第6章定时器及应用举例.ppt

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1、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,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）。它们实际上都是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。,图6-1 89C51定时器结构,6.1.2 89C51定时器功能,每个定时器都可由软件设置为 定时工作方式或 计数工作方式及其他灵活多样的可控功能

2、方式。这些功能由特殊功能寄存器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。每个定时器/计数器还有四种工作模式。其中模式0-2对T0和T1是一样的，模式3对两者不同。,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。,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的下降沿时定时器的值加1。CPU检测一个1至0的跳变需要两个机器周

3、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。,图6-2 对输入脉冲宽度的要求,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,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各位的功能：TMOD各位定义及具体的意义归纳如 图

4、6-4所示。,定时器T1,定时器T0,TMOD（89H）,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,图6-3 工作模式寄存器TMOD的位定义,图6-4 TMOD各位定义及具体的意义,TMOD各位的功能,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。见 表6-1。,表6-1 M1，M0控制的四种工作模式,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T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脉冲。,TMOD各位的功能,GATE门控位。GATE=0，只要用软件使TR0（或

5、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。,TMOD各位的功能,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。TCON各位的定义格式如 图6-5所示。TCON各位的功能：TCON各位定义及具体的意义归纳如 图6-6所示。,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IE0,IT1,IT0,TCON（88H）,8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H,图6-5 控

6、制寄存器TCON的位定义,图6-6 TCON各位定义及具体的意义,TCON各位的功能,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CPU申请中断。当CPU响应中断进入中断服务程序后，TF1由被硬件自动清0。TF1也可以用软件清0。TF0（TCON.5)T0溢出标志位。其功能和操作情况同TF1。,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。在程序中用指令“SETB TR1”使TR1位置1，定时器T1便开始计数。TR0(TCON.4)T0运行控制位。其功能和操作情况同TR1。,TCON各位的

7、功能,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。,TCON各位的功能,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 的逻辑电路结构二、模式 0 工作特点三、模式 0 的应用举例,一、模式 0 的逻辑电路结构,T0在模式 0 的逻辑电路结构如图所示。（T1相同）,T0（或T1）模式0结构13位计数器,二、模式 0 工作特点,在这种模式下，16

8、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12,6.3.2 模式 1 及其应用,一、模式 1 的逻辑电路结构二、模式 1 工作特点三、模式 1 的应用举例,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6-7所示。（T1相同）,图6-7 T0（或T1）模式1结构16位计数器,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

9、时间为：t=(216T0初值)振荡周期12用于计数工作方式时，计数长度最大为：216=65536（个外部脉冲）,三、模式 1 的应用举例（例6-1）,例6-1：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=12MHz。,三、模式 1 的应用举例（例6-1）,解：方波周期T=1/50=0.02s=20ms 用T1定时10ms 计数初值X为：X=21612101000/12=6553610000=55536=D8F0H,（TH1）=D8H（TL1）=F0H,定时器T1,定时器T0,TMOD（89H）,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,图6-3 工作

10、模式寄存器TMOD的位定义,1,0,0,0,0,0,0,0,三、模式 1 的应用举例（例6-4）,源程序清单：MOV TMOD,#10H；设置T1为模式1 SETB TR1；启动定时LOOP：MOV TL1,#0D8H；送初值 MOV TH1,#0F0H JNB TF1，$；查询定时时间到否 CLR TF1;产生溢出，清标志位 CPL P1.1；取反 SJMP LOOP；重复循环,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,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6-8所示。（T1相同）TL0计数溢出时，

11、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。,图6-8 T0（或T1）模式2结构8位计数器,二、模式 2 工作特点,该模式把TL0(TL1)配置成一个可以自动重装载的8位定时器/计数器。,程序初始化时，TL0和TH0由软件赋予相同的初值。,用于定时工作方式时，定时时间为：t=(28TH0初值)振荡周期12,用于计数工作方式时，计数长度最大为：28=256（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6-2）,例6-2：当P3.4引

