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1、,Microcontrollers Principle and Applications,单片机原理及应用,C,上节内容回顾,MCS51单片机的中断系统中断的概念及中断的处理过程中断源、中断的触发方式、中断屏蔽、中断优先级中断服务程序的编写,第11讲教学目的和要求,【教学目标】通过讲述MCS-51单片机的定时器/计数器系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法，使学生对定时、计数的使用和编程。【教学重点】定时器/计数器的工作原理；使用和编程方法；【教学难点】定时和计数的应用,第七章 MCS-51的定时器/计数器,7.1定时/计数器的结构和工作原理,单片机的应用中，工业检测、控制的许多场合需
2、要用到计数或定时的功能。如生产过程中的计件、产生精确的定时时间等。采用软件延时的方法较难产生精确的定时；另外容易被中断等事件打断，精确度与及时性难以保证。MCS51单片机提供两个16位可编程的定时器/计数器T1和T0，当计数/定时值满时，可采用中断的方式通知单片机及时处理，实时性得到保证。,计数与定时的区别,计数功能指的是对外来脉冲进行计数。脉冲频率可不固定，宽度可以不一致。脉冲由T0(P3.4)或T1(P3.5)引脚输入。定时功能指的是对内部脉冲计数。故对固定频率的脉冲计数即可完成定时的功能。每经过1个机器周期，计数值加1。如单片机采用12MHZ的晶振，则计数频率为1MHZ。,定时器/计数器
3、的硬件结构,TH1、TL1、TH0、TL0:8位寄存器，用于存放计数器1、0计数初值的高、低位。TCON：定时器/计数器控制寄存器TMOD：工作方式控制寄存器,计数器/定时器的工作原理,振荡器,定时器模式对内部机器周期计数。计数值乘以机器周期就是定时时间。引脚C/#T(为1计数，为0定时)为0。,控制器,T1/T0,TF,中断,加1计数,溢出位,TRX=1，GATEX=0时，软件方式启动定时器。,工作模式不同，计数数据的位数不同,12,计数器/定时器的工作原理,TX引脚,计数器模式是对外部事件计数。脉冲由T0（P3.4）或T1(P3.5)引脚输入。引脚C/#T(为1计数，为0定时)为1。,控制
4、器,T1/T0,TF,中断,加1计数,溢出位,TRX=1，GATEX=1，且/INT=1时，硬件启动定时器,工作模式不同，计数数据的位数不同,7.2定时/计数器的控制,TCON:计数器控制寄存器。字节当中的位可以进行位寻址，也可通过字节地址访问。TF1、TF0：计数溢出标志位。当计数值满后，该位置1；使用查询方式时，可查询该位状态后，由用户程序清零。使用中断方式时，进入中断服务程序后，由硬件清零。TR1、TR0：计数运行控制位。置1/清0可以启动/停止计数器工作。可通过软件设置。,工作方式寄存器TMOD,TMOD:计数器工作方式寄存器。字节当中的位不能进行位寻址。GATE：门控位GATE=0时
5、，仅依靠运行控制位TRX来启动定时器；GATE=1时，除TRX=1外，还需用用外中断引脚/INTX上的高电平来启动定时器。,T1方式字段,T0方式字段,工作方式寄存器TMOD,C/#T：模式选择位C/#T=0时，定时模式；C/#T=1时，计数模式。M1M0：工作方式选择位。,T1方式字段,T0方式字段,7.3 定时/计数器的工作方式,T0有方式0、1、2、3；T1有方式0、1、2。方式0：13位计数器/定时器，计数范围1213,计数初值的计算,若T0工作在方式0，当计满20次时向CPU发出中断申请，其计数初值X应为多少？置入后TH0与TL0的值分别为多少？问题：13位计数器何时产生溢出？,1,
6、11,1,13个1,+1,计数1次，初值应为213-1计数2次，初值应为213-2,计数初值的计算,若T0工作在方式0，当计满20次时向CPU发出中断申请，其计数初值X应为多少？置入后TH0与TL0的值分别为多少？方式1：公式法由计数量程(28、213、216)减去计数值，将其转换成二进制即可。上题中，计数值为20，根据方法，计数初值X=213-20D=8192-20=8172，再转换成十六进制1FECH，即TH0=0FFH，TL0=0CH。,麻 烦,改进,若T0工作在方式0，当计满20次时向CPU发出中断申请，其计数初值X应为多少？置入后TH0与TL0的值分别为多少？上式中X=213-20D
