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文檔簡(jiǎn)介
第六章
定時(shí)器及應(yīng)用主講:武桐第六章定時(shí)器及應(yīng)用在測(cè)控系統(tǒng)中,常常需要有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制以及對(duì)外界事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。MCS-51內(nèi)部的兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器就具有這兩種功能,可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。定時(shí)器概述定時(shí)器的控制定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和功能工作寄存器和控制寄存器模式1、2、3及應(yīng)用
1、定時(shí)器的結(jié)構(gòu)這些寄存器之間是通過(guò)內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來(lái)的?!?.1
定時(shí)器概述§6.1
定時(shí)器概述89C51定時(shí)器的結(jié)構(gòu)如圖6-1
所示。◆
有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,即T0和T1,它們實(shí)際上都是16位加1計(jì)數(shù)器?!?/p>
T0由兩個(gè)8位特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成;T1由TH1和TL1構(gòu)成。這些寄存器用于存放定時(shí)和計(jì)數(shù)初值。0000H~FFFFH0~65535§6.1
定時(shí)器概述◆每個(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為定時(shí)工作方式或計(jì)數(shù)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制?!?/p>
TMOD主要用于選定定時(shí)器的工作方式;TCON主要用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)與停止?!?.1
定時(shí)器概述
2、定時(shí)器的功能16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)上是一個(gè)加1的計(jì)數(shù)器,其控制電路受軟件控制、切換。計(jì)數(shù)的次數(shù)和時(shí)間之間是相關(guān)的。只要計(jì)數(shù)脈沖的間隔相等,計(jì)數(shù)值就代表時(shí)間的流逝§6.1
定時(shí)器概述※定時(shí)工作方式當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí),加1信號(hào)由振蕩器的12分頻產(chǎn)生,即每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期,計(jì)數(shù)值增1,直至計(jì)滿溢出為止。顯然,定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。由于一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期,所以計(jì)數(shù)頻率fcount=1/12fosc§6.1
定時(shí)器概述※定時(shí)工作方式例:晶振為12MHz,則計(jì)數(shù)周期為
T=1/(12*106)Hz*1/12=1微秒最短的定時(shí)周期當(dāng)8051采用12MHz晶振時(shí),一個(gè)機(jī)器周期為1μs,計(jì)數(shù)頻率為1MHz?!?.1
定時(shí)器概述※計(jì)數(shù)工作方式當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工作方式時(shí),通過(guò)引腳T0和T1對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù),外部脈沖的下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳。采樣過(guò)程:當(dāng)輸入脈沖信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)定時(shí)器的值加1。>Tcy>Tcy§6.1
定時(shí)器概述※計(jì)數(shù)工作方式由于CPU檢測(cè)一個(gè)由1到0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期,所以計(jì)數(shù)的最高頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保給定電平在變化前至少被采樣一次,外部計(jì)數(shù)脈沖的高低電平均需保持一個(gè)機(jī)器周期以上?!?.1
定時(shí)器概述
2、定時(shí)器的功能
經(jīng)過(guò)分析,我們知道單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是一個(gè)東西,只不過(guò)計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄外界發(fā)生的事情,而定時(shí)器則是由單片機(jī)提供一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)源。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一種可編程部件,在其開(kāi)始工作前,CPU必須將一些命令(控制字)寫(xiě)入定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化?!?.1
定時(shí)器概述
2、定時(shí)器的功能
當(dāng)CPU用軟件給定時(shí)器設(shè)置了某種工作方式之后,定時(shí)器就會(huì)按設(shè)定的工作方式獨(dú)立運(yùn)行,不再占用CPU的操作時(shí)間,除非定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出,才可能中斷CPU當(dāng)前操作。每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器還有4種工作模式。其中模式0-2對(duì)T0和T1是一樣的,模式3對(duì)兩者不同?!?.2
定時(shí)器的控制
1、工作模式寄存器TMOD
2、控制寄存器TCON定時(shí)器共有兩個(gè)控制字,由軟件寫(xiě)入TMOD和TCON兩個(gè)8位寄存器,用來(lái)設(shè)置T0或T1的操作模式和控制功能。當(dāng)89C51系統(tǒng)復(fù)位時(shí),兩個(gè)寄存器所有位都被清零?!?.2
定時(shí)器的控制
