實驗報告定時器

1、實驗名稱：定時器實驗實驗?zāi)康模?、 熟悉 MCS-51 的定時器原理2、掌握 MCS-51 定時器使用方法3、掌握 MCS-51 的定時中斷實驗原理：MCS-51 系列單片機中，有兩個內(nèi)置 16 位可編程的定時器/計數(shù)器 T0、T1，共 4 種工作方式。一、定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)1、 方式 0（13 位定時/計數(shù)器）2、 方式 1（16 位定時/計數(shù)器）3、 方式 2（8 位重復(fù)定時/計數(shù)器）4、 方式 3（8 位定時/計數(shù)器，僅 T0）二、 定時器/計數(shù)器的編程寄存器：1、TMOD：選擇定時器/計數(shù)器 T0、T1 的工作模式和工作方式。1） GATE門控位0：以TRX（X=0,1）來啟動定時器

2、/計數(shù)器運行。1：用外中斷引腳(INT0*或 INT1*)上的高電平和 TRX 來啟動定時器/計數(shù)器運行。2） M1、M0工作方式選擇位M1M0工 作方 式00110101方式 0，13 位定時器/計數(shù)器。方式 1，16 位定時器/計數(shù)器。方式 2，8 位常數(shù)自動重新裝載方式 3，僅適用于 T03) C/-T計數(shù)器模式和定時器模式選擇位0：定時器模式。1：計數(shù)器模式。2、TCON：T0、T1 的啟動和停止計數(shù)，同時包含了 T0、T1 的狀態(tài)。1) TF1、TF0計數(shù)溢出標志位2) TR1、TR0計數(shù)運行位1：啟動定時器/計數(shù)器工作0：停止定時器/計數(shù)器工作實驗內(nèi)容：1、通過定時器狀態(tài)，在 P1

3、.0 產(chǎn)生近似 10kHz 的方波2、利用定時中斷，在中斷處理每秒通過 P1.0 切換一次邏輯筆的電平3、利用計數(shù)器測量信號發(fā)生器產(chǎn)生的不同頻率的方波周期，并在寄存器中顯示結(jié)果。實驗設(shè)計：1、要求在 P1.0 處產(chǎn)生 10khz 的方波，即周期為 100us，則 P1.0 的邏輯電平每 50us 需跳變一次。我們所使用的 MCU 晶振為 11.0592MHz ，所以定時器的定時初值為，采用，n=8，可N 約為 210，轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)即為 0D2H，故初始化時定時器的初值為 0D2H。然后啟動定時器，不斷定時器的溢出標志 TF0，一旦定時時間到即 TF0=1，則將 P1.0 邏輯電平取反，并將

4、溢出標志清零，重新開始定時，如此反復(fù)循環(huán)。流程圖：開始否電路圖：溢出中斷標志TF0=1?是輸出電平取反中斷標志清零啟動定時器工作初始化定時器和輸出口P1.0代碼及注釋：;硬件程序ORGLJMPORG MAIN:8000HMAIN8100H;硬件程序;給 P1.0 一個初值;T0 工作于定時方式 2;設(shè)置定時初值 50usSETBMOV MOV MOVSETBP1.0TMOD,#02H TH0,#0D2H TL0,#0D2HTR0;啟動定時器 T0 工作BACK:;定時時間 50us 到即 TF0=1 轉(zhuǎn) BACK1，并使 TF0=0;定時時間未到繼續(xù)JBCSJMP BACK1:CPL NOP

5、SJMPENDTF0,BACK1BACK;對電平狀態(tài)取反;加入一條指令的P1.0，防抖動BACK2 、實驗要求邏輯筆的狀態(tài)每秒改變一次， 但是我們一個定時器最大定時時間為,其最大定時時間遠遠小于 1s，所以僅用一個定時器是不夠的，故采用一個定時器和一個計數(shù)器配合使用。一個定時器產(chǎn)生一個周期為 100ms 的方波信號，即每50ms 進入定時器中斷對計數(shù)信號 P1.3 取反，計數(shù)器對該信號計數(shù)，器中斷，改變邏輯筆電平。10 次則進入計數(shù)定時器的初值，采用方式 1，n=16，N=19456，轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)為 4C00H；計數(shù)器的初值，采用方式 2，n=8，N=246，轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)為 0F6H。