12、脚上的电平发生负跳变时，从P1.0输出一个500s的同步脉冲。请编程序实现该功能。查询方式，fosc=6MHz。,三、模式 2 的应用举例（例6-2）,解：（1）模式选择 选T0为模式2，外部事件计数方式。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；然后改变T0为500s定时工作方式，并使P1.0输出由1变为0。T0定时到产生溢出，使P1.0输出恢复高电平，T0又恢复外部事件计数方式。如 图6-9 所示。,图6-9 功能描述,三、模式 2 的应用举例（例6-2）,（2）计算初值 T0工作在外部事件计数方式，当计数到28-1时，再加1计数器就会溢出。设计数初值为X，当

13、再出现一次外部事件时，计数器溢出。则:X+1=28 X=28 1=11111111B=0FFH T0工作在定时工作方式，设晶振频率为6MHz，500s相当于250个机器周期。因此，初值X为(28X)2s=500s X=6=06H,三、模式 2 的应用举例（例6-2）,（3）程序清单START：MOV TMOD,#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；查询T0溢出标志，；TF0=1时转，且清TF0=0 SJMP LOOP1；,三、模式 2 的应用举例（

14、例6-2）,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；查询T0溢出标志，；TF0=1时转，且清TF0=0;（第一个500s到否？）SJMP LOOP2；等待中断，虚拟主程序 PTFO2:SETB P1.0；P1.0置1 CLR TR0；停止计数 SJMP START,三、模式 2 的应用举例（例6-3）,例6-3：利用定时器T1的模式2对外部信号计数。要求每计满1

15、00次，将 P1.0端取反。,三、模式 2 的应用举例（例6-3）,解：（1）选择模式 外部信号由T1（P3.5）引脚输入，每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器发生溢出中断，中断服务程序将P1.0取反一次。T1计数工作方式模式2的模式字为（TMOD）=60H。T0不用时，TMOD的低4位可任取，但不能进入模式3，一般取0。,三、模式 2 的应用举例（例6-3）,（2）计算T1的计数初值 X=28 100=156=9CH 因此:TL1的初值为9CH，重装初值寄存器TH1=9CH。,三、模式 2 的应用举例（例6-3）,（3）程序清单 MAIN：MOV TMOD,#60H；设置T

16、1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 ORG 001BH；中断服务程序入口 CPL P1.0 RETI,6.3.4 模式 3 及其应用,一、模式 3 的逻辑电路结构二、模式 3 的应用举例,一、模式 3 的逻辑电路结构,工作模式3对T0和T1大不相同。1、T0模式3的逻辑电路结构2、T0模式3下T1的逻辑电路结构,1、T0模式3的逻辑电路结构,T0模式3的逻辑电路结构如 图6-10所示。T0设置为模式3，TL0和TH0被分成两个相

17、互独立的8位计数器。TL0用原T0的各控制位、引脚和中断源，即C/T，GATE，TR0，TF0，T0（P3.4）引脚，INT0（P3.2）引脚。TL0可工作在定时器方式和计数器方式。其功能和操作与模式0、模式1相同（只是8位）。,图6-10 T0模式3结构,1、T0模式3的逻辑电路结构,它占用了定时器T1的控制位TR1和T1的中断标志TF1，其启动和关闭仅受TR1的控制。TH0只可用作简单的内部定时功能。,2、T0模式3下T1的逻辑电路结构,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。T0模式3下T1的逻辑电路结构如 图6-12 所示。由于TR1和TF1被定时器T0

18、占用，计数器开关K已被接通，此时，仅用T1控制位，C/T切换其定时或计数器工作方式就可使T1运行。当计数器溢出时，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,图6-11 T0模式3时T1结构,二、模式 3 的应用举例（例6-4）,例6-7：设某用户系统已使用了两个外部中断源，并置定时器T1工作在模式2，作串行口波特率发生器用。现要求再增加一个外部中断源，并由P1.0引脚输出一个5kHz的方波。Fosc=12MHz.,二、模式 3 的应用举例（例6-4）,解：（1）工作模式 可设置T0工作在模式3计数器方式，把T0的引脚作附加的外部中断输入端，TL0的计数初值为FFH，当检测

