单片机定时器课件.ppt

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1、定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用 2 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用n 定 时 器 /计 数 器 的 应 用 场 合 : 定 时 或 延 时 控 制 、 对 外 部 事 件 的 检 测 、 计数 等 ；n MCS-51系 列 8031、 8051单 片 机 有 两 个16位 定 时 器 /计 数 器 （ 即 T0和 T1） ；n 8032、 8052单 片 机 有 3个 16位 定 时 器 /计数 器 （ 即 T0、 T1和 T2） ； 3 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用n 所 谓 计 数 器 就 是 对 外 部 输 入 脉 冲 的 计 数 ；n 所 谓 定 时 器

2、 也 是 对 脉 冲 进 行 计 数 完 成 的 ，计 数 的 是 MCS-51内 部 产 生 的 标 准 脉 冲 ， 通过 计 数 脉 冲 个 数 实 现 定 时 。n 所 以 ， 定 时 器 和 计 数 器 本 质 上 是 一 致 的 ，在 以 后 的 叙 述 中 将 定 时 器 /计 数 器 笼 统 称 为定 时 器 。 4 5 第 5章 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用n 5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理n 5.2 定 时 器 的 TMOD和 TCON寄 存 器n 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式n 5.3.1 方 式 0n 5.3.2 方 式 1 n

3、5.3.3 方 式 2n 5.3.4 方 式 3n 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 6 第 5章 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理 7 5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理 n 组 成 ： 两 个 16位 的 定 时 器 T0和 T1， 以 及 他 们 的 工 作 方 式 寄 存 器TMOD和 控 制 寄 存 器 TCON等 组 成 。 内 部 通 过 总 线 与 CPU相 连 。n 定 时 器 T0和 T1各 由 两 个 8位 特 殊 功 能 寄 存 器 TH0、 TL0、 TH1、TL1构 成 。n 工 作

4、 方 式 寄 存 器 TMOD： 用 于 设 置 定 时 器 的 工 作 模 式 和 工 作 方 式 ；n 控 制 寄 存 器 TCON： 用 于 启 动 和 停 止 定 时 器 的 计 数 ， 并 控 制 定 时 器的 状 态 ；n 单 片 机 复 位 时 ， 两 个 寄 存 器 的 所 有 位 都 被 清 0。8051 定时器内部结构框图 8 5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理n 两 个 可 编 程 的 定 时 器 /计 数 器 T1、 T0。n 每 个 定 时 器 内 部 结 构 实 际 上 就 是 一 个 可 编 程 的 加 法 计 数 器 ，由 编 程 来 设 置 它

5、 工 作 在 定 时 状 态 还 是 计 数 状 态 。两 种 工 作 模 式 : (1) 计 数 器 工 作 模 式就 是 对 外 部 事 件 进 行 计 数 。 计 数 脉 冲 来 自 相 应 的 外 部 输 入 引 脚 T0（ P3.4)或 T1(P3.5)。 当 输 入 信 号 发 生 由 1至 0的 负 跳 变 (下 降 沿 )时 ，计 数 器 （ TH0， TL0或 TH1， TL1） 的 值 增 1。 计 数 的 最 高 频 率 一 般 为振 荡 频 率 的 1/24。 Why?(2) 定 时 器 工 作 模 式也 是 通 过 计 数 实 现 的 。 计 数 脉 冲 来 自 内

6、部 时 钟 脉 冲 ， 每 个 机 器 周 期计 数 值 增 1， 每 个 机 器 周 期 =12个 振 荡 周 期 ， 因 此 计 数 频 率 为 振 荡 频 率 的 1/12。 所 以 定 时 时 间 =计 数 值 机 器 周 期 。4种 工 作 方 式 (方 式 0-方 式 3) 。 9 5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理 n 当 控 制 信 号 定 时 器 工 作 在 定 时 方 式 ； 加 1计 数 器 对 脉 冲 f进 行 计 数 ， 每 来 一 个 脉 冲 ， 计 数 器 加 1， 直 到 计 时 器 计 满 溢 出 ； 因 为 ， 即 一 个 计 数 脉 冲 的

7、 周 期 就 是 一 个 机 器 周 期 ； 计 数器 计 数 的 是 机 器 周 期 脉 冲 个 数 。 从 而 实 现 定 时 。n 当 控 制 信 号 定 时 器 工 作 在 计 数 方 式 ； 加 1计 数 器 对 来 自 输入 引 脚 T0(P3.4)和 T1(P3.5)的 外 信 号 脉 冲 进 行 计 数 ， 每 来 一 个脉 冲 ， 计 数 器 加 1， 直 到 计 时 器 计 满 溢 出 ；C/T=0Tx THx TFxTLxTRxINTx 定 时计 数0f 0 /12f f 控 制 信 号 K“ 1” 启 动 ， 计 数 器 运 行 ；“ 0” 停 止 ， 计 数 器 停

