項目5單片機定時器計數(shù)器應(yīng)用教學(xué)提綱

1、項目5單片機定時器計數(shù)器應(yīng)用一、定時器一、定時器/ /計數(shù)器組成計數(shù)器組成 51單片機的兩個定時器/計數(shù)器部件主要由T0，T1，工作方式控制寄存器TMOD，定時器/計數(shù)器的控制寄存器TCON組成。（1）T0與T1 T0由兩個8位寄存器TH0、TL0組成，其中TH0是T0的高8位，TL0是T0的低8位。T1的結(jié)構(gòu)與T0一樣，只是組成它的兩個8位寄存器分別為TH1、TL1。T0與T1都是二進制加1計數(shù)器，即每一個脈沖來到時都能使計數(shù)器的當前值加1，可以實現(xiàn)最大16位二進制加計數(shù)。脈沖來源有兩種，一個是利用外部在單片機P3.4、P3.5端口輸入脈沖信號，另一個是單片機晶體振蕩頻率的12分頻產(chǎn)生的。（

2、2）TMOD TMOD為定時器/計數(shù)器的工作方式控制寄存器，共8位，分為高4位和低4位兩組，其中高4位控制T1，低4位控制T0，分別用于設(shè)定T1和T0的工作方式。TMOD不支持位操作，其格式為位 序D7D6D5D4D3D2D1D0位符號GATEM1M0GATEM1M0控制T1控制T0 GATE，門控位，控制定時器啟動操作方式，即定時器的啟動是否受外部脈沖控制。當GATE1時，計數(shù)器的啟停受TRx（x為0或1，下同）和外部引腳外部中斷的雙重控制，只有兩者都是1時，定時器才能開始工作。控制T0運行，控制T1運行。當GATE0時，計數(shù)器的啟停只受TRx控制，不受外部中斷輸入信號的控制C/ ，定時器/

3、計數(shù)器的工作模式選擇位。C/ 1時，為計數(shù)器模式；C/ 0時，為定時器模式。M1、M0，定時器/計數(shù)器T0和T1的工作方式控制位，M1、M0控制定時器/計數(shù)器的工作方式見表5-1所示。 表表5-1 定時器定時器/計數(shù)器工作方式控制計數(shù)器工作方式控制 M1 M0 工作方式 功能 0 0 方式0 13位計數(shù)，由THx的8位和TLx的低5位組成 0 1 方式1 16位計數(shù)，由THi的8位和TLx的8位組成 1 0 方式2 利用TLx的8位計數(shù)，當TLx計數(shù)溢出時，自動重裝Thi的數(shù)據(jù)，TLx在此基礎(chǔ)上繼續(xù)計數(shù) 1 1 方式3 兩個8位計數(shù)器，僅適用T0，T1停止計數(shù) （3）TCON TCON是定時器

4、/計數(shù)器控制寄存器，也是8位寄存器，其中高四位用于定時器/計數(shù)器；低四位用于單片機的外部中斷，低四位會在外部中斷相關(guān)內(nèi)容中介紹。TCON支持位操作，其格式為 TCON D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TR1，定時器T1的啟?？刂莆弧R1由指令置位和復(fù)位，以啟動或停止定時器/計數(shù)器開始定時或計數(shù)。除此以外，定時器的啟動與TMOD中的門控位GATE也有關(guān)系。當門控位GATE0時，TR11即啟動計數(shù)；當GATE1時，TR11且外部中斷引腳 1時才能啟動定時器開始計數(shù)。TF1，定時器T1的溢出中斷標志位。在T1計數(shù)溢出時，由硬件

5、自動將TF1置1，向CPU請求中斷。CPU響應(yīng)時，由硬件自動將TF1清零。TF1的結(jié)果可用來程序查詢，但在查詢方式中，由于T1不產(chǎn)生中斷，TF1置1后需要在程序中用指令將其清零。 TR0，T0的計數(shù)啟?？刂莆唬δ芡琓R1。當GATE1時，T0受TR0和外部中斷引腳的雙重控制。 TF0，T0的溢出中斷標志位，功能同TF1。 51單片機的定時器/計數(shù)器T0、T1具有4種工作方式，分別由多功能寄存器TMOD和TCON控制，下面分別介紹4種工作方式的工作原理。5.3定時器的工作方式定時器的工作方式一、方式一、方式0 當M1，M0為00時，定時器工作T0、T1設(shè)置為方式0。方式0為13位的定時/計數(shù)器