6、主程序流程圖：開始等待中斷中斷程序流程圖：（T0 定時中斷）中斷返回P1.3計數(shù)信號取反計數(shù)器計數(shù)加1重裝T0計數(shù)初值啟動T0、T1工作開中斷初始化中斷設(shè)置初始化狀態(tài)及T0、T1的初始值中斷程序流程圖：（T1 計數(shù)中斷）中斷返回電路圖（修改后加上了邏輯筆的電路）：代碼及注釋：;硬件程序ORGLJMP ORG LJMP ORG LJMP ORGMAIN:8000HMAIN 800BH INTT0 801BH INTT18100H;定時器 T0 中斷地址;定時器 T1 中斷地址;硬件程序邏輯筆電平取反;給 P1.0 一個初態(tài);P1.3 作為 T1 的外部計數(shù)脈沖信號CLRSETB MOV MOV

7、MOV MOV MOV SETB SETB SETB CLR SETB SETB SETBSJMPP1.0P1.3TMOD,#61H;T0、T1 方式初始化，T0 工作于定時方式 1，T1 工作于計數(shù)方式 2 TH1,#0F6H;設(shè)置 T1 計數(shù)初值TL1,#0F6H;方式 2 會重裝計數(shù)初值，初始只需將 TH1、TL1 裝入相同的初值TH0,#4CH;設(shè)置 T0 計數(shù)初值TL0,#00H;啟動 T0 工作;啟動 T1 工作;設(shè)置 T0 為高優(yōu)先級中斷;設(shè)置 T1 為低優(yōu)先級中斷;開放 T0 中斷;開放 T1 中斷;開放 CPU 的中斷;等待中斷TR0TR1 PT0 PT1 ET0 ET1 E

8、A$;定時器 T0 中斷服務(wù)程序ORG8400HINTT0:MOVTH0,#4CH;重裝 T0 計數(shù)初值，為下一次定時做準備MOVTL0,#00H;T0 中斷，50ms 到對 P1.3 求反一次得到周期為 100ms 的脈沖串;中斷返回;定時器 T1 中斷服務(wù)程序CPLP1.3RETI ORG8500H INTT1:CPLP1.0 RETIEND;T1 中斷，1s 時間到，改變邏輯筆的電平;中斷返回3、頻率即為時間內(nèi)脈沖的個數(shù)。故要測試 T0 引腳上脈沖的頻率，可利用 T1 定時1 個時間（1s），T0 對外部脈沖計數(shù)，在此期間所計的脈沖數(shù)即為待測頻率值。由于晶振頻率為 11.0592MHz，

9、周期為 12/11.0592us，若選 T1 工作在方式 1 下，其最大定時時間為 71ms，遠遠小于 1s。因此利用 T1 完成 1s 的定時任務(wù)還必須配合相應(yīng)軟件來實現(xiàn)?？稍O(shè)計一個 T1 定時次數(shù)計數(shù)器，若設(shè) T1 定時 50ms，當該計數(shù)器值為 20 時，定時 1s 到。則當 T1 開始定時時，T0 立即對外部脈沖進行計數(shù)，定時時間 1s 到，T0 停止計數(shù)，此時 T0 的計數(shù)值即為信號的頻率。由上個實驗計算值可知 T1 的初值為 4C00H。流程圖：開始否50ms時間到？是否CONT計數(shù)值為0？是結(jié)束電路圖：關(guān)閉T0計數(shù)器結(jié)果CONT計數(shù)值減1T1溢出中斷標志清零啟動定時器啟動計數(shù)器初

10、始化定時器為50ms 初始化計數(shù)器為0代碼及注釋：CONTEQU;CONT 為定時器 T1 的定時次數(shù)72H;硬件程序ORGLJMPORG8000HMAIN8100H;硬件程序MAIN:TMOD,#15H;T0 工作于計數(shù)方式 1，T1 工作于定時方式 1MOVMOV MOV MOV MOV MOV SETBSETB;T0 計數(shù)初值置 0TH0,#00HTL0,#00H TH1,#4CH TL1,#00H CONT,#20 TR1TR0;T1 定時 50ms;計數(shù)器初始化，20;啟動 T1 定時;啟動 T0 計數(shù)BACK:;等待定時 50ms 到;定時器 T1 溢出中斷標志清零JNBTF1,B