1、工作模式寄存器TMODTMOD用于控制T0和T1的工作模式。TMOD不能位尋址,只能用字節(jié)設(shè)置定時(shí)器的工作模式,低半字節(jié)設(shè)置T0,高半字節(jié)設(shè)置T1。89C51系統(tǒng)復(fù)位時(shí),TMOD的所有位被清0。89H圖6-3工作模式寄存器TMOD的位定義§6.2
定時(shí)器的控制
1、工作模式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEM1C/TM0定時(shí)器T1定時(shí)器T0TMOD(89H)
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0TMOD各位的功能①
M1和M0—操作模式控制位。
兩位可形成四種編碼,對(duì)應(yīng)于四種模式。見(jiàn)表6-1。TMOD各位的功能:§6.2
定時(shí)器的控制
1、工作模式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEM1C/TM0定時(shí)器T1定時(shí)器T0
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0表6-1M1,M0控制的四種工作模式§6.2
定時(shí)器的控制TMOD各位的功能②
C/T—計(jì)數(shù)器/定時(shí)器方式選擇位。§6.2
定時(shí)器的控制
1、工作模式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEM1C/TM0◆
C/T=0,設(shè)置為定時(shí)方式。定時(shí)器計(jì)數(shù)89C51片內(nèi)脈沖,即對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)?!?/p>
C/T=1,設(shè)置為計(jì)數(shù)方式。計(jì)數(shù)器的輸入來(lái)自T0(P3.4)或T1(P3.5)端的外部脈沖。
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0TMOD各位的功能③
GATE—門(mén)控位?!?.2
定時(shí)器的控制
1、工作模式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEM1C/TM0◆
GATE=0,只要用軟件使TR0(或TR1)置1就可啟動(dòng)定時(shí)器,而不管INT0(或INT1)的電平的高低;◆
GATE=1,只有INT0(或INT1)引腳為高電平且由軟件使TR0(或TR1)置1時(shí),才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0§6.2
定時(shí)器的控制§6.2
定時(shí)器的控制
2、控制寄存器TCONTCON除可字節(jié)尋址外,各位還可位尋址。89C51系統(tǒng)復(fù)位時(shí),TCON的所有位被清0。
TCON各位的定義格式如圖所示:TF1TR1TF0TR0IE1IE0IT1IT0TCON(88H)
8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON各位的功能。88HTMOD各位的功能§6.2
定時(shí)器的控制TF1TR1TF0TR0IE1IE0IT1IT0TCON(88H)
8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H①
TF1(TCON.7)—T1溢出標(biāo)志位。◆
當(dāng)T1溢出時(shí),由硬件自動(dòng)使中斷觸發(fā)器TF1置1,并CPU申請(qǐng)中斷?!舢?dāng)CPU響應(yīng)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后,TF1由被硬件自動(dòng)清0。TF1也可以用軟件清0。②TF0(TCON.5)—T0溢出標(biāo)志位。
其功能和操作情況同TF1。TMOD各位的功能§6.2
定時(shí)器的控制TF1TR1TF0TR0IE1IE0IT1IT0TCON(88H)
8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H③TR1(TCON.6)—T1運(yùn)行控制位。◆
可通過(guò)軟件置1(TR1=1)或清0(TR1=0)來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉
T1。◆
在程序中用指令“SETBTR1”使TR1位置1,定時(shí)器T1便開(kāi)始計(jì)數(shù)。④TR0(TCON.4)—T0運(yùn)行控制位。
其功能和操作情況同TR1。TMOD各位的功能§6.2
定時(shí)器的控制TF1TR1TF0TR0IE1IE0IT1IT0TCON(88H)
8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H⑤IE1,IT1,IE0,IT0(TCON.3~TCON.0)◆
外部中斷INT1,INT0請(qǐng)求及請(qǐng)求方式控制位。前一章已經(jīng)講過(guò)?!?.2
定時(shí)器的控制§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用由上節(jié)可知,通過(guò)對(duì)TMOD中的M1、M0的設(shè)置,可以選擇四種工作方式。也就是每個(gè)定時(shí)器可構(gòu)成4種電路結(jié)構(gòu)模式。在模式0、1和2,T0和T1的工作方式相同,在模式3,兩個(gè)定時(shí)器的方式不同。下面以T0為例,分述各種工作方式的特點(diǎn)和用法。
1、模式0§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用模式0為T(mén)L0(5位)、TH0(8位)方式,模式1為T(mén)L1(8位)、TH1(8位)方式,其余完全相同。13位計(jì)數(shù)
2、模式1及應(yīng)用§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(1)模式1
的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖6-7T0(或T1)模式1結(jié)構(gòu)-16位計(jì)數(shù)器
2、模式1及應(yīng)用§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(1)模式1
的邏輯電路結(jié)構(gòu)該模式對(duì)應(yīng)的是一個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。用于定時(shí)工作方式時(shí),定時(shí)時(shí)間為:
t=(216-T0初值)×振蕩周期×12用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí),計(jì)數(shù)長(zhǎng)度最大為:
216=65536(個(gè)外部脈沖)例6-1:用定時(shí)器T1產(chǎn)生一個(gè)50Hz的方波,由P1.1
輸出。使用程序查詢方式,fosc=12MHz?!?.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(2)模式1
