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1、6 定时器/计数器原理及仿真,2,教学目的,了解定时器/计数器的用途 理解定时器/计数器的结构和基本工作原理熟悉定时器/计数器0，1，2的工作模式掌握定时器/计数器的基本使用方法了解看门狗的基本工作原理,3,本章内容,定时器/计数器的基本用途定时器/计数器0和1的基本结构和工作原理定时器/计数器2的基本结构和工作原理仿真实例看门狗的基本工作原理,6.1 定时器/计数器的基本用途,定时器/计数器模块的基本用途,5,定时器/计数器模块的基本用途,常用于测量时间、速度、频率、脉宽，提供定时脉冲信号，还能为编程人员提供准确定时AT89C52中有3个 定时器/计数器定时器/计数器0定时器/计数器1定时器
2、/计数器2,6.1 定时器/计数器的基本用途,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,定时器/计数器0和1工作原理相关的特殊功能寄存器四种工作模式相关仿真实例,7,定时器/计数器0和1工作原理,结构 工作原理定时器方式：对振荡源12分频的脉冲计数 计数器方式：对外部输入的脉冲计数,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,8,相关的特殊功能寄存器,计数寄存器TH0、TL0和TH1、TL1 定时器/计数器控制寄存器TCON 定时器/计数器方式控制寄存器TMOD,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,9,相关的特殊功能寄存器,4种操作模式,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,10,定时
3、器/计数器0和1的四种工作模式,模式0,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,11,定时器/计数器0和1的四种工作模式,模式1,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,12,定时器/计数器0和1的四种工作模式,模式2,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,13,定时器/计数器0和1的四种工作模式,模式3,6.2 定时器/计数器0的结构和工作原理,14,定时器/计数器0和1的仿真实例,例6.1要求使用AT89C52晶振频率f=12MHz，利用定时器0实现对LED灯的闪烁控制，LED灯的闪烁间隔为0.5秒。分析思路：如何计算定时器初值？,15,仿真电路图,16,程序流程图,17,定时器/
4、计数器0和1的仿真实例,例6.2要求使用AT89C52，晶振频率f=12MHz，在P1.2引脚上输出一个脉冲信号，周期为2s，占空比为20%。分析思路：在例6.1的基础上，如何来控制占空比？,18,仿真电路图,19,程序流程图,20,仿真效果图,21,定时器/计数器0和1的仿真实例,例6.3 假设某家摩托车厂生产的摩托车，车轮直径为43cm，那么，该车行走1km需要车轮运转740圈（10000.433.14）。在车体上找一个能够检测车轮转动的适当位置，安装一个磁敏感传感器（如廉价易购的3脚霍尔器件）或者光电传感器。在与磁敏感传感器位置相对的摩托车转动部件上，安装一块小磁铁。这样车轮转动时会形成
5、磁敏感传感器与小磁铁之间的相对位移，从而产生一系列的电脉冲信号。将该信号作为单片机内部可编程计数器的计数脉冲信号，供单片机记数。请利用AT89C52中的定时器/计数器来模拟这个简易车辆里程表，电脉冲信号可以由按键按下和弹起来模拟，里程表中里程的显示可以用8个LED灯来实现。为了方便，这里假设每产生5个周期的脉冲信号就相当于摩托车行使1km（实际是740次），而且行驶的距离的数值用8个LED灯来显示（为了方便，用二进制数显示），用8个LED灯来表示8位二进制数，灯亮表示1，否则表示0，单位是km。分析思路：如何使用计数器？,22,仿真电路图,6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,定时器/计数
6、器2的工作原理相关的特殊功能寄存器三种工作模式相关仿真实例,24,定时器/计数器2的工作原理,定时器/计数器2的工作原理定时器/计数器2也是一个16 位定时器/计数器。其工作方式由定时器/计数器2的控制寄存器T2CON 中的C/T2位选择。T/C2 有三种工作模式：捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。T/C2 有两个8 位寄存器：TH2 和TL2。在定时器工作方式中，每经过一个机器周期，计数寄存器就会加1；在计数器工作方式下，输入计数脉冲的引脚是T2，工作原理和C/T0、C/T1工作在计数器方式的原理类似。,6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,25,相关的特殊功能寄存器,