11、ACKCLRTF1MOVMOVDEC MOVTH1,#4CHTL1,#00HCONT A,CONT;T1 重裝定時初值，為下次定時做準備;循環(huán)次數(shù)減 1;計數(shù)次數(shù)不到 20 次，繼續(xù)等待;1s 時間到，T0 停止計數(shù)JNZ BACKCLR TR0MOV 71H,TH0 MOV 70H,TL0 SJMP $END;存結(jié)果實驗結(jié)果及分析：1、用示波器在 P1.0 處觀察到穩(wěn)定的周期方波，其頻率為 10.00khz。但是一開始實驗時在 P1.0 處觀測到的方波非常不穩(wěn)定，方波波形像是由兩個頻率相近的方波疊加而成的，頻率范圍在 9.810.2KHz 之間。這是因為在實驗設(shè)置 T0 工作于定時方式 2。

12、工作中，當 TL0 的內(nèi)容被溢出時，除同步方式 0、1 置位 TF0，產(chǎn)生溢出中斷請求外，還自動將 TH0 中不變的初值重新裝入 TL0。這一過程中系統(tǒng)會對中斷溢出標志進行自動清零，由于計算出的定時初值 N 為近似值 210，且自動清零時會產(chǎn)生很小的，這些的累積會產(chǎn)生一定的誤差，故輸出波形的頻率會有細微的差別，從而產(chǎn)生抖動。因此，在實驗中我對程序進行了一些修改，即在轉(zhuǎn)入程序的電平取反 CPLP1.0 后加入了一條 NOP 指令，以加入一條指令的方波。修改后再觀察 P1.0 口的波形即可得到穩(wěn)定的 10KHz實驗時，發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)將 T0 設(shè)置于工作在定時方式 1，所測波形的頻率也會有些偏差，這是

13、因為方式 1 在情況下，定時器溢出時系統(tǒng)對中斷溢出標志進行自動清零，需在周期，增加加入一條 CLRTF0 指令，對其進行手動清零。而這條指令的加入會改變循環(huán)，從而產(chǎn)生輸出頻率與預(yù)期頻率的偏差。為得到所需頻率的方波，T0 的定時初值應(yīng)重新設(shè)定，公式計算出的初值稍小一些。2、實驗中可觀察到邏輯筆的紅燈和綠燈每 1s 切換一次。用示波器觀察 P1.0 口的輸出波形，可看到穩(wěn)定的方波波形，周期為 1.02s。這個實驗中通過兩個中斷完成產(chǎn)生周期為 1s 的方波的功能。如實驗設(shè)計中所說明的這是因為要產(chǎn)生 1s 的定時，一個定時器不夠用，需要兩個定時器的配合才能完成。所以我在設(shè)置中斷時，將定時器設(shè)定為高優(yōu)先

14、級，計數(shù)器設(shè)定為低優(yōu)先級，先進行 50ms 的定時，每次定時時間到，計數(shù)器則進行加 1 計數(shù)，由此完成 1s 的定時。在實驗 1 中有討論到在情況 T0 工作于定時方式 1 時，由于系統(tǒng)對中斷溢出標志進行自動清零，需在轉(zhuǎn)入加一條 CLRTF0 指令進行轉(zhuǎn)入清零。但是在中斷則不用考慮這個問題，在 TF0 為 1 的情況下系統(tǒng)會自動對 TF0 清零并轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。不過在中斷時對 TF0 清零的操作也會占用極少的時間，故每次的定時會產(chǎn)生很微小的延時，在 10 次計數(shù)中會進行一定的累積，所以最后測得的周期為 1.02s，有很小的誤差。3、通過信號源產(chǎn)生不同頻率的方波的信號，在 1s 中對信號的脈沖進行計數(shù)，得到信號的頻率，在示結(jié)果。單元 70H 和 71H 中可看到計數(shù)結(jié)果，將類型改為 float，可以十進制顯選取十個不同頻率的方波信號，測得的數(shù)據(jù)結(jié)果如下所示：3025201510500由待測頻率與實測頻率的關(guān)系表及關(guān)系圖中，可看出實測頻率與待測頻率幾乎一致，只有非常小的誤差。而隨著頻率的升高，相對誤差也有細微的變化，但都在同一個數(shù)量級上。由于頻率變，信號源的輸出頻率不穩(wěn)定，所測頻率與待測頻率的相對誤差變化較大。不過從理論上來說，頻率越高相對誤差應(yīng)該越小，因為在定時中產(chǎn)生的細小誤差在越大的頻率中體現(xiàn)得越不明顯。實測頻率