8、止 ；定 时 器 /计 数 器 原 理 框 图加 1计 数 器0 /12f f 1C/T= 10n 控 制 信 号 K可 以 控 制 计 数 器 的 “ 启 动 ” 和 “ 停 止 ” ， TCON（ 88H） K =TRx(INTx+GATE) 11n 振 荡 周 期 ： 是 振 荡 脉 冲 的 周 期 ， 也 成 为“ 拍 ” ， 用 P表 示 。 就 是 晶 体 振 荡 器 的 周 期 ，或 外 部 振 荡 脉 冲 的 周 期 。 是 MCS-51单 片 机 的最 小 时 序 单 位 。 P1 P2S1 振 荡 周 期时 钟 周 期机 器 周 期 机 器 周 期指 令 周 期XTAL2(

9、OSC) S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S4 S5S3 S6P1 P1 P1P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2n 时 钟 周 期 ： 是 振 荡 源 信 号 经 二 分 频 后 形 成 的 时钟 脉 冲 信 号 ， 用 S表 示 。 每 个 时 钟 周 期 分 成 P1、P2两 个 节 拍 ， 又 被 称 为 一 个 状 态 。 是 MCS-51单 片 机 的 最 基 本 的 时 序 单 位 。n 机 器 周 期 ： 通 常 将 完 成 一 个 基 本 操 作 所 需 的 时 间 称为 机 器 周 期 ，

10、由 6个 状 态 （ 12拍 ） 组 成 ， 所 以 一 个机 器 周 期 可 以 依 次 表 示 为 S1P1、 S2P2S6P1、S6P2。 通 常 算 术 逻 辑 操 作 发 生 在 节 拍 P1期 间 ， 而 内部 寄 存 器 到 寄 存 器 的 传 送 发 生 在 节 拍 P2期 间 。指 令 周 期 ： 是 指 CPU执 行 一 条 指 令 所 需 要 的时 间 。 是 MCS-51单 片 机 的 最 大 的 时 序 单 位 ，由 若 干 个 振 荡 周 期 组 成 。 一 个 指 令 周 期 通 常含 有 1 4个 机 器 周 期 ， MCS-51典 型 的 指 令 周期 为 一

11、 个 机 器 周 期 。 振 荡 周 期 、 时 钟 周 期 、 机 器 周 期 和 指 令 周 期 12 5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理n 在 每 个 机 器 周 期 的 S5P2期 间 采 样 检 测 引 脚 输 入 电 平 。 n 若 前 一 个 机 器 周 期 采 样 值 为 “ 1” ， 后 一 个 机 器 周 期 采 样 值为 “ 0” ， 则 计 数 器 加 1。n 新 的 计 数 值 在 检 测 到 输 入 引 脚 电 平 发 生 “ 1” 到 “ 0” 的 负跳 变 （ 下 降 沿 ） 后 ， 于 下 一 个 机 器 周 期 的 S3P1期 间 装 入 计

12、数 器 中 。n 由 于 CPU需 要 两 个 机 器 周 期 来 识 别 一 个 “ 1” 到 “ 0” 的 跳 变信 号 ， 所 以 最 高 的 计 数 频 率 为 振 荡 周 期 的 1/24。P1 P2S1 振 荡 周 期状 态 周 期机 器 周 期 机 器 周 期指 令 周 期XTAL2(OSC) S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S4 S5S3 S6P1 P1 P1P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 13 5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理n 定 时 /计 数 器 对 输 入 信 号

13、 的 要 求1. 外 部 计 数 脉 冲 的 最 高 频 率 为 系 统 振 荡 器 频 率 的 1/24， 例 如选 用 12MHz频 率 的 晶 体 ， 则 可 输 入 500KHz的 外 部 脉 冲 。2. 输 入 信 号 的 高 、 低 电 平 至 少 要 分 别 保 持 一 个 机 器 周 期 。如 图 所 示 ， 图 中 Tcy为 机 器 周 期 。 14 n 可 编 程 定 时 器 的 工 作 方 式 、 启 动 、 停 止 、 溢 出 标志 、 计 数 器 等 都 是 可 编 程 的 通 过 设 置 寄 存 器TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1和 TL1 实 现 。n

14、当 设 置 了 定 时 器 的 工 作 方 式 并 启 动 定 时 器 工 作 后 ，定 时 器 就 按 被 设 定 好 的 工 作 方 式 独 立 工 作 ， 不 再占 用 CPU， 只 有 在 计 数 器 计 满 溢 出 时 才 向 CPU申请 中 断 ， 占 用 CPU。n 由 此 可 见 ， 定 时 器 是 单 片 机 中 工 作 效 率 高 且 应 用灵 活 的 部 件 。5.1 定 时 器 的 结 构 及 工 作 原 理 15 第 5章 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用5.2 定 时 器 的 TMOD和 TCON寄 存 器 16 5.2 定 时 器 的 TMOD和 TCON

15、寄 存 器n 8051单 片 机 定 时 器 主 要 有 几 个 特 殊 功 能 寄 存 器 组成 ： TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1,TL1。n TMOD： 设 置 定 时 器 的 工 作 方 式 ；n TCON： 控 制 定 时 器 的 启 动 和 停 止 ；n TH0和 TL0 ： 存 放 定 时 器 T0的 初 值 或 计 数 结 果 ； TH0存 放 高 8位 ， TL0 存 放 低 8位 ； n TH1和 TL1 ： 存 放 定 时 器 T1的 初 值 或 计 数 结 果 ； TH1存 放 高 8位 ， TL1 存 放 低 8位 ； 17 5.2.1 工 作 方 式 控

