单片机定时器的使用.ppt

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1、MCS - 51单片机内部定时器单片机内部定时器/ 计数器计数器 及串行接口及串行接口一、一、 定时器定时器/计数器的结构及工作原理计数器的结构及工作原理 二、二、 方式和控制寄存器方式和控制寄存器 三、三、 工作方式工作方式四、四、 定时器定时器/计数器应用举例计数器应用举例 五、五、 MCS - 51单片机的串行接口单片机的串行接口六、六、 串行口的应用串行口的应用 在工业检测、控制中，很多场合都要用到计数或者定时功能。例如对外部脉冲进行计数、产生精确的定时时间、作串行口的波特率发声器等。MCS51单片机内部有两个可编程的定时器/计数器，以满足这方面的需要。它们具有 两种工作模数（计数器模

2、式、 定时器模式）和四种工作方式（ 方式0、方式1、方式2、方式3），其控制字均在相应的特殊功能寄存器（SFR）中，通过对它的SFR的编程，可以方便的选择工作模数和工作方式。 定时器/计数器： Timer/Counter 本质上都是加法计数器，当对固定周期的脉冲信号计数时是定时器，对脉冲长度不确定的信号计数时是计数器。 每接收到一个计数脉冲，加法计数器的值就加一，当计满时发生溢出，并从0开始继续计数。 加法计数器的计满溢出信号就是定时/计数器的输出，该信号使TCON的某位（TF0或TF1位）置一，作为定时器/计数器的溢出中断标志。6.1 定时器定时器/计数器的结构及工作原理计数器的结构及工作原

3、理 图图 6.1 定时器定时器/计数器结构框图计数器结构框图 6.2 方式和控制寄存器方式和控制寄存器 一、一、 定时器定时器/计数器的方式寄存器计数器的方式寄存器TMOD 图 6.2 TMOD各位定义 8位分为两组，高四位控制T1，低4位控制T0。对对TMOD的各个位的说明：的各个位的说明：GATE位：门控位。位：门控位。GATE1时，T0、T1是否计数要受到外部引脚输入电平的控制，INT0引脚控制T0，INT1引脚控制T1。可用于测量在INT0和INT1引脚出现的正脉冲的宽度。若GATE0，即不使能门控功能，定时计数器的运行不受外部输入引脚INT0、INT1的控制。C/T位：计数器模式和定

4、时器模式的选择位。位：计数器模式和定时器模式的选择位。C/T0，为定时器模式，内部计数器对晶振脉冲12分频后的脉冲计数，该脉冲周期等于机器周期，所以可以理解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时间，所以称为定时器模式。C/T1，为计数器模式，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数，允许的最高计数频率为晶振频率的1/24。M1 M0：四种工作方式的选择位：四种工作方式的选择位 表 6.1 工作方式选择表 M1 M0 方式方式说说 明明0 0013 位定时器(TH的 8 位和TL的低 5 位） 0 1116 位定时器/计数器 1 02自动重装入初值的

5、 8 位计数器 1 13 T0 分成两个独立的 8 位计数器, T1 在方式 3 时停止工作 定时器初值的确定定时器初值的确定： 加法计数器是计满溢出时才申请中断, 所以在给定时器/计数器赋初值时, 不能直接输入所需的计数值, 而应输入的是计数器计数的最大值与这一计数值的差值, 设最大值为 M, 计数值为 N, 初值为 X, 则 X的计算方法如下: 计数状态: X=MN 定时状态: X=M定时时间/T 而 T=12晶振频率 二、二、 定时器定时器/计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCON TF0、TF1分别是定时器/计数器T0、 T1 的溢出标志位, 加法计数器计满溢出时置 1, 申请中断,

6、在中断响应后自动复 0。TF产生的中断申请是否被接受, 还需要由中断是否开放来决定。 TR1、TR0 分别是定时器 /计数器T1、 T0 的运行控制位, 通过软件置 1 后, 定时器 /计数器才开始工作, 在系统复位时被清 0。 TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT06.3 工作方式工作方式 一、一、 方式方式 0 图图6.3 方式 0（13位计数器） 在方式0下，T0和T1工作在13位的定时/计数器方式，由TH的高 8 位和TL的低 5 位组成。 当T0的13位计数器加到全部为 1 以后，再加1就产生溢出，这时置TCON的TF0为 1

7、 ，同时把计数器全部变 0 ，然后从 0 开始继续计数。 方式0的计数长度M为2的13次方。 初值也是13位二进制数，但要注意是高8位赋值给TH0，低5位前面补足 3 个 0 凑成 8 位赋给TL0。 例如，如要求计数值为1000，则初值为 xM100081921000 1C18H1 1100 000 1 1000B 则赋初值时，TH00E0H，TL018H。二、二、 方式方式1 图 6.4 方式 1（16位计数器） 方式1和方式0的工作原理基本相同，唯一不同是T0和T1工作在方式1时是16位位的计数/定时器。 方式1时的计数长度计数长度M是2的16次方。16位的初值初值直接拆成高低字节，分别

8、送入TH和TL即可。三、方式三、方式 2图 6.5 方式 2（初始常数自动重装载） 工作方式0和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，计数器为全0，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。 工作方式2就针对这个问题而设置，它具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也称为自动重加载工作方式。 在这种工作方式中，16位计数器分为两部分，即以TL0为计数器，以TH0作为预置寄存器，初始化时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出时，不再象方式0和方式1那样需要“人工干预”，由软件重新赋值，而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数

