第六章 定時(shí)器

第六章定時(shí)器1、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器2、工作：對(duì)脈沖計(jì)數(shù)3、控制：計(jì)數(shù)啟動(dòng)和允許信號(hào)4、狀態(tài)：計(jì)數(shù)器溢出信號(hào)定時(shí)器的結(jié)構(gòu)定時(shí)器是集成在單片機(jī)中的功能部件，通過(guò)設(shè)置后，具有一定自管理和獨(dú)自工作的能力，與CPU通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)連接及交換信息，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。定時(shí)器的工作原理定時(shí)/計(jì)數(shù)器中的核心部件為可預(yù)置初值16位計(jì)數(shù)器。預(yù)置初值后開(kāi)始計(jì)數(shù)，直至計(jì)數(shù)值歸0或產(chǎn)生溢出，可申請(qǐng)中斷。計(jì)數(shù)器有加

1計(jì)數(shù)或減1計(jì)數(shù)兩種形式。計(jì)數(shù)脈沖是頻率穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻信號(hào)，則稱(chēng)為定時(shí)方式，計(jì)數(shù)脈沖是外部脈沖信號(hào)，則稱(chēng)為計(jì)數(shù)方式。定時(shí)方式計(jì)數(shù)方式定時(shí)器的控制定時(shí)器工作方式寄存器TMOD定時(shí)器的控制定時(shí)器控制寄存器TCON定時(shí)器工作方式寄存器TMODTMOD用于控制T0和T1的工作方式。其定義如下：

TMODD7D6D5D4D3D2D1D089HGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時(shí)器1定時(shí)器0方式選擇位M1、M0：4種工作方式：M1

M0方式功能描述00013位01116位1028位自動(dòng)重裝113T0為兩個(gè)8位定時(shí)器控制寄存器TCONCON的作用是控制定時(shí)器的啟動(dòng)、停止以及標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷情況。定時(shí)器控制字TCON的格式如下：

TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0(1）啟動(dòng)控制位TR0、TR1。TRx=0，停止定時(shí)器工作TRx=1，啟動(dòng)定時(shí)器工作

例：?jiǎn)?dòng)T0： SETB TR0(2）溢出中斷標(biāo)志位TF0、TF1。

定時(shí)器溢出使硬件置TFx=1，引起中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動(dòng)清零，也可由軟件清零。TCON是可以位尋址的，因此可用位操作指令清溢出或啟動(dòng)定時(shí)器工作。復(fù)位時(shí)，TCON所有位均為0。定時(shí)器的工作方式方式3方式2方式0方式1方式0：13位計(jì)數(shù)器定時(shí)器工作方式0為一個(gè)13位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。定時(shí)器T1的結(jié)構(gòu)和操作與定時(shí)器T0相同。該方式下，16位寄存器只用13位，其中TL0的高3位未用，低5位也是整個(gè)13位的低5位，TH0占整個(gè)13位的高8位。當(dāng)TL0的低5位溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而TH0溢出時(shí)，向中斷標(biāo)志TF0進(jìn)位（稱(chēng)硬件置位TF0），并申請(qǐng)中斷。確認(rèn)定時(shí)器0是否完成操作可通過(guò)查詢(xún)TF0是否置位，或是否產(chǎn)生定時(shí)器中斷。方式1：16位計(jì)數(shù)器

設(shè)置M1M0為01，則定時(shí)器工作于方式1，此時(shí)為一個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。在這種方式下，其電路結(jié)構(gòu)和操作方式與方式0基本相同，僅在計(jì)數(shù)器的位數(shù)方面有差別。方式2：初始常數(shù)自動(dòng)重裝載

設(shè)置M1M0為10，則定時(shí)器工作于方式2，此時(shí)為一個(gè)能自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。方式3：兩個(gè)8位獨(dú)立計(jì)數(shù)器

設(shè)置M1M0為11，則定時(shí)器工作于方式3，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。在工作方式3模式下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0被拆成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0。其中TL0既可以作計(jì)數(shù)器使用，也可以作為定時(shí)器使用，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的各控制位和引腳信號(hào)全歸它使用，其功能和操作與方式0或方式1完全相同。TH0就沒(méi)有那么多“資源”可利用了，只能作為簡(jiǎn)單的定時(shí)器使用，而且由于定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的控制位已被TL0占用，因此只能借用定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的控制位TR1和TF1，也就是以計(jì)數(shù)溢出去置位TF1，TR1則負(fù)責(zé)控制TH0定時(shí)的啟動(dòng)和停止。由于TL0既能作定時(shí)器也能作計(jì)數(shù)器使用，而TH0只能作定時(shí)器使用而不能作計(jì)數(shù)器使用，因此在方式3模式下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0可以構(gòu)成二個(gè)定時(shí)器或者一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)計(jì)數(shù)器。

