TR0为“1”，当INTO 端变为“1”时启动计数；INTO端再次变为“0”时停止计数，此时的计数值就是被测正脉冲的宽度。

  27. TR0=1、INT0=1时开始计数 TR0=0、INT0=0时停止计数 编程思路： 在此期间对机器周期进行计数 根据题意：T0工作在方式1、定时状态、INT0=“1”期间对机器周期进行计数。 于是，确定方式字如下：即TMOD=09H。并在INT0=0期间置TR0=1

  28. 编程如下： ORG 0000H MOV TMOD，#09H ；T0工作方式1定时，GATE=1 MOV TL0，#00H ； MOV TH0，#00H ； RLL1：JB P3.2，RLL1 ；等待P3.2变低 SETB TR0 ；启动T0 RLL2：JNB P3.2，RLL2 ；等待P3.2变高 RLL3：JB P3.2，RLL3 ；等待P3.2再变低 CLR TR0 ；T0停止计数 MOV A，TL0 ；存放计数值 MOV B，TH0 SJMP ＄

  29. 思考题 ORG 0000H ； AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ； INT： MOV TL0，#0CH ；T0中断服务程序 MOV TH0，#0F0H ；重设计数初值 CPL P1.7 ； 输出取反 RETI ； MAIN：MOV SP，#63H ；置堆栈指针 MOV TMOD，#01H ；T0初始化 MOV TL0；#0CH ； MOV TH0；#0F0H； SETB TR0 ；启动T0计数 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开中断 RLL： SJMP RLL ；等待 END 1、设T0为工作方式0，设置为定时状态，定时时间为0.5ms，每当0.5ms到，申请中断，在中断服务程序中将P1.7的内容取反送出(假设晶振为12MHz)。请编写该方案的程序.

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