7、方法2：求补法取计数值的二进制形式，逐位取反，最低位加1即可,亲，你可曾想起了我？,取反+1求补！,计数/定时初值的计算总结,根据计数器的工作方式，确定计数的位数(13、16、8)对给定的计数值，转换成二进制形式位数不足的情况下，前面补足0从后数第一个1，该1及后面的0保持不变，该1前面的均取反即可计数初值。【例】方式0下，计数130，求其初值。,130,10000010B,0 0000 1000 0010B,1 1111 0111 1110B,TH0=0FBH,TL0=1EH,方式1(*),方式1：16位计数器/定时器，计数范围1216,注意：方式0的计数初值高8位和低5位确定麻烦，实际应用
8、中常由16位的方式1取代。,举例,若要求定时器T0工作于方式1，定时时间为1ms，当晶振为6 MHz时，求送入TH0和TL0的计数初值各为多少？应怎样送入TH0和TL0？【解】机器周期频率为6MHZ/12=0.5MHZ，Tcy为2us。定时时间为1ms，则需要的时钟周期数为1ms/2us=500。计数器的计数值为500=1 1111 0100 B根据求补法，得到的计数初值为0FE0CH高位送TH0，低位送TL0，故TH0=0FEH，TL0=0CH。,方式2(*),方式2：带自动重装功能的8位计数器/定时器，计数范围1256,计数溢出的同时，自动重装计数初值。特别适合于脉冲信号发生器 赋初值时，
9、高低8位需要同时赋值,方式3,仅计数器T0可工作在方式3，计数器T1不允许工作在方式3不要求掌握该方式的工作原理及应用。,定时器工作方式小结,重点掌握方式1和方式2了解工作方式中总共有四种即可TMOD控制字中M1M0位控制计数方式T0可以工作在方式03T1只能工作在方式02,定时器工作方式小结,赋初值除方式2外，其它模式下定时器溢出后，如想重新计数必须用软件赋初值（若采用中断方式，在中断服务程序中要有赋初值语句）。,定时器工作方式小结,初始化编程初始化程序应完成：对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式；求初值,并写入TH0、TL0或TH1、TL1；中断方式时，要对IE赋值，开放中断；查询方
10、式时，检测TF0或TF1，为1代表计时到，将其清0；使TR0或TR1置位，启动定时/计数器工作。,7.4 定时/计数器的应用举例,外部中断扩展,例：用T0扩展一个外部中断源。将T0设置为计数器方式，按方式2工作，TH0、TL0的初值均为0FFH，T0允许中断，CPU开放中断，试完成其初始化编程。,T1方式字段,T0方式字段,MOV TMOD,#06H;置T0为计数器方式2MOV TL0,#0FFH;置计数初值MOV TH0,#0FFHSETB EA;CPU开中断SETB ET0;允许T0中断 SETB TR0;启动T0工作,T0外部引脚上出现一个下降沿信号时，TL0计数加1，直到产生溢出，将T
11、F0置1，向CPU发出中断请求,应用举例计数应用,【例】有一包装流水线，产品每计数24瓶时发出一个包装控制信号。试编写程序完成这一计数任务。用T0完成计数，用P1.0发出控制信号。,分析流水线是连续工作的，因此计数也非一次性的。选用方式2。题中选定计数器为T0，则控制字为06H。即：M1M0=10，GATE=0，C/#T=1,应用举例计数应用,【例】有一包装流水线，产品每计数24瓶时发出一个包装控制信号。试编写程序完成这一计数任务。用T0完成计数，用P1.0发出控制信号。,初值的确定工作在方式2，即8位重装的计数器计数值为24=11000B求补可得11101000B=E8H。将TH0和TL0均
12、赋初值E8MOV TH0/TL0,#E8H,应用举例计数应用,【例】有一包装流水线，产品每计数24瓶时发出一个包装控制信号。试编写程序完成这一计数任务。用T0完成计数，用P1.0发出控制信号。,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#06H;置T0计数方式2 MOV TH0,#0E8H;装入计数初值 MOV TL0,#0E8H,SETB ET0;T0开中断SETB EA;CPU开中断SETB TR0;启动T0SJMP$;等待中断,DVT0:SETB P1.0 NOP NOP CLR P1.0 RETI EN