如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作于工作方式3，那么定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的工作方式就不可避免受到一定的限制，因?yàn)樽约旱囊恍┛刂莆灰驯欢〞r(shí)/計(jì)數(shù)器借用，只能工作在方式0、方式1或方式2下，如果設(shè)置T1工作在方式3，則T1停止工作，相當(dāng)于其他方式時(shí)令TR1＝0。定時(shí)器的初始化啟停位TRx的設(shè)置中斷允許位的設(shè)置計(jì)數(shù)初值的計(jì)算并裝入THx，TLx工作方式寄存器TMOD的設(shè)置定時(shí)器初始化編程使用定時(shí)器工作之前，先寫(xiě)入控制寄存器，確定好定時(shí)器工作方式。

初始化編程格式：

MOVTMOD,#方式字

;選擇方式

MOVTHx,#XH

;裝入Tx時(shí)間常數(shù)

MOVTLx,#XL

SETBEA ;開(kāi)Tx中斷

SETBETx

SETBTRx

;啟動(dòng)Tx定時(shí)器定時(shí)器的編程步驟4TH3RD2ND1ST溢出處理編程格式計(jì)算時(shí)間常數(shù)按時(shí)間或計(jì)數(shù)長(zhǎng)度選擇方式按實(shí)際需要選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)功能定時(shí)器定時(shí)方式下的應(yīng)用查詢(xún)方式定時(shí)應(yīng)用兩種方式中斷方式查詢(xún)方式先查詢(xún)定時(shí)器溢出標(biāo)志，再進(jìn)行溢出處理。

…

;定時(shí)器初始化

WAIT:JBC TFx,PT;檢測(cè)溢出標(biāo)志

SJMP WAIT

PT:MOV THx,#XH;重裝時(shí)間常數(shù)

MOV TLx,#XL

…

;溢出處理 SJMP WAIT中斷方式初始化后執(zhí)行其他任務(wù)，中斷服務(wù)程序處理溢出。ORG 0000H LJMP MAINORG 000BH(001BH)

;Tx中斷入口LJMP INT_xMAIN: …

;初始化后執(zhí)行其他程序 …SJMP$INT_x: …

;溢出中斷服務(wù)程序MOV THx,#XH

;重裝時(shí)間常數(shù)MOV TLx,#XLRETIEND

主程序

中斷子程序應(yīng)用舉例1由P1.0輸出方波信號(hào)，周期為2ms，設(shè)fosc=12MHz。解：每隔1ms改變一次P1.0的輸出狀態(tài)。

①選擇定時(shí)器工作方式，計(jì)算時(shí)間初值用T0非門(mén)控方式1定時(shí)。

計(jì)算時(shí)間常數(shù)：X=216-t/T=216-1000/1=FC18H

②溢出處理編程格式應(yīng)用舉例1查詢(xún)方式：匯編語(yǔ)言程序如下：START:MOVTMOD,#01HMOVTL0,#18HMOV TH0,#FCHMOVIE,#00HSETB TR0LOOP:JBCTF0,PTF0SJMP LOOPPTF0:CPL P1.0MOV TL0,#18HMOV TH0,#FCHSJMPLOOPEND應(yīng)用舉例1中斷方式：方波周期用定時(shí)器T0來(lái)確定，采用中斷的方法來(lái)確定，即在T0中設(shè)置一個(gè)時(shí)間常數(shù)（計(jì)數(shù)初值），使其每隔1ms產(chǎn)生一次中斷，CPU響應(yīng)中斷后，改變一次P1.0的輸出狀態(tài)。T0中斷入口地址為000BH。應(yīng)用舉例1匯編語(yǔ)言程序如下：ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP PT0INTORG 0100HMAIN:MOVSP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#18HMOV TH0,#FCHSETB EASETB ET0SETB TR0HERE:SJMPHEREPT0INT：CPLP1.0MOV

TL0,#18HMOV TH0,#FCHRETIEND應(yīng)用舉例2例：門(mén)控方式測(cè)量正脈沖寬度。

下面以T1為例，來(lái)介紹門(mén)控制位GATE1的應(yīng)用。門(mén)控制位GATE1可使定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的啟動(dòng)計(jì)數(shù)受的控制，當(dāng)GATE1=1，TR=1時(shí)，只有引腳輸入高電平時(shí)，T1才被允許計(jì)數(shù)，利用GATE1的這個(gè)功能，（對(duì)于GATE0也是一樣的），可測(cè)量引腳（P3.3）上正脈沖的寬度（機(jī)器周期數(shù)）。引腳輸入被檢測(cè)信號(hào)，記錄在正脈沖的時(shí)間內(nèi)包含機(jī)器脈沖個(gè)數(shù)。設(shè)脈寬小于65.5ms,等待查詢(xún)，正脈沖過(guò)后，讀出TH1TL1。程序如下：