應(yīng)用舉例(例6-1)∵方波周期T=1/50=0.02s=20ms
∴用T1定時(shí)10ms
計(jì)數(shù)初值X為:
X=216-
=65536-10000=55536=D8F0H解:10ms1212MHz源程序清單:
MOVTMOD,#10H;設(shè)置T1為模式1
SETB
TR1
;啟動(dòng)定時(shí)LOOP:MOVTH1,#0D8H
;送初值
MOVTL1,#0F0H
JNBTF1,$;查詢定時(shí)時(shí)間到否
CLR
TF1
;產(chǎn)生溢出,清標(biāo)志位
CPL
P1.1
;P1.1取反輸出
SJMPLOOP
;重復(fù)循環(huán)§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(2)模式1
應(yīng)用舉例(例6-4)
3、模式2及應(yīng)用§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(1)模式2
的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖6-7T0(或T1)模式2結(jié)構(gòu)-8位計(jì)數(shù)器
3、模式2及應(yīng)用§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(1)模式2的邏輯電路結(jié)構(gòu)TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí),不僅使溢出中斷標(biāo)志位TF0置1,而且還自動(dòng)把TH0中的內(nèi)容重新裝載到TL0中。用TL0用作8位計(jì)數(shù)器,TH0用以保存初值。
3、模式2及應(yīng)用§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(2)模式2的工作特點(diǎn)該模式把TL0(TL1)配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;在程序初始化時(shí),TL0和TH0由軟件賦予相同的初值;用于定時(shí)工作方式時(shí),定時(shí)時(shí)間為:t=(28-TH0初值)×振蕩周期×12
3、模式2及應(yīng)用§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(2)模式2的工作特點(diǎn)用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí),計(jì)數(shù)長(zhǎng)度最大為:28=256(個(gè)外部脈沖);該模式可省去軟件中重裝常數(shù)的語(yǔ)句,并可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時(shí)時(shí)間,適合于作串行口波特率發(fā)生器。例6-2:利用定時(shí)器T1的模式2對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)。要求設(shè)計(jì)滿100次,將P1.0端取反?!?.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用解:(1)選擇模式外部信號(hào)由T1(P3.5)引腳輸入,每發(fā)生一次負(fù)跳變計(jì)數(shù)器加1,每輸入100個(gè)脈沖,計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出中斷,中斷服務(wù)程序?qū)1.0取反一次。§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用(1)選擇模式T1計(jì)數(shù)工作方式模式2的模式字為(TMOD)=60H。
T0不用時(shí),TMOD的低4位可任取,但不能進(jìn)入模式3,一般取0。(2)計(jì)算T1的計(jì)數(shù)初值X=28
-100=156D=9CH
因此:TL1的初值為9CH,重裝初值寄存器TH1=9CH。(3)程序清單MAIN:MOVTMOD,#60H;設(shè)置T1為模式2,外部計(jì)數(shù)方式
MOVTL1,#9CH
;T1計(jì)數(shù)器初值
MOVTH1,#9CH
MOVIE,#88H
;
定時(shí)器開(kāi)中斷
SETBTR1
;啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)HERE:SJMPHERE
;等待中斷
ORG001BH
;中斷服務(wù)程序入口
CPLP1.0
RETI§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用例6-3:已知89C51單片機(jī)的fOSC=6MHz,請(qǐng)利用T0和P1.0輸出矩形波。矩形波高電平寬為50μs,低電平為300μs。解:(1)輸出及模式的確定§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用50μs300μsP1.0T0采用定時(shí)工作方式模式2,模式字為(TMOD)=02H(2)設(shè)置定時(shí)器初值X§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用T0采用模式2作50μs定時(shí)的初值:
(28-X)×12/(6×106)=50×10-6s
X=256-50×10-6×6×106/12=231=E7H作300μs定時(shí)的初值:
(28-X)×12/(6×106)=300×10-6s
X=256-300×10-6×6×106/12=106=6AH(3)主程序清單
MOV
TMOD,#02H;上電,轉(zhuǎn)向主程序L2:
CLRP1.0
;P1.0輸出低電平 CLRTR0;關(guān)閉T0
MOVTH0,#6AH
;置入定時(shí)300μs初值
MOVTL0,#6AH
SETBTR0;啟動(dòng)T0§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用LOOP1:
JBCTF0,L1
;查詢300μs時(shí)間到?到轉(zhuǎn)L1SJMPLOOP1
;時(shí)間未到,轉(zhuǎn)LOOP1,繼續(xù)查詢
L1:
SETBP1.0
;P1.0輸出高電平
CLRTR0
;關(guān)閉T0
MOVTH0,#0E7H;置入定時(shí)50μs初值MOVTL0,#0E7H
SETBTR0;啟動(dòng)T0§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用LOOP2:
JBCTF0,L2
;查詢50μs時(shí)間到?到轉(zhuǎn)L2SJMPLOOP2
;時(shí)間未到,轉(zhuǎn)LOOP2,繼續(xù)查詢
例6-4:已知89C51單片機(jī)的fOSC=12MHz,采用T1定時(shí)模式2。編寫(xiě)由P1.0和P1.1引腳分別輸出周期為2ms和500μs的方波。解:(1)輸出及模式的確定§6.3
定時(shí)器的4種模式及應(yīng)用500μs2msP1.1T1采用定時(shí)工作方式模式2,模
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