16、 制 寄 存 器 TMOD8位 分 为 两 组 ， 高 4位 控 制 T1， 低 4位 控 制 T0。(1) GATE 门 控 位 0: 以 TRX (X=0,1) 来 启 动 定 时 器 /计 数 器 运 行 。1: 用 外 中 断 引 脚 (INT0 *或 INT1*) 上 的 高 电 平 和TRX来 启 动 定 时 器 /计 数 器 运 行 。(2) M1、 M0 工 作 方 式 选 择 位 M1 M0 工 作 方 式 0 0 方 式 0， 13位 定 时 器 /计 数 器 。 0 1 方 式 1， 16位 定 时 器 /计 数 器 。 1 0 方 式 2， 8位 常 数 自 动 重 新

17、 装 载 1 1 方 式 3， 仅 适 用 于 T0，T0分 成 两 个 8位 计 数 器 ， T1停 止 计 数 。3 C/T* 计 数 器 模 式 和 定 时 器 模 式 选 择 位0: 定 时 器 模 式 。 1: 计 数 器 模 式 。4 TMOD无 位 地 址 ， 不 能 位 寻 址 。(5) 复 位 时 ， TMOD所 有 位 均 为 “ 0”。 18 低 4位 与 外 部 中 断 有 关 ， 后 面 介 绍 。 高 4位 的 功 能 如 下 : (1) TF1、 TF0 计 数 溢 出 标 志 位 定 时 器 T0或 T1计 数 溢 出 时 ， 由 硬 件 自 动 将 此 位 置

18、 “ 1”；TFx可 以 由 程 序 查 询 ， 也 是 定 时 中 断 的 请 求 源 ；(2) TR1、 TR0 计 数 运 行 控 制 位 TRx=1: 启 动 定 时 器 /计 数 器 工 作 TRx=0: 停 止 定 时 器 /计 数 器 工 作 5.2.2 控 制 寄 存 器 TCON 19 20 5.2.3 定 时 /计 数 器 的 初 始 化MCS-51单 片 机 的 定 时 器 /计 数 器 是 可 编 程 的 ， 但 在 进 行 定时 或 计 数 之 前 要 对 程 序 进 行 初 始 化 ， 具 体 步 骤 如 下 ：（ 1） 对 TMOD赋 值 ， 以 确 定 定 时

19、器 的 工 作 模 式 ；（ 2） 置 定 时 /计 数 器 初 值 ， 直 接 将 初 值 写 入 寄 存 器 的 TH0、TL0或 TH1、 TL1；（ 3） 根 据 需 要 ， 对 IE置 初 值 ， 开 放 定 时 器 中 断 ；（ 4） 对 TCON寄 存 器 中 的 TR0或 TR1置 位 ， 启 动 定 时 /计 数器 ， 置 位 以 后 ， 计 数 器 即 按 规 定 的 工 作 模 式 和 初 值 进 行 计数 或 开 始 定 时 。 21 5.2.3 定 时 /计 数 器 的 初 始 化初 值 计 算 ： 设 计 数 器 的 最 大 值 为 M， 则 置 入 的 初 值 X

20、为 ： 计 数 方 式 ： X=M-计 数 值 定 时 方 式 ： 由 (M-X)T=定 时 值 ,得 X=M-定 时 值 /T T为 计 数 周 期 ， 是 单 片 机 的 机 器 周 期 。（ 模 式 0: M为 213， 模 式 1: M为 216， 模 式 2和 3: M为 28）例 如 ： 机 器 周 期 为 1 s 时 ， 若 工 作 在 模 式 0， 则 最 大 定 时 值 为 :2 13 1 s =8.192ms 若 工 作 在 模 式 1,则 最 大 定 时 值 为 : 216 1 s =65.536ms 22 第 5章 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用5.3 定 时

21、 器 的 工 作 方 式 23 nMCS-51的 定 时 器 T0有 4种 工 作 方 式 ：即 ： 方 式 0， 方 式 1， 方 式 2， 方 式 3。nMCS-51的 定 时 器 T1有 3种 工 作 方 式 ：即 ： 方 式 0， 方 式 1， 方 式 2。5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 24 5.2.1 方 式 0 M1、 M0设 置 为 00 ， 为 13位 计 数 器 ， 以 T1为 例 ，其 框 图 如 下 :5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 0计 数 脉冲 输 入 加 1计 数 器 25 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 0TH1 D12

22、D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 TL1 D4 D3 D2 D1 D0n 在 这 种 方 式 下 ， 16位 寄 存 器 TH1和 TL1只 用 13位 ，由 TH1的 8位 和 TL1的 低 5位 组 成 。 TL1的 高 3位 不 定 。n 当 TL1的 低 5位 计 数 溢 出 时 ， 向 TH1进 位 。 而 TH1计数 溢 出 时 ， 则 向 中 断 标 志 位 TF1进 位 （ 即 硬 件 将 TF1置 1） ， 并 请 求 中 断 。n 可 通 过 查 询 TF1是 否 置 “ 1”或 考 察 中 断 是 否 发 生 来 判定 定 时 器 T1的 操 作 完 成 与