13、D,应用举例定时应用,定时时间较小时，一般直接采用方式1完成定时任务。若晶振频率fosc=12MHZ，则采用方式1最大的延长时间为：65536/12M/12=65536us=65.536ms【例】利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 MHz。,每隔10ms的时间翻转P1.0一次即可,应用举例定时应用,【例】利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 MHz。分析：设定初值，使T0每10ms发出一次中断。中断服务程序
14、中将P1.0取反，重装计数值，启动计数器返回后重复上述步骤。,应用举例定时应用,【例】利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 MHz。确定工作方式控制字TMOD：T0定时C/#T=0，通过程序启动计数，故GATE=0；方式1，则M1M0选择01。故控制字为01H。,应用举例定时应用,【例】利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 MHz。计算初值计数值=10ms/1us=10000=4*2500=16*625=16
15、*(512+127-8-4-2),1001110001B,10011100010000B,求补,1101100011110000B=D8F0H,应用举例定时应用,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#01H;置T0方式1 MOV TH0,#0D8H;装入计数初值 MOV TL0,#0F0H SETB ET0;T0开中断 SETB EA;CPU开中断 SETB TR0;启动T0 SJMP$;等待中断,DVT0:CPL P1.0 MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H RETI END,中断服
16、务程序,应用举例定时应用,【例】利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 MHz。此题若不采用中断方式，采用程序查询方式如何实现？,应用举例定时应用,ORG 0000H LJMP MAIN;跳转到主程序 ORG 0100H;主程序MAIN:MOV TMOD,#01H;置T0工作于方式1 LOOP:MOV TH0,#0D8H;装入计数初值 MOV TL0,#0F0H SETB TR0;启动定时器T0 JNB TF0,$;TF0=0，查询等待 CLR TF0;清TF0 CPL P1.0;P1.0取反输出 SJ
17、MP LOOP END,应用举例定时应用,定时时间较大(大于65ms)时，有两种方法解决一是采用1个定时器定时一定的间隔（如20ms），然后用软件进行计数；二是采用2个定时器级联，其中一个定时器用来产生周期信号（如20ms为周期），然后将该信号送入另一个计数器的外部脉冲输入端进行脉冲计数。,应用举例较长时间定时应用,编写程序，实现用定时/计数器T0定时，使P1.7引脚输出周期为2s的方波。设系统的晶振频率为12MHz。分析：Tcy=1us，计数周期为2S，现有条件下计数值为2s/1us=2*10665536。只能采用多次计数的方式进行。可取20ms*50，即定时20ms，重复50次。中断服务程
18、序中，首先对次数进行判断，若不为0，则重启计数；否则将P1.7取反，重装计数值，启动计数器返回后重复上述步骤。,应用举例较长时间定时应用,编写程序，实现用定时/计数器T0定时，使P1.7引脚输出周期为2s的方波。设系统的晶振频率为12MHz确定TMOD与上题一致，应为01H计算初值计数值=20ms/1us=20000装入初值为：1011000111100000B=0B1E0H,应用举例较长时间定时应用,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0030HMAIN:MOV TMOD,#01H;置T0方式1 MOV TH0,#B1H;装入计数初值 MOV TL0,#E0H;首次计数值 MOV R7,#50;计数50次 SETB ET0;T0开中断 SETB EA;CPU开中断 SETB TR0;启动T0 SJMP$;等待中断,DVT0:DJNZ R7,NT0 MOV R7,#50 CPL P1.7 NT0:MOV TH0,#B1H MOV TL0,#E0H SETB TR0 RETI END,中断服务程序,实验三 定时器应用实验（2学时）,【实验目的】了解MCS-51单片机定时器的结构及使用方法。【实验要求】用CPU内部定时器方式计时，实现每秒钟输出状态发生一次翻转。,本节作业,P112 第1、3、6题,