19、到T0引脚电平出现由1至0的负跳变时，TL0产生溢出，申请中断。T0模式3下，TL0作计数用，而TH0用作8位的定时器，定时控制P1.0引脚输出5kHz的方波信号。,二、模式 3 的应用举例（例6-4）,（2）计算初值TL0的计数初值为FFH。TH0的计数初值X为：P1.0方波周期T=1/(5kHz)=0.2ms=200s 用TH0作定时100s时，X=256-100 12/12=156,二、模式 3 的应用举例（例6-4）,（3）程序清单 MOV TMOD,#27H；T0为模式3,计数方式;T1为模式2，定时方式 MOV TL0,#0FFH；TL0计数初值 MOV TH0,#156；TH0计

20、数初值 MOV TL1,#data；data是根据波特率；要求设置的常数（初值）MOV TH1,#data MOV TCON,#55H；外中断0，外中断1边沿触发，；启动T0，T1 MOV IE，#9FH;开放全部中断,二、模式 3 的应用举例（例6-4）,TL0溢出中断服务程序（由000BH转来）TL0INT：MOV TL0，#0FFH；TL0重赋初值（中断处理）RETI TH0溢出 TH0溢出中断服务程序（由001BH转来）TH0INT：MOV TH0，#156；TH0重赋初值 CPL P1.0;P1.0取反输出 RETI串行口及外部中断0，外部中断1的服务程序略。,6.3.5 综合应用举

21、例（例6-4）,例6-8：设时钟频率为6MHz。编写利用T0产生1s定时的程序。,6.3.5 综合应用举例（例6-5）,解：（1）定时器T0工作模式的确定模式0最长可定时16.384ms;模式1最长可定时131.072ms;模式2最长可定时512s;定时1s，可选用模式1，每隔100ms中断一 次，中断10次为1s。,6.3.5 综合应用举例（例6-5）,（2）求计数器初值X(216X)12/(6 106)=10010-3 s X=15536=3CB0H 因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH,6.3.5 综合应用举例（例6-5）,(3)实现方法 对于中断10次计数，可使T0工作在计数方

22、式，也可用循环程序的方法实现。本例采用循环程序法。,6.3.5 综合应用举例（例6-5）,（4）源程序清单 ORG 0000H AJMP MAIN；上电，转向主程序 ORG 000BH；T0的中断服务程序入口地址 AJMP SERVE；转向中断服务程序 ORG 2000H；主程序,6.3.5 综合应用举例（例6-5）,MAIN:MOV SP,#60H；设堆栈指针 MOV B，#0AH；设循环次数 MOV TMOD,#01H；设置T0工作于模式1 MOV TL0,#0B0H；装计数值低8位 MOV TH0,#3CH；装计数值高8位 SETB TR0；启动定时 SETB ET0；T0开中断 SET

23、B EA；CPU开中断 SJMP$；等待中断,6.3.5 综合应用举例（例6-5）,SERVE:MOV TL0,#0B0H；重新赋初值 MOV TH0,#3CH DJNZ B,LOOP；B-1不为0，继续定时 CLR TR0；1s定时到，停止T0工作LOOP:RETI；中断返回 END,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,例6-6：设计实时时钟程序。时钟 就是以秒、分、时为单位进行计时。用定时器与中断的联合应用。,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,解：（1）实现时钟计时的基本方法 计算计数初值。时钟计时的最小单位是秒，但使用单片机定时器/计数器进行定时，即使按方式1工作，其最大定时时间也

24、只能达131ms。因此，可把定时器的定时时间定为100ms，计数溢出10次即得到时钟计时的最小单位秒；而10次计数可用软件方法实现。,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,假定使用定时器T0，以工作模式1进行100ms的定时。如fosc=6MHz，则计数初值X为：(216X)12/(6 106)=10010-3 s X=15536=3CB0H因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,采用定时方式进行溢出次数的累计，计满10次即得到秒计时。,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,从秒到分和从分到时的计时是通过累计和数值比较实现的。,6.3.5 综合应用举