23、否 。 26 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 0n 当 C/T=0时 ， 为 定 时 工 作 模 式 ， 开 关 接 到 振 荡 器的 12分 频 器 输 出 上 ， 计 数 器 对 机 器 周 期 脉 冲 计 数 。其 定 时 时 间 为 ：(213-初 值 ) 振 荡 周 期 12例 如 ： 若 晶 振 频 率 为 12MHz， 则 最 长 的 定 时 时 间为 (213-0) (1/12) 12us=8.191ms n 当 C/T=1时 ， 为 计 数 工 作 模 式 ， 开 关 与 外 部 引 脚T1(P3.5)接 通 ， 计 数 器 对 来 自 外 部 引 脚 的 输

24、 入 脉冲 计 数 。 当 外 部 信 号 发 生 负 跳 变 时 计 数 器 加 1。 27 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 0n GATE控 制 定 时 器 Tx(T1或 T0)的 条 件 ：(1) 当 GATE=0时 ， “ 或 门 ” 输 出 恒 为 1， “ 与 门 ” 的 输出 信 号 K由 TRx决 定 (即 此 时 K=TRx)， 定 时 器 不 受 INTx输 入 电 平 的 影 响 ， 由 TRx直 接 控 制 定 时 器 的 启 动 和 停 止 。TRx=1； 计 数 启 动 ；TRx=0； 计 数 停 止 ；(2) 当 GATE=1时 ， “ 与 门 ”

25、 的 输 出 信 号 K由 INTx输 入电 平 和 TRx位 的 状 态 一 起 决 定 (即 此 时 K=TRxINTx)，当 且 仅 当 TRx=1且 INTx=1(高 电 平 )时 ， 计 数 启 动 ；否 则 ， 计 数 停 止 。 返 回 28 5.3.2 方 式 1 M1、 M0=01， 为 16位 的 计 数 器 ， 除 位 数 外 ， 其 他 与 方 式 0相 同 。 n 其 定 时 时 间 为 ：(216-初 值 ) 振 荡 周 期 12例 如 ： 若 晶 振 频 率 为 12MHz， 则 最 长 的 定 时 时 间 为(216-0) (1/12) 12us=65.536m

26、s 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 1 29 5.3.3 方 式 2 M1、 M0=10 ， 为 自 动 恢 复 初 值 的 8位 计 数 器 ， 等 效 框 图 如下 : TLx作 为 8位 计 数 器 ， THx作 为 重 置 初 值 的 缓 冲 器 。 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 2THx作 为 常 数 缓 冲 器 ， 当 TLx计 数 溢 出 时 ， 在 置 “ 1”溢 出 标 志 TFx的 同 时 ， 还 自 动 的 将 THx中 的 初 值 送 至 TLx， 使 TLx从 初 值 开 始 重新 计 数 。 定 时 器 /计 数 器 的 方 式 2

27、工 作 过 程 如 图 (x=0, 1) 。 30 n 优 点 ：方 式 0和 方 式 1用 于 循 环 重 复 定 时 或 计 数时 ， 在 每 次 计 数 器 挤 满 溢 出 后 ， 计 数 器复 0。 若 要 进 行 新 一 轮 的 计 数 ， 就 得 重新 装 入 计 数 初 值 。 这 样 一 来 不 仅 造 成 编程 麻 烦 ， 而 且 影 响 定 时 精 度 。 而 方 式 2具 有 初 值 自 动 装 入 的 功 能 ， 避 免 了 这 个缺 点 ， 可 实 现 精 确 的 定 时 。n 缺 点 ：只 有 8位 计 数 器 ， 定 时 时 间 短 、 计 数 范围 小 。 其

28、定 时 时 间 为 ： (2 8-初 值 ) 振 荡 周 期 12若 晶 振 频 率 为 12MHz， 则 最 长 的 定 时 时 间 为(28-0) (1/12) 12us=0.256ms 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 2 方 式 2工 作 过 程 图 (x=0, 1) 。 31 5.3.4 方 式 3 只 适 用 于 定 时 器 /计 数 器 T0。 T1不 能 工 作 在 方 式 3。如 果 将 T1置 为 方 式 3， 则 相 当 于 TR1=0， 停 止 计 数 (此 时 T1可 用 来 作 串 行 口 波 特 率 产 生 器 ) 。1. 工 作 方 式 3下 的

29、T0 T0在 方 式 3时 被 拆 成 两 个 独 立 的 8位 计 数 器 ： TH0和 TL0。n 8位 计 数 器 TL0使 用 T0的 状 态 控 制 位 C/T*、 GATE、 TR0、INT0， 它 既 可 以 工 作 在 定 时 方 式 ， 也 可 以 工 作 在 计 数 方 式 。n 8位 定 时 器 TH0被 固 定 为 一 个 8位 定 时 器 (不 能 作 外 部 计 数 模式 ) ， 并 使 用 定 时 器 T1的 状 态 控 制 位 TR1， 同 时 占 用 定 时 器T1的 中 断 请 求 源 TF1。 此 时 ， 定 时 器 TH0的 启 动 或 停 止 只 受T

