《單片機原理及系統(tǒng)設計實用教程》課件51單片機接口定時器8

51單片機接口定時器1計數(shù)器與定時器基礎1計數(shù)概念的引入2計數(shù)器的容量

3定時

4溢出5任意定時及計數(shù)的方法預置數(shù)

例：16位計數(shù)器最大的計數(shù)值到65536要計100，那我就先放進65436，再來100個脈沖，不就到了65536了嗎

251單片機的定時器51單片機有兩個定時器：T0,T132/52單片機還有一個定時器：T2T0；T1有雙重含義：引腳P3.4,P3.5?？梢砸胪獠棵}沖16位定時器/計數(shù)器電路模塊，定時器數(shù)據(jù)寄存器（16位）。相關寄存器：TH0,TL0,TH1,TL1數(shù)據(jù)寄存器/定時計數(shù)器TMOD定時器模式寄存器TCON控制寄存器定時器工作原理定時器就是計數(shù)器定時器就是由若干個D觸發(fā)器構成的計數(shù)器。計算機中多以16個D觸發(fā)器構成，稱為16位定時器/計數(shù)器。計數(shù)器能夠記錄輸入脈沖的個數(shù)。計數(shù)器可以是加1計數(shù)方式，也可以是減1計數(shù)方式。標準脈沖（固定頻率）輸入時，稱為“定時器Timer”，通常使用本機晶振分頻得到。從引腳進入的脈沖，通常就把定時器改稱“計數(shù)器Counter”可編程計數(shù)器/定時器可以選擇多種CLK來源之一；可以設定加1或減1方式；可以寫入起始計數(shù)值；它的溢出信號可以觸發(fā)中斷或者提供其他芯片/接口使用。好的定時/計數(shù)器有“重裝載寄存器”用于存放計數(shù)初始值，當計數(shù)器溢出時，能自動將此數(shù)裝入計數(shù)器并開始再次計數(shù)?？梢蚤_關計數(shù)器的工作。通用可編程定時/計數(shù)器框圖晶振預分頻溢出標志數(shù)據(jù)線重裝/捕獲/比較計數(shù)器啟動開關脈沖源選擇器時鐘輸入腳輸出選擇中斷申請引腳PWM框圖解釋：重裝/比較/捕獲重裝：當定時/計數(shù)器溢出時，能自動將“重裝載寄存器”中的數(shù)據(jù)裝入定時/計數(shù)器，繼續(xù)工作而不需軟件干預。比較：在定時/計數(shù)器數(shù)值變化過程中，當其數(shù)值與“比較寄存器”數(shù)值相等時，通過引腳輸出電平變化，產(chǎn)生PWM波形。捕獲：通過一個引腳輸入的捕獲脈沖（下降沿）觸發(fā)，將計數(shù)器值讀入捕獲寄存器并申請中斷。其作用類似“測量脈沖寬度”Intel8031的定時器有2個16位定時器（32系列有3個）。時鐘來源有兩種選擇：f/12或引腳輸入。可開關定時器的工作。只能作加1計數(shù)，計數(shù)初始值是溢出數(shù)的補碼。可設置8位、13位、16位計數(shù)/定時；可以測量脈沖寬度。沒有重裝載寄存器（僅在方式2工作時，低8位計數(shù)溢出時使用高8位值重裝，32系列的T2有16位重裝載寄存器）。計數(shù)上溢出時可以產(chǎn)生中斷申請。有獨自的中斷入口。51定時器框圖i=0,1指：T0,T1和INT0,INT1T0,T1的模式寄存器TMODGATE 當使用INTi測量脈寬時置1，否則置0C/T 置1時選擇Counter，時鐘由引腳輸入。 置0時選擇Timer，時鐘選用fosc/12M1M0 兩位二進制數(shù)表示選擇定時器模式為 模式0～3高4位管理定時器T1，低4位管理定時器T0GATEC/TM1M0GATEC/TM1MOMSBLSB定時器T0模式定時器T1模式定時器T0，T1的模式M1M0模式解釋00013位，TLi的低5位和THi的8位組合01116位定時/計數(shù)器，最常用1028位自動重裝載定時/計數(shù)，THi是重裝載寄存器。T1常用作“波特率”發(fā)生器113T0分成兩個8位定時/計數(shù)器，借用T1的控制位（參看TCON）控制TH0，T1只能工作于模式2或者停止工作。

方式2當MIM0為10時，選定方式2，方式2為TLx自動恢復初值（初始時間常數(shù)自動重新裝入）的8位定時器/計數(shù)器方式。把TLx作為8位計數(shù)器，THx作為常數(shù)緩沖器，當TLx計數(shù)滿溢出時，使溢出標志TFx置1，同時將THx中的8位數(shù)據(jù)常數(shù)重新裝入TLx中．使TLx從初值開始重新計數(shù)。方式2常用于定時控制。例如希望每隔500uS產(chǎn)生一個定時控制脈沖，若采用6M的振蕩器，使TL1＝06H，TH1＝06H，c/f＝0就能實現(xiàn)，方式2還用作串行口波特率發(fā)生器。