9、器TL0重新加载。 四、四、 方式方式 3 图 6.6 方式 3（两个 8 位独立计数器） 在工作方式3模式下，定时/计数器0被拆成两个独立的8位计数器TL0和TH0。其中TL0既可以作计数器使用，也可以作为定时器使用，定时/计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与方式0或方式1完全相同。TH0就没有那么多“资源”可利用了，只能作为简单的定时器使用，而且由于定时/计数器0的控制位已被TL0占用，因此只能借用定时/计数器1的控制位TR1和TF1，也就是以计数溢出去置位TF1，TR1则负责控制TH0定时的启动和停止。 由于TL0既能作定时器也能作计数器使用，而TH0只能作定时器使用而

10、不能作计数器使用，因此在方式3模式下，定时/计数器0可以构成二个定时器或者一个定时器和一个计数器。 如果定时/计数器0工作于工作方式3，那么定时/计数器1的工作方式就不可避免受到一定的限制，因为自己的一些控制位已被定时/计数器借用，只能工作在方式0、方式1或方式2下，如果设置T1工作在方式3，则T1停止工作，相当于其他方式时令TR10。6.4 定时器定时器/计数器应用举例计数器应用举例 一、一、 方式方式 0 的应用的应用 例例 1 利用定时器输出周期为 2 ms的方波, 设单片机晶振频率为 6 MHz。 选用定时器 /计数器T0 作定时器, 输出为P1.0 引脚, 2 ms 的方波可由间隔

11、1 ms的高低电平相间而成, 因而只要每隔 1 ms对 P1.0 取反一次即可得到这个方波。 定时 1 ms的初值: 因为 机器周期=126 MHz= 2 s所以 1 ms内T0 需要计数N次: N= 1 ms2 s = 500 由此可知: 使用方式 0 的 13 位计数器即可, T0 的初值X为 X=MN=8 192500=7 692=1E0CH 但是, 因为 13 位计数器中, 低 8 位 TL0 只使用了 5 位, 其余码均计入高 8 位TH0 的初值, 则 T0 的初值调整为 TH0=0F0H, TL0=0CHTMOD初始化: TMOD=00000000B=00H （GATE=0, C

12、/T=0, M1=0, M0=0）TCON初始化: 启动TR0=1 IE初始化: 开放中断EA=1, 定时器T0 中断允许ET0=1 程序清单如下: ORG 0000H AJMP START; 复位入口 ORG 000BH AJMP TOINT ; T0中断入口 ORG 0030HSTART: MOV SP, 60H; 初始化程序 MOV TH0, 0F0H ; T0赋初值 MOV TL0, 0CH MOV TMOD, 00H SETB TR0 ; 启动T0 SETB ET0 ; 开T0中断 SETB EA ; 开总允许中断 MAIN: AJMP MAIN ; 主程序 T0INT: CPL P

13、1.0 MOV TL0, 0CH MOV TH0, 0F0H RETI 二、二、 方式方式 1应用应用 方式 1 与方式 0 基本相同, 只是方式 1 改用了 16 位计数器。 要求定时周期较长时, 13 位计数器不够用, 可改用 16 位计数器。 例例 2 已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送, 产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品个数。 假定红灯亮时停止统计, 红灯灭时才在上次统计结果的基础上继续统计, 试用单片机定时器 /计数器T1的方式 1完成该项产品的计数任务。 图 6.7 硬件原理图 (1) 初始化: TMOD=11010000B=0D0H （GATE=1,

14、C/T=1, M0M1=01） TCON=00H (2) T1在方式1时, 溢出产生中断, 且计数器回零, 故在中断服务程序中, 需用R0计数中断次数, 以保护累积计数结果。 (3) 启动T1计数, 开T1中断。 程序清单如下: ORG 0000H AJMP START ; 复位入口 ORG 001BH AJMP T1INT ; T1中断入口 ORG 0100H START: MOV SP, 60H ; 初始化程序 MOV TCON, 00H MOV TMOD, 0D0H MOV TH1, 00H MOV TL1, 00H MOV R0, 00H ; 清中断次数计数单元 MOV P3, 28H

15、; 设置P3.5第二功能 SETB TR1 ; 启动T1 SETB ET1; 开T1中断 SETB EA ; 开总中断 MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 调显示子程序 ORG 0A00H T1INT: INC R0 ; 中断服务子程序 RETI DISP: ; 显示子程序 RET 三、三、 方式方式 2 应用应用 方式 2 是定时器自动重装载的操作方式, 在这种方式下, 定时器 0 和 1 的工作是相同的, 它的工作过程与方式 0、 方式 1 基本相同, 只不过在溢出的同时, 将 8 位二进制初值自动重装载, 即在中断服务子程序中, 不需要编程送初值, 这里不再举例。定时器 T1

16、 工作在方式 2 时, 可直接用作串行口波特率发生器, 四、四、 方式方式 3 的应用的应用 定时器 T0 工作在方式 3 时是 2 个 8 位定时器 /计数器。 且TH0 借用了定时器 T1 的溢出中断标志TF1和运行控制位 TR1。 例例 3 假设有一个用户系统中已使用了两个外部中断源, 并置定时器 T1 于方式 2, 作串行口波特率发生器用, 现要求再增加一个外部中断源, 并由 P1.0 口输出一个 5K Hz的方波（假设晶振频率为 6 MHz）。 在不增加其它硬件开销时, 可把定时器/计数器 T0 置于工作方式 3, 利用外部引脚 T0端作附加的外部中断输入端, 把 TL0 预置为 0FFH, 这样在 T0 端出现由 1至 0 的负跳变时, TL0 立即溢出, 申请中断, 相当于边沿激活的外部中断源。 在方式 3下, TH0 总是作 8 位定时器用, 可以靠它来控制由 P1.0 输出的 5 kHz方波。 由 P1.0 输出 5 kHz的方波, 即每隔 100 s使 P1.0 的电平发生一次变化。则TH0中的初始值 X=MN=256100/2=206。 下面是有关的程序。 MOV