30、R1控 制 。TR1=1时 ， 启 动 TH0的 计 数 ； TR1=0时 ， 停 止 TH0的 计 数5.3 定 时 器 的 工 作 方 式 方 式 3 32 5.3 定 时 器 的 工 作 方 式各 引 脚 与 T0的 逻 辑 关 系 如 图 所 示 : 33 2. T0工 作 在 方 式 3下 T1的 各 种 工 作 方 式 注 意 ： 当 T0处 于 方 式 3时 ， T1仍 可 设 置 为 方 式 0、 方 式 1和 方 式 2。n 当 时 由 于 TR1、 TF1和 T1的 中 断 源 都 已 被 定 时 器 T0(中 的 TH0)占用 ， 所 以 定 时 器 T1 仅 有 控 制

31、 位 C/T来 决 定 其 工 作 在 定 时 方 式 或计 数 方 式 。n 当 计 数 器 计 满 溢 出 时 ， 不 能 置 位 “ TF1”， 而 只 能 将 输 出 送 往 串口 。 所 以 ， 此 时 定 时 器 T1一 般 用 作 串 口 的 波 特 率 发 生 器 ， 或 不 需要 中 断 的 场 合 。(1) T1工 作 在 方 式 05.3 定 时 器 的 工 作 方 式 34 (2) T1工 作 在 方 式 1 (3) T1工 作 在 方 式 25.3 定 时 器 的 工 作 方 式 35 第 5章 定 时 器 /计 数 器 及 其 应 用5.4 定 时 器 的 编 程

32、和 应 用 36 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用n 编 程 说 明MCS-51单 片 机 的 定 时 器 是 可 编 程 的 ， 但 在 进 行 定 时 或 计 数 之 前 要 对 程序 进 行 初 始 化 ， 具 体 步 骤 如 下 ：（ 1） 确 定 工 作 方 式 字 ： 对 TMOD寄 存 器 正 确 赋 值 ；（ 2） 确 定 定 时 初 值 ： 计 算 初 值 ， 直 接 将 初 值 写 入 寄 存 器 的 TH0、 TL0或TH1、 TL1；初 值 计 算 ： 设 计 数 器 的 最 大 值 为 M， 则 置 入 的 初 值 X为 ： 计 数 方 式 ： X=M-计

33、数 值 定 时 方 式 ： 由 (M-X)T=定 时 值 ,得 X=M-定 时 值 /T T为 计 数 周 期 ， 是 单 片 机 的 机 器 周 期 。（ 模 式 0 M为 2 13， 模 式 1 M为 216， 模 式 2和 3 M为 28）（ 3） 根 据 需 要 ， 对 IE置 初 值 ， 开 放 定 时 器 中 断 ；（ 4） 启 动 定 时 /计 数 器 ， 对 TCON寄 存 器 中 的 TR0或 TR1置 位 ， 置 位 以后 ， 计 数 器 即 按 规 定 的 工 作 模 式 和 初 值 进 行 计 数 或 开 始 定 时 。 37 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用

34、例 5-1 要 在 P1.0上 输 出 一 个 周 期 为 2ms的 方波 ， 假 设 系 统 振 荡 频 率 采 用 12MHz。 利 用 T0方 式 0产 生 1ms的 定 时方 波 的 周 期 用 T0来 确 定 ， 让 T0每 隔 1ms计 数 溢 出 1次 ， 即 TF0=1； 查 询 到 TF0=1 则 CPU对 P1.0取 反 。即 要 使 P1.0每 隔 1ms取 反一 次 。 38 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用第 一 步 ： 确 定 工 作 方 式 字 方 式 0 (13位 )最 长 可 定 时 8.192ms; 方 式 1 (16位 )最 长 可 定 时 65

35、.536ms; 方 式 2 (8位 )最 长 可 定 时 256s。 n T0为 方 式 0， M1M0=00 n 定 时 工 作 状 态 ， C/T=0n GATE=0， 不 受 INT0控 制 ，n T1不 用 全 部 取 “ 0”值 。n 故 TMOD=00H 39 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用第 二 步 ： 计 算 1ms定 时 的 初 值 X 设 初 值 为 X， 则 有 : (213-X) 12 10-6 1/12=1 10-3可 求 得 ： X=8192-1000=7192X化 为 16进 制 ，即 X=1C18H=1,1100,000 1,1000B。所 以 ，

36、T0的 初 值 为 : TH0=E0H TL0=18HTH0 1 1 1 0 0 0 0 0 TL0 1 1 0 0 0 40 第 三 步 ： 程 序 设 计 采 用 查 询 TF0的 状 态 来 控 制 P1.0的 输 出 ， 同 时 要 重 新装 入 初 值 。5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 41 参 考 程 序 : ORG 0100HMAIN: MOV TMOD, #00H ； 设 置 T0为 方 式 0MOV TL0, #18H ； 送 计 数 初 值 MOV TH0, #0E0H ； 送 计 数 初 值SETB TR0 ； 启 动 T0LOOP: JBC TF0， NEX