6、，由TLx的低5位和Thx的高8位構(gòu)成。在計數(shù)的過程中，TLx的低五位溢出時向THx進位，THx溢出時置位對應(yīng)的中斷標志位TFx，并向CPU申請中斷，T0、T1工作在方式0情況一樣，下面以T0為例說明工作方式0的具體控制。T0工作于方式0時的邏輯框圖如圖4-1所示。圖圖5-1 5-1 定時器在方式定時器在方式0 0時的邏輯結(jié)構(gòu)時的邏輯結(jié)構(gòu) 當C/0時，電子開關(guān)接到上面，Tx的輸入脈沖信號由振晶體蕩器的12分頻而得到，即每一個機器周期使T0的數(shù)值加1，這時T0用作定時器用。 當C/1時，電子開關(guān)接到下面，計數(shù)脈沖是來自T0的外部脈沖輸入端單片機P3.4的輸入信號，P3.4腳上每出現(xiàn)一個脈沖，都使

7、T0的數(shù)值加1，這時T0用作計數(shù)器用。 當GATE0時，A點為“1”，B點電位就取決于TR0狀態(tài)。TR0為“1” 時，B點為高電平，電子開關(guān)閉合，計數(shù)脈沖就能輸入到T0，允許計數(shù)。TR0為“0”時，B點為低電平，電子開關(guān)斷開，禁止T0計數(shù)。即GATE0時，T0或T1的啟動與停止僅受TR0或TR1控制。 當GATE1時，A點受（P3.4）和TR0的雙重控制。只有1，且TR0為“1”時，B點才是高電平，使電子開關(guān)閉合，允許T0計數(shù)。即GATE1時，必須滿足INT0和TR0同時為1的條件，T0才能開始定時或計數(shù)。 在方式0中，計數(shù)脈沖加到13位的低5位TL0上。當TL0加1計數(shù)溢出時，向TH0進位，

8、當13位計數(shù)器計滿溢出時，溢出中斷標志TF01，向CPU請求中斷，表示定時器計數(shù)已溢出，CPU進入中斷服務(wù)程序入口時，由內(nèi)部硬件清零TF0。二、方式二、方式1 當M1、M0為01時，定時器/計數(shù)器工作于方式1。方式l與方式0差不多，不同的是方式l的計數(shù)器為16位，由高8位THx和低8位TLx構(gòu)成。定時器T0工作于方式1的邏輯框圖如圖5-2所示。方式1的具體工作過程和工作控制方式與方式0類似，這里不再重復(fù)說明。圖圖5-2定時器在方式定時器在方式1時的邏輯結(jié)構(gòu)時的邏輯結(jié)構(gòu)三、方式三、方式2 當M1、M0為10時，定時器/計數(shù)器工作在方式2。方式2為8位定時器/計數(shù)器工作狀態(tài)。TLx計滿溢出后，會自

9、動預(yù)置或重新裝入THx寄存的的數(shù)據(jù)。TLi為8位計數(shù)器，THi為常數(shù)緩沖器。當TLi計滿溢出時，使溢出標志TFi置1。同時將THi中的8位數(shù)據(jù)常數(shù)自動重新裝入TLi中，使TLi從初值開始重新計數(shù)。定時器T0工作于方式2的邏輯框圖如圖5-3所示。 這種工作方式可以省去用戶軟件重裝常數(shù)的程序，簡化定時常數(shù)的計算方法，可以實現(xiàn)相對比較精確的定時控制。方式2常用于定時控制。如希望得到1s的延時，若采12MHz的振蕩器，則計數(shù)脈沖周期即機器周期為1微秒，如果設(shè)定TL006H，TH006H，C/T0，TLi計滿剛好200微秒，中斷5000次就能實現(xiàn)。另外，方式2還可用作串行口的波特率發(fā)生器。圖圖5-35-

10、3定時器在方式定時器在方式2 2時的邏輯結(jié)構(gòu)時的邏輯結(jié)構(gòu)四、方式四、方式3 當M1、M0為11時，定時器工作于方式3。方式3只適用于T0。當T0工作在方式3時，TH0和TL0分為兩個獨立的8位定時器，可使51系列單片機具有3個定時器/計數(shù)器。定時器T0工作于方式3時的邏輯圖如圖4-4所示。 此時，TL0可以作為定時器/計數(shù)器用。使用T0本身的狀態(tài)控制位C/T，GATE，TR0，和TF0，它的操作與方式0和方式1類似。但TH0只能作8位定時器用，不能用作計數(shù)器方式， TH0的控制占用T1的中斷資源TR1和TF1和T1的中斷資源。在這種情況下，T1可以設(shè)置為方式02。此時定時器T1只有兩個控制條件