7、定时器/计数器控制寄存器T2CON 定时器/计数器方式控制寄存器T2MOD,6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,26,定时器/计数器2的三种工作模式,捕捉模式,6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,27,定时器/计数器2的三种工作模式,自动重载模式(DCEN=0),6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,28,定时器/计数器2的三种工作模式,自动重载模式(DCEN=1),6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,29,定时器/计数器2的三种工作模式,波特率发生器,6.3 定时器/计数器2的结构和工作原理,30,定时器/计数器2的相关仿真实例,例6.5 有一个频率在500Hz1KHz
8、范围内的脉冲信号。要求使用AT89C52，晶振频率f=12MHz，利用定时器2的捕捉模式测量出该脉冲信号一个周期的时间并用动态数码管显示。分析思路：测量信号周期的方法 如何利用T/C2的捕捉模式,31,仿真电路图,32,程序流程图,33,仿真效果图,6.4 仿真实例,音符播放仿真实例直流电机控制仿真实例步进电机控制仿真实例,35,音符播放仿真实例,例6.6要求使用AT89C52，晶振频率12MHz，利用蜂鸣器和单片机中的定时器，实现音乐中1234567，即DO，RE，M，SO，LA，SI的发音。分析思路：发音的基本原理 如何根据音符频率来确定定时器计数初值,6.4 仿真实例,36,音符播放仿真
9、实例,仿真电路图,6.4 仿真实例,37,音符播放仿真实例,程序流程图,6.4 仿真实例,38,直流电机控制仿真实例,例6.7要求使用AT89C52，晶振12MHz，能够实现直流电机的转向和转速的控制：使用一个加速按键，每按一次电机的旋转速度就增加；使用一个反向按键，每按一次电机的转动方向就发生改变。对电机速度的控制要求利用单片机中的定时器。分析思路：直流电机控制的基本思想如何来控制直流电机的旋转方向和速度,6.4 仿真实例,39,直流电机控制仿真实例,仿真电路图,6.4 仿真实例,40,直流电机控制仿真实例,程序流程图,6.4 仿真实例,41,步进电机控制仿真实例,例6.8 要求使用AT89
10、C52，晶振12MHz，电机步距角为7.5，实现对步进电机转向和转速的控制：。要求开机时电机以30转/分的速度正向旋转，每按下一次加速按键，电机旋转速度增加10，最高速度为100转/分，即速度可以为30转/分，40转/分，50转/分，100转/分。按反向按键键后，电机反向旋转。分析思路：如何来控制步进电机的旋转方向和速度如何来将步进电机的旋转速度和定时器初值对应起来,6.4 仿真实例,42,步进电机控制仿真实例,仿真电路图,6.4 仿真实例,43,步进电机控制仿真实例,程序流程图,6.4 仿真实例,6.5 看门狗定时器,看门狗简介看门狗的工作原理看门狗的使用,45,看门狗简介,有时候单片机因为
11、受到某些干扰，会不按照这种既定的顺序来执行指令，会脱离正常轨道，导致程序执行混乱（俗称“跑飞”）。工程师们经过长期的实践和探索，解决可靠性的问题，一般有两种思路：一种是“未雨绸缪”，防患于未然，既包括硬件方面的，也包括软件方面的，尽最大可能降低“跑飞”或死机的出现。另一种是“亡羊补牢”，避免造成更大的损失。看门狗定时器正是后者在工程技术应用中的一种具体措施，即当单片机系统一旦“跑飞”或死机，尽快把系统拉回到正常的运行状态。,6.5 看门狗定时器,46,看门狗的工作原理,看门狗，又叫 WDT（watchdog timer），实质上是一个独立的定时器电路。在系统启动了看门狗后，看门狗就开始自动计数
12、，如果到了一定的时间还不去清看门狗定时器中的计数寄存器，那么看门狗计数器就会溢出，从而引起看门狗中断，造成系统复位。所以，在使用看门狗时要注意及时清看门狗，即常说的“喂狗”。在AT89S52中，WDT 由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器（WDTRST）构成。,6.5 看门狗定时器,47,看门狗的使用,为了激活WDT，用户必须向WDTRST寄存器依次写入0 xE1H和0 xE1H。当WDT被激活后，用户必须向 WDTRST依次写入0 xE1H和0 xE1H，即通过喂狗来避免WDT溢出。当计数达到 8191（0 x1FFFH）时，13 位计数器将会溢出，这将会引起单片机复位。晶振正常工作、WDT激活后，每经过一个机器周期 WDT 都会增加1，WDT 计数器不能读或写。当WDT 计数器溢出时，将给RST 引脚产生一个复位脉冲，这个复位脉冲持续 96个晶振周期（TOSC），其中TOSC=1/FOSC（FOSC为晶振频率）。所以，为了很好地使用WDT，应该在一定时间内周期性地“喂狗”，以避免引起WDT复位。,6.5 看门狗定时器,48,本章小结,定时器/计数器的基本用途定时器/计数器0，1，2的基本结构和工作原理如何实现脉冲信号、计数功能、定时功能、捕捉功能AT89S52中看门狗的基本工作原理,