37、T ； 查 询 定 时 时 间 到 ， 转 NEXT， 同 时 清 TF0SJMP LOOP ； 重 复 循 环NEXT: MOV TL0, #18H ； T0重 置 初 值 MOV TH0, #0E0H ； T0重 置 初 值 CPL P1.0 ； P1.0的 状 态 取 反SJMP LOOP ； 重 复 循 环 END 42 例 5-2 将 例 5-1中 的 输 出 方 波 周 期 改 为 1秒 。 分 析 ： 周 期 为 1s的 方 波 要 求 500ms的 定 时 。 (1) T0工 作 方 式 的 确 定因 定 时 时 间 较 长 ， 采 用 哪 一 种 工 作 方 式 ？ 由 各

38、种 工 作 方式 的 特 性 ， 可 计 算 出 : 方 式 0 (13位 )最 长 可 定 时 8.192ms; 方 式 1 (16位 )最 长 可 定 时 65.536ms; 方 式 2 (8位 )最 长 可 定 时 256s。 所 以 采 用 定 时 器 定 时 加 软 件 计 数 的 方 法 来 实 现 延 长 定 时 。选 方 式 1， 定 时 50ms， 软 件 计 数 10次 。50ms 10=500ms。 所 以 ， TMOD=01H5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 以 上 各 方 式都 不 满 足 要 求 43 (2) 计 算 计 数 初 值因 为 : (216-X

39、) 12 10-6 1/12=50 10-3所 以 : X=15536=3CB0H因 此 : TH0=3CH， TL0=B0H (3) 10次 计 数 的 实 现设 计 一 个 软 件 计 数 器 ， 初 始 值 设 为 10。 每 隔50ms定 时 时 间 到 ， 产 生 溢 出 标 志 TF0， 程 序 查 询到 TF0=1， 则 软 件 计 数 器 减 1。 这 样 减 到 0时 就 获得 了 500ms的 定 时 。5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 44 (4) 程 序 设 计 （ 参 考 程 序 ） MAIN: MOV TMOD, #01H ； 设 T0工 作 在 方 式

40、1MOV TL0, #0B0H ； 给 T0设 初 值MOV TH0, #3CHMOV R7， #10 ； 软 件 计 数 器 初 值SETB TR0 ； 启 动 T0LOOP： JBC TF0， NEXT ； 查 询 定 时 时 间 到 ， 转 NEXT， 同 时 清 TF0SJMP LOOP NEXT: DJNZ R7， EXIT ； R7不 等 于 0， 则 不 对 P1.0取 反CPL P1.0MOV R7， #10 ； 重 置 软 件 计 数 器 初 值EXIT： MOV TL0,#0B0H ； T0中 断 子 程 序 ， 重 装 初 值MOV TH0,#3CH SJMP LOOPE

41、ND 45 n 以 上 的 定 时 程 序 中 ， 程 序 都 要 重 置 计 时 器 初 值 ， 这样 从 定 时 器 溢 出 发 出 溢 出 标 志 ， 到 重 装 完 定 时 器 初值 ， 在 开 始 计 数 ， 之 间 总 会 有 一 段 时 间 间 隔 ， 使 定时 时 间 增 加 了 若 干 微 秒 ， 造 成 定 时 不 够 精 确 。n 为 了 减 小 这 种 定 时 误 差 ， 单 片 机 中 设 置 了 工 作 方 式2(自 动 重 装 初 值 )， 则 可 避 免 上 述 因 素 ， 省 去 程 序中 重 装 初 值 的 指 令 ， 实 现 精 确 定 时 。n 但 是

42、工 作 方 式 2的 缺 点 是 只 有 8位 计 数 器 ， 定 时 时 间受 到 很 大 限 制 。5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 46 例 5-3 利 用 T0方 式 2产 生 250us的 定 时 ， 在 P1.0引 脚 上 输 出 周期 为 500us的 方 波 (要 求 精 确 定 时 )。 (设 系 统 振 荡 为 12MHz)(1) 工 作 方 式 选 择实 现 精 确 定 时 ， 采 用 方 式 2。对 于 12MHz晶 振 ， 方 式 2的 最 大 计 数 时 间 为 28=256us， 所 以 可 实 现 250us的 精 确 定 时 。故 ， 设 置 TMO

43、D=02H。(2) 计 算 初 值设 初 值 为 X: 则 (28-X) 12 10-6 1/12=250 10-6 X=2 8-250=6=06H(3) 程 序 设 计采 用 查 询 TF0的 状 态 来 控 制 P1.0的 输 出 。 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 47 (4) 参 考 程 序MAIN: MOV TMOD, #02H ;置 T0方 式 2MOV TH0, #06H ； 送 计 数 初 值MOV TL0, #06HSETB TR0 ； 启 动 T0LOOP: JBC TF0, NEXT ； 查 询 定 时 时 间 到 ， 转 NEXT， 同 时 清 TF0SJM

44、P LOOPNEXT: CPL P1.0 ； 输 出 取 反SJMPLOOP ； 重 复 循 环END5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 48 nGATE门 可 使 定 时 器 Tx(T0或 T1)的 启 动 计 数受 INTx*的 控 制 ， 可 测 量 引 脚 INTx*(P3.2或P3.3) 上 正 脉 冲 的 宽 度 (机 器 周 期 数 ) 。n以 T1为 例 ：门 控 制 位 GATE的 应 用 测 量 脉 冲 宽 度 回 顾当 GATE=1时 ， K=TRxINTxK 49 例 5-4 利 用 T1门 控 位 GATE测 试 INT1*(P3.3)引 脚 上 出 现 的