11、，即C/T、M1M0，只要設(shè)置好初值，T1就能自動啟動和記數(shù)。 在T1的控制字M1、M0定義為11時，它就停止工作。通常，當T1用作串行口波特率發(fā)生器或用于不需要中斷控制的場合，T0才定義為方式3，目的是讓單片機內(nèi)部多出一個8位的計數(shù)器。 圖圖5-4 定時器在方式定時器在方式2時的邏輯結(jié)構(gòu)時的邏輯結(jié)構(gòu)4-4 利用利用T0實現(xiàn)數(shù)碼管秒計數(shù)實現(xiàn)數(shù)碼管秒計數(shù)一、程序設(shè)計一、程序設(shè)計 電路采用圖4-5所示， 晶體振蕩頻率為12MHz。為了實現(xiàn)單片機驅(qū)動一個數(shù)碼管的秒計數(shù)，程序中把T0（timer0作為定時器并工作在方式1 ，并利用了定時器T0中斷。由于T0工作方式1為16位計數(shù)器，T0計數(shù)最大值為65

12、536，如果計滿5000個機器周期脈沖即5毫秒就讓T0溢出并產(chǎn)生中斷，則T0初裝值應(yīng)為60536，十六進制為EC78H。為了獲得1秒時間，T0中斷需要發(fā)生200次。程序包含主函數(shù)，T0的初始化函數(shù)和T0中斷服務(wù)函數(shù)，顯示語句放在中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)，程序如下：/*/#includecode unsigned char seven_seg10 = 0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;unsigned char cp,i; /聲明全局變量void timer0_isr(void) interrupt 1 / timer0

13、中斷服務(wù)函數(shù)TR0 = 0; /停止計數(shù)TL0 = 0 x78; / TL0重新預(yù)置TH0 = 0 xec; / TH0重新預(yù)置TR0 = 0; /開始計數(shù)cp+; / timer0中斷1次，變量cp加1if(cp = 200) /中斷200次，時間剛好為1秒cp = 0;i +;void timer0_initialize(void) / timer0中斷初始化函數(shù)EA = 0; /設(shè)置中斷允許寄存器IE中的 EA位，關(guān)閉中斷總開關(guān)TMOD = 0 x01; /設(shè)置計時器模式控制寄存器，Time0工作在定時方式1TR0 = 0; /設(shè)置計時器控制寄存器TCON寄存器的TR0位為0，Timer

14、0/停止計數(shù)TL0 = 0 x78;TH0 = 0 xec; / Timer0的16位計數(shù)器初始值為0 xee11，12MHz晶體振/頻率，單片機的機器周期為1微妙，Timer0每1微秒加1/計數(shù)，加滿溢出變產(chǎn)生中斷，從計數(shù)到中斷剛好為5毫秒PT0 = 1; /設(shè)置中斷優(yōu)先次序寄存器IP中的PT0位，Timer0中斷優(yōu)先ET0 = 1; /設(shè)置中斷允許寄存器IE中ET0的位，開啟中斷小開關(guān)EA = 1; /打開中斷總開關(guān)TR0 = 1; /開始計數(shù)/*/if(i = 10) i = 0;P0 = seven_segi; / P0輸出顯示數(shù)據(jù)TR0=1;void main (void)timer

15、0_initialize(); / timer0初始化，為中斷做好準備while (1); /等待中斷/*/二、程序說明二、程序說明 （1）中斷服務(wù)函數(shù)名中，interruput為關(guān)鍵字，1為timer0中斷號。在reg51.h頭文件中已經(jīng)定義，表5-2為單片機常用中斷的中斷號。在使用中斷服務(wù)函數(shù)時，直接在名后加interruput和中斷號即可。 表表5-2 reg51.h5-2 reg51.h中單片機常用中斷號定義中單片機常用中斷號定義 （2）如果單片機的振蕩頻率為，振蕩周期為，則機器周期為。如MHz，則微秒。利用定時器/計數(shù)器定時中斷時，在程序中首先設(shè)置工作模式，并計算它的初裝值，計算初裝值不好計算，常利用計算機中的計算器工具輔助。timer0工作在模式1可以最大65535微秒中斷1次，如工作模式2，最大256微秒中斷1次。/*/#defined TEMOR0_COUNT 0 xec78TL0 = TEMOR0_COUNT & 0 x00ff; /取TEMOR0_COUNT的低字節(jié)并裝入TL0TH0 = TEMOR0_COUNT 8; / TEMOR0_COUNT左移8位，并將低字節(jié)裝入/*/或/*/TL0 = （65536-5000）% 256; /取低8位TH0 = （65536-5000）/ 256; /取高8位/*/ （3）當程序中只涉及一個中