方式3方式3只適用于T0，當T0工作在方式3時，TL0和TH0成為兩個獨立的8位計數(shù)器。使MCS51具有三個定時器/計數(shù)器（增加了一個附加的8位定時器/計數(shù)器）。TL0的操作與方式0和方式1類似。而TH0只能作8恢定時器用（不能用作計數(shù)器方式），并占用了T1的中斷資源TR1和TH1。在這種情況下，T1可以設置為方式0一2，用于任何不需要中斷控制的場合，或用作串行口的波特率發(fā)生器。通常．當T1用作串行口波特率發(fā)生器時，T0才定義為方式3，以增加一個8位計數(shù)器。計數(shù)器在不同模式時結構不同模式0，模式1的結構框圖模式0時：低位5位，高位8位，共13位模式1時：低位8位，高位8位，共16位低位TFi中斷申請高位F0/12＋引腳Ti中斷引腳INTiGATETRiC/T=0C/T=1計數(shù)器模式2時結構模式2時：低位作8位計數(shù)器，高位作重裝載寄存器（看紅色框圖）低位TFi中斷申請高位F0/12＋引腳Ti中斷引腳INTiGATETRiC/T=0C/T=1定時器T0的模式3結構模式3時：T0高8位也做計數(shù)器，但要借用T1的控制位TR1和標志位TF1以及中斷資源。此時的T1只能工作于模式2或者休息。TL0TF0中斷申請TH0TF1中斷申請TR1F0/12＋引腳T0中斷引腳INT0GATETR0C/T=0C/T=1T0,T1的控制寄存器TCONTR0,TR1 定時器啟動控制，置1時接通時鐘（啟動）TF0,TF1 定時器溢出標志，中斷返回指令RETI能將此標志清0。查詢方式時，需要用軟件清零。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0MSBLSB外部中斷INT0和INT1控制位定時器/計數(shù)器的應用要點使用定時器/計數(shù)器時，應首先對它進行初始化編程，主要對TMOD和TCON進行編程，并計算和裝載 T/C的初值。通常分以下幾個步驟：1.

初始化程序設計，主要是確定T/C的工作方式，即編程TMOD；2.

計算T/C中的計數(shù)初值，并裝載到THx和TLx；3利用TCON啟動T/C，（開中斷）4.

編寫查詢服務（中斷服務）程序。編程TMOD根據(jù)：定時/計數(shù)；是否測量外部信號寬度，定時器模式確定計算C/T中的計數(shù)初值1計算鐘周期2計算定時常數(shù)（計數(shù)值）3計算預置值4確定TH,TL計算鐘周期鐘周期一般考慮晶振頻率（暫不考慮引腳輸入的時鐘）。晶振6M時，鐘周期＝2uS；晶振12M時，鐘周期＝1uS；晶振24M時，鐘周期＝0.5uS。計算定時常數(shù)（計數(shù)值）定時計數(shù)值（脈沖個數(shù)）代表了定時量，主要參考是時鐘周期：定時量(uS)＝定時計數(shù)值×時鐘周期(uS)計算預置值51單片機定時器是“加1”計數(shù)，定時量必須從“溢出”值倒推。我們稱“溢出值”為“?！?位時，模＝256256＝FFH+1=溢出＋00＝0013位時，模＝819216位時，模＝65536定時器預置值＝模－定時常數(shù)（計數(shù)值）定時器的預置值的確定的具體方法如下：在定時方式下，定時器是對機器周期脈沖計數(shù)的，若時鐘頻率采用6MHz，則一個機器周期位，機器周期=12/晶振頻率=12/（6×106）=2μs，在各個工作方式下：方式0：13位定時器的最大時間間隔=213×2μs=16.384ms方式1：16位定時器的最大時間間隔=216×2μs=131.072ms方式2：8位定時器的最大時間間隔=28×2μs=512μs定時模式，模式0的預置值計算假設定時器工作在方式0，要求定時1ms，求計數(shù)初值。設計數(shù)預置值為x，則：（213-x）×2×10-6=1×10-3x=213–500=7692因此THx=0xF0H，TLx=0x0CH.定時模式，模式1的預置值計算模式1時，計數(shù)到達65536時產(chǎn)生溢出，因此以此數(shù)減去定時數(shù)作為定時器初始值。例如：晶振12M，T0模式1，定時10mS則:定時量＝10000us,定時數(shù)＝10000uS/1uS=10000定時器初始值＝65536－10000＝55536最后，還要將定時初始值分為高8位和低8位，分別送入THi和TLi中。方法：可以用計算器將其直接轉換成16進制數(shù)，也可以將此數(shù)除以256，商為高8位，余數(shù)為低8位。55536=0D8F0HMOVTH0,#0D8HMOVTL0,#0F0H方式2：8位定計數(shù)器的最大計數(shù)值=28=256假設計數(shù)器工作在計數(shù)器方式2，要求計數(shù)100個脈沖的計數(shù)初值的計算如下。設計數(shù)初始值位x，則：28-x=100x=156因此THx=TLx=0x9CH。以下就定時器的工作方式0舉例說明定時器的應用方法定時模式，模式2的預置值計算在計數(shù)方式下，T/C是對外部輸入脈沖計數(shù)的，在各個工作方式下：方式0：13位計數(shù)器的最大計數(shù)值=213=8192方式1：16位計數(shù)器的最大計數(shù)值=216=65536方式2：8位計數(shù)器的最大計數(shù)值=28=256確定TH,TL根據(jù)工作模式確定方式0：TH高8位，TL低5位方式1：TH高8位，TL低8位方式2：TH=TL=8位