45、正 脉 冲的 宽 度 。分 析 ：n 根 据 设 计 要 求 ， 将 T1设 定 为 定 时 工 作 模 式 、 方 式 1、 GATE=1；n 当 TR1=1时 ， 一 旦 INT1*(P3.3)引 脚 上 出 现 高 电 平 就 开 始 计数 ， 直 到 出 现 低 电 平 为 止 。n 然 后 读 取 TH1、 TL1中 的 计 数 值 ， 分 别 送 到 寄 存 器 A和 B中 。n 由 于 T1工 作 在 定 时 方 式 ， 计 数 器 计 数 的 是 机 器 周 期 的 脉 冲 数 ；n 将 脉 冲 数 转 化 成 时 间 ， 就 可 得 到 正 脉 冲 的 宽 度 。门 控 制

46、位 GATE的 应 用 测 量 脉 冲 宽 度 50 ORG 0100HMAIN: MOV TMOD, #90H ； T1为 方 式 1定 时 控 制 字MOV TL1, #00H ； 计 数 器 初 值 为 0MOV TH1, #00HLOOP: JB P3.3, LOOP ； 等 待 INT1*低SETB TR1 ； 如 INT1*为 低 ， 启 动 T1LOOP1: JNB P3.3, LOOP1； 等 待 INT1*升 高 ， 开 始 计 数LOOP2: JB P3.3, LOOP2 ； 等 待 INT1*降 低 ， 停 止 计 数CLR TR1 ； 停 止 T1计 数MOV A, T

47、L1 ； T1计 数 值 的 低 8位 送 AMOV B, TH1 ； T1计 数 值 的 高 8位 送 B由 于 定 时 器 最 长 为 16位 计 数 器 ， 因 此 被 测 脉 冲 高 电 平 的 宽 度 不 能 超 过 65536个 机 器 周 期 。 参 考 程 序 : 51 例 5-5 当 T0(P3.4) 引 脚 上 发 生 负 跳 变 时 ， 从 P1.0引 脚 上输 出 一 个 周 期 为 1ms的 方 波 ,如 图 所 示 。 (系 统 振 荡 为6MHz) 两 个 计 数 器 同 时 使 用5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 52 (1) 工 作 方 式 选 择l

48、 T0为 方 式 1计 数 ， 初 值 0FFFFH， 即 外 部 计 数 输 入 端T0(P3.4) 发 生 一 次 负 跳 变 时 ， T0加 1且 溢 出 ， 溢 出 标 志 TF0置 “ 1”， 发 中 断 请 求 。 在 进 入 T0中 断 程 序 后 ， 把 F0标 志 置“ 1”， 说 明 T0引 脚 上 已 接 收 了 负 跳 变 信 号 。l T1定 义 为 方 式 2定 时 。 在 T0引 脚 产 生 一 次 负 跳 变 后 ， 启 动 T1每 500s产 生 一 次 中 断 ， 在 中 断 服 务 程 序 中 对 P1.0求 反 ， 使P1.0产 生 周 期 1ms的 方

49、 波 。l TMOD=0010,0101=25H(2) 计 算 T1初 值设 T1的 初 值 为 X: 则 (2 8-X) 2 10-6=5 10-4 X=28-250=6=06H 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 53 MAIN: MOV TMOD, #25H ； 初 始 化 ， T1为 方 式 2定 时 ， T0为 方 式 1计 数MOV TL0, #0FFH ； T0置 初 值 MOV TH0, #0FFHSETB TR0 ； 启 动 T0MOV TL1, #06H ； T1置 初 值MOV TH1, #06HLOOP0： JBC TF0, NEXT0 ； 查 询 T0有 无

50、负 跳 变 ， 有 则 转 到 NEXT0SJMP LOOP0NETX0： CPL P1.0 ； P1.0取 反SETB TR1 ； 启 动 T1LOOP1： JBC TF1, NEXT1 ； 查 询 T1定 时 时 间 到 否 ， 到 则 转 到 NEXT1SJMP LOOP1NEXT1： CPL P1.0 ； P1.0取 反 SJMP LOOP1END (3) 程 序 设 计 54 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用nT0 方 式 3时 ， TL0和 TH0被 分 成 两 个 独立 的 8位 定 时 器 /计 数 器 。 其 中 ，n TL0: 8位 定 时 器 /计 数 器 ；n

51、 TH0: 8位 定 时 器 。n当 T1作 串 行 口 波 特 率 发 生 器 时 ， T0才设 置 为 方 式 3。 55 n 以 上 例 题 均 采 用 查 询 的 方 法 ， 这 种 方 法 很 简 单 ，但 是 在 定 时 器 整 个 计 数 的 过 程 中 ， CPU要 不 断地 查 询 溢 出 标 志 TFx的 状 态 ， 很 难 执 行 其 他 操作 ， 占 用 了 CPU的 工 作 时 间 ， 使 得 CPU的 工 作效 率 不 高 。n 若 采 用 中 断 的 方 式 来 实 现 ， 可 大 大 提 高 CPU的工 作 效 率 。n 我 们 下 一 章 学 习 中 断 ，