25、例（例6-6）,时钟显示即及显示缓冲区部分在这里略，可自行设计。,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,（2）程序流程及程序清单 主程序（MAIN）的主要功能 是进行定时器T1的初始化编程并启动T1，然后通过反复调用显示子程序，等待100ms定时中断的到来。其流程如 图6-13所示。,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,（2）程序流程及程序清单 中断服务程序（PITO）的主要功能 是进行计时操作。程序开始先判断计数溢出时候满了10次，不满表明还没达到最小计时单位秒，中断返回；如满10次则表示已达到最小计时单位秒，程序继续向下运行，进行计时操作。要求满1秒则“秒位”32H单元内容加1，满60s

26、则“分位”31H单元内容加1，满60min则“时位”30H单元内容加1，满24h则30H，31H，332H单元内容全部清0。中断服务程序流程如 图6-14所示。,设T1为模式1,设中断次数,清计时单元,开中断,启动T1,调用显示子程序,等待定时中断,图6-13 时钟主程序流程,保护现场,赋计数初值,到1s?,(32H)加1,(32H)=60?,(32H)清0,(31H)加1,(31H)=60?,(31H)清0,(30H)加1,(30H)=24?,(30H)清0,恢复现场,返回,入口,a,a,N,N,N,N,Y,Y,Y,Y,图6-14 中断服务程序流程图,源程序如下：ORG 0000H AJMP

27、 MAIN；上电，转向主程序 ORG 001BH；T1的中断服务程序入口地址 AJMP SERVE；转向中断服务程序,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,ORG 2000H；主程序MAIN:MOV SP,#60H；设堆栈指针 MOV TMOD,#10H；设置T1工作于模式1 MOV 20H，#0AH；设循环次数 CLR A MOV 30H，A；时单元清0 MOV 31H，A；分单元清0 MOV 32H，A；秒单元清0,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,SETB ET1；T1开中断 SETB EA；CPU开中断 MOV TL1,#0B0H；装计数值低8位 MOV TH1,#3CH；装计数值

28、高8位 SETB TR1；启动定时 SJMP$；等待中断（可反复调用显示子程序）,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,SERVE:PUSH PSW;保护现场 PUSH ACC MOV TL1,#0B0H；重新赋初值 MOV TH1,#3CH DJNZ 20H,RETUNT；1s未到，返回 MOV 20H，#0AH；重置中断次数,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,MOV A，#01H ADD A，32H；“秒位”加1 DA A；转换为BCD码 MOV 32H，A CJNE A，#60H，RETUNT；未满60s，返回 MOV 32H，#00H；计满60s，“秒位”清0,6.3.5 综合应用

29、举例（例6-6）,MOV A，#01H ADD A，31H；“分位”加1 DA A；转换为BCD码 MOV 31H，A CJNE A，#60H，RETUNT；未满60min，返回 MOV 31H，#00H；计满60min，“分位”清0,6.3.5 综合应用举例（例6-6）,MOV A，#01H ADD A，30H；“时位”加1 DA A；转换为BCD码 MOV 30H，A CJNE A，#24H，RETUNT；未满24h，返回 MOV 30H，#00H；计满24h，“时位”清0RETUNT：POP ACC；恢复现场 POP PSW RETI；中断返回 END 例 6-9结束,6.3.5 综合应

30、用举例（例6-6）,定时/计数器应用计算计数初值X假设晶振为12 MHz，所以机器周期Tcy为1S。计数次数Nt/Tcy 10103/110610000X2nN=*H2.求T0的方式控制字TMOD M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字为01H；,初始化程序应完成如下工作：对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。中断方式时，则对IE赋值，开放中断。使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。,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

31、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？,6.4 思考题与习题,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？6、简述定时器四种工作模式的特点，如何选择和设定？,6.4 思考题与习题,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

32、频率为6MHz，请使用模式1编程实现。,6.4 思考题与习题,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？11、89C51定时器作定时和计数时，其计数脉冲分别由谁提供？,6.4 思考题与习题,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.,6.4 思考题与习题,14、已知89C51单片机的fosc=12MHz,用T1定时。试编程由P1.0和P

33、1.1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？,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。,6.4 思考题与习题,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。,