例1．假設時鐘頻率采用6MHz，要在P1.0上輸出一個周期為2ms的方波，方波的周期用定時器T0中設置一個時間常數(shù)，使其每隔1ms產(chǎn)生一次中斷，CPU響應中斷后，在中斷服務程序中對P1.0取非。T0中斷入口地址為000BH。為此要做如下幾步工作：1.設計初始化程序初始化程序包括：定時器初始化和中斷系統(tǒng)初始化，主要是對IP（中斷優(yōu)先級寄存器）、IE（中斷允許寄存器）、TCON（控制寄存器）、TMOD（工作方式寄存器）的相應位進行正確的設置，并將時間常數(shù)送入定時器中。在本例中，假設程序是從系統(tǒng)復位開始運行的，TMOD、TCON均為00H，因此不必對TMOD操作。2.確定定時器初值

機器周期=12/晶振頻率=12/（6×10-6）=2μs設：需要初值為X，則（213-X）×2×10-6=1×10-3

（213-X）=500，得：X=7692

化為2進制X=。

根據(jù)13位定時器特性，初值應為：TH0=0F0H，TL0=0CH。

3.設計中斷服務程序和主程序

中斷服務程序除了完成要求的產(chǎn)生方波這一工作之外，還要注意將時間常數(shù)重新送入定時器中，為下一次產(chǎn)生中斷做準備。主程序可以完成任何其他工作，一般情況下常常是鍵盤程序和顯示程序。在本例中，由于沒有這方面的要求，用一條轉至自身的短跳轉指令來代替主程序。

按上面設計的程序清單如下：程序清單ORG0000HRESET:AJMPMAIN;轉移到主程序入口地址ORG000BH;中斷處理程序

AJMPIT0PORG0100H;主程序MAIN:MOVSP，#60HACALLPT0M0HERE:AJMPHERE

PT0M0:MOVTL0，#0CH;T0置初值低位

MOVTH0，#0F0H;T0初值高位

SETBTR0;啟動T0SETBET0;允許T0中斷

SETBEA;CPU開放中斷

RET;中斷服務程序IT0P：MOVTL0，#0CH;T0置初值低位

MOVTH0，#0F0H;T0初值高位

CPLP1.0;P1.0取反

RETI例2編制一段程序，使P1.0端口線上輸出周期為2ms的方波脈沖。設單片機晶振頻率Fosc＝6MHZ。方法：利用定時器T0作1ms定時，達到定時值后引起中斷，在中斷服務程序中，使P1.0的狀態(tài)取一次反，并再次定時1ms。計算定時初值：機器周期MC＝12/fosc＝2us。所以定時lms所需的機器周期個數(shù)為500D，亦即0lF4H。設T0為工作方式1(16位方式)，則定時初值是(01F4H)求補＝FEOCH

ORG0000HRESET：AJMPMAIN ;主程序

ORG000BHAJMPIST0 ;轉入T0中斷服務程序入口地址IST0;初始化程序段MAIN:MOVTMOD,

#01H ;T0為定時器狀態(tài)，工作方式1MOVTL0，#0CH ;T0的低位定時初值MOVTH0，#0FEH ;T0的高位定時初值MOVTCON，#10H ;打開T0SETBEA ;EA=1，即允許全局中斷SETBET0 ;1ET0=1，即允許T0中斷AJMP$ ;動態(tài)暫存

IST0：MOVTL0，#0CH ;重置定時器初值MOVTH0，#0FEH ;重置定時器初值CPLP1.0 ;P1.0取反RETI ;中斷返回2模式0舉例6M晶振，用T1的方式0產(chǎn)生250uS定時，并在P1.0輸出周期為500uS的方波。定時常數(shù)計算：鐘周期＝