52、学 习 完 之 后 再 返 回 来 分析 和 比 较 两 者 的 区 别 与 特 点 。5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用 56本 章 结 束 ！ 57 5.4 定 时 器 的 编 程 和 应 用例 5-6 假 设 某 MCS-51应 用 系 统 的 两 个 外 中 断 源 已 被 占 用 ，设 置 T1工 作 在 方 式 2， 作 波 特 率 发 生 器 用 。 现 要 求 增 加一 个 外 部 中 断 源 ， 并 控 制 P1.0引 脚 输 出 一 个 5kHz的 方波 。 设 系 统 振 荡 为 6MHz。 58 (1) 选 择 工 作 方 式TL0为 方 式 3计 数 ， 把

53、T0引 脚 (P3.4) 作 附 加 的 外 中 断 输 入 端 ，TL0初 值 设 为 0FFH， 当 检 测 到 T0引 脚 电 平 出 现 负 跳 变 时 ，TL0溢 出 ， 申 请 中 断 ， 这 相 当 于 跳 沿 触 发 的 外 部 中 断 源 。TH0为 8位 方 式 3定 时 ， 控 制 P1.0输 出 5kHz的 方 波 信 号 。 如图 所 示 。5.4.3 方 式 3的 应 用 59 (2) 初 值 计 算TL0的 初 值 设 为 0FFH。5kHz的 方 波 的 周 期 为 200s， TH0的 定 时 时 间 为 100s。TH0初 值 X计 算 如 下 : (28-

54、X) 2 10-6=1 10-4X=28-100=156=9CH(3) 程 序 设 计ORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ； T0中 断 入 口LJMP TL0INT ； 跳 T0中 断 服 务 程 序ORG 001BH ； 在 T1方 式 3时 ， TH0占 用T1的 中 断LJMP TH0INT ； 跳 TH0中 断 服 务 程 序5.4.3 方 式 3的 应 用 60 ORG 0100HMAIN: MOV TMOD, #27H ； T0方 式 3计 数 ， T1方 式 2定 时MOV TL0, #0FFH ； 置 TL0初 值MOV TH0, #9CH ； 置 TH0

55、初 值MOV TL1, #dataL ； data为 波 特 率 常 数MOV TH1, #dataHMOV TCON, #55H； 启 动 T0、 T1， 设 置 外 部 中 断 为 跳 沿 触发MOV IE, #9FH ； 开 中 断TL0INT: MOV TL0, #0FFH ； TL0中 断 服 务 程 序 ， TL0重 新装 入 初 值 中 断 处 理 TH0INT: MOV TH0, #9CH ； TH0中 断 服 务 程 序 ， TH0重 新 装 入 初值 CPL P1.0 ； P1.0位 取 反 输 出RETI 5.4.3 方 式 3的 应 用 61 1. 实 时 时 钟 实

56、现 的 基 本 思 想 如 何 获 得 1秒 的 定 时 ， 可 把 定 时 时 间 定 为 100ms， 采用 中 断 方 式 进 行 溢 出 次 数 的 累 计 ， 计 满 10次 ， 即 得 到秒 计 时 。片 内 RAM中 规 定 3个 单 元 作 为 秒 、 分 、 时 单 元 ， 具 体安 排 如 下 : 42H: “秒 ” 单 元 ； 41H: “分 ” 单 元 ； 40H: “时 ” 单元从 秒 到 分 ， 从 分 到 时 是 通 过 软 件 累 加 并 进 行 比 较 的 方法 来 实 现 的 。5.4.5 实 时 时 钟 的 设 计 62 2. 程 序 设 计 (1) 主

57、程 序 的 设 计流 程 如 图 所 示 。5.4.5 实 时 时 钟 的 设 计 63 (2) 中 断 服 务 程 序 的 设 计中 断 服 务 程 序 的 主 要功 能 是 实 现 秒 、 分 、时 的 计 时 处 理 。 参 考程 序 略 。5.4.5 实 时 时 钟 的 设 计 64 在 读 取 运 行 中 的 定 时 器 /计 数 器 时 ， 需 注 意 : 若 恰 好 出现 TLX溢 出 向 THX进 位 的 情 况 ， 则 读 得 的 (TLX) 值 就完 全 不 对 。 同 样 ， 先 读 (THX) 再 读 (TLX) 也 可 能 出 错 。方 法 : 先 读 (THX) ，

58、 后 读 (TLX) ， 再 读 (THX) 。 若 两次 读 得 (THX) 相 同 ， 则 读 的 内 容 正 确 。 若 前 后 两 次 读的 (THX) 有 变 化 ， 则 再 重 复 上 述 过 程 ， 这 次 重 复 读 得的 内 容 就 应 是 正 确 的 。 下 面 是 有 关 的 程 序 ， 读 得 的(TH0) 和 (TL0) 放 置 在 R1和 R0内 。5.4.6 运 行 中 读 定 时 器 /计 数 器 65 RDTIME: MOV A, TH0 ； 读 (TH0) MOV R0, TL0 ； 读 (TL0) CJNE A, TH0, RDTIME； 比 较 2次 读 得 的 (TH0) ； 不 相 等 则 重 复 读MOV R1, A ； (TH0) 送 入 R1中 RET 5.4.6 运 行 中 读 定 时 器 /计 数 器