ORG0000HRESET:AJMPMAINORG0400HMAIN: MOVSP,#60HMOVTMOD,#90HMOVTL1,#00HMOVTH1,#00HLOOP0:JBP3.3,LOOP0SETBTR1LOOP1:JNBP3.3,LOOP1LOOP2:JBP3.3,LOOP2CLR TR1LOOP3:LCALLDIRAJMPLOOP3應(yīng)用舉例3LED亮1s滅1s閃爍，設(shè)時(shí)鐘頻率為6MHz。長(zhǎng)定時(shí)方法：增加一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器或一個(gè)硬件計(jì)數(shù)器。硬件方式：T0定時(shí)，T1計(jì)數(shù)T0的定時(shí)跳變信號(hào)P1.0的負(fù)跳變次數(shù)，計(jì)滿(mǎn)5個(gè)跳變?yōu)?s。應(yīng)用舉例3匯編語(yǔ)言程序如下：START: MOVTMOD,#61H MOVTL1,#0FBH MOVTH1,#0FBH CLRP1.0 SETBTR1LOOP1: CPLP1.7LOOP2: MOVTH0,#3CH MOVTL0,#0B0H SETBTR0LOOP3:JBCTF0,LOOP4

SJMPLOOP3LOOP4:CPLP1.0

JBCTF1,LOOP5

SJMPLOOP2LOOP5:MOVTL1,#0FBH

MOVTH1,#0FBH

SJMPLOOP1

END應(yīng)用舉例4使用內(nèi)部定時(shí)器0,按方式1工作，即作為16位定時(shí)器使用每隔0.05sT1溢出中斷一次，P1口的P1.0～P1.7分別接八個(gè)發(fā)光二極管，要求編寫(xiě)程序模擬——時(shí)序控制裝置，要求八盞燈依次循環(huán)點(diǎn)亮，間隔時(shí)間是一秒鐘，即第一秒第一盞亮，第二秒第二盞亮……第八秒第八盞亮(記為一次循環(huán))，第九秒第一盞亮……并一直循環(huán)下去。并使用R3記錄循環(huán)次數(shù)。應(yīng)用舉例4主程序框圖：中斷子程序框圖：應(yīng)用舉例4匯編語(yǔ)言程序如下： ORG0000H AJMPSTART ORG000BH

;定時(shí)器中斷入口 AJMPINT_T0

;定時(shí)器子程序 ORG0040HSTART: MOVSP,#60H

;設(shè)定堆棧入口

MOVTMOD,#10H

;設(shè)定定時(shí)器工作方式

MOVTL0,#0E0H

;設(shè)定定時(shí)器初始值 MOVTH0,#0B1H MOVR0,#00H

;R0記錄循環(huán)次數(shù)，置初值 MOVR1,#50H

;置中斷次數(shù) MOVR3,#00H

;R3記錄循環(huán)次數(shù)，初值0

SETBTR0

;定時(shí)器0工作SETBET0

;定時(shí)器中斷允許SETBEA

;CPU中斷允許SJMP$

;等待中斷INT_T0:PUSHACC

;堆棧，保存現(xiàn)場(chǎng)PUSHPSWPUSHDPLPUSHDPHCLRTR0

;關(guān)定時(shí)器0MOVTL0,#0E0H

;重新置定時(shí)器初值MOVTH0,#0B1HSETBTR0

;開(kāi)定時(shí)器0應(yīng)用舉例4DJNZR1,EXIT

;條件滿(mǎn)足，跳出，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)MOVR1,#50

;置循環(huán)次數(shù)MOVDPTR,#DATA1

;DPTR指向數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOVA,R0MOVCA,@A+DPTR

;查表，選擇要輸出的值MOVP1,A

;向P1口輸出INCR0

;循環(huán)一次R0自加1ANL00H,#07H

;判斷循環(huán)是否到8次MOVA,R1

JNZEXIT

;判斷條件,跳轉(zhuǎn)INCR3

;記錄循環(huán)次數(shù)EXIT: POPDPH

;堆棧，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPDPLPOPPSWPOPACCRETIDATA1:DB01H,02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H

;數(shù)據(jù)區(qū) END 應(yīng)用舉例5假設(shè)某MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)的兩個(gè)外部中斷源已被占用，設(shè)置定時(shí)器T1工作在方式2，作波特率發(fā)生器用?，F(xiàn)要求增加一個(gè)外部中斷源，并控制P1.0引腳輸出一個(gè)5KHz左右的方波。假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘為6MHz。1ST2ND3RD方式選擇初值計(jì)算程序設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例5方式選擇：設(shè)置TL0工作在方式3計(jì)數(shù)模式，把T0引腳（P3.4）作增加的外部中斷輸入端，TL0的初值設(shè)置為0FFH，當(dāng)檢測(cè)到T0引腳電平出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)，TL0增1并溢出，申請(qǐng)中斷，這相當(dāng)于跳沿觸發(fā)的外部中斷源。TH0為8位方式3定時(shí)模式，定時(shí)控制P1.0輸出5KHz的方波信號(hào)，如圖所示。應(yīng)用舉例5初值計(jì)算：TL0的初值設(shè)為0FFH。由于5kHz的方波的周期為200，所以TH0的定時(shí)時(shí)間為100。TH0的初值計(jì)算如下：X=28-t/T=28-100/2=CEH程序設(shè)計(jì)

源程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTL0INTORG001BH

LJMPTH0INT

ORG0100HMAIN: MOVTMOD,#27H

;T0為方式3計(jì)數(shù)，T1為方式2定時(shí) MOVTL0,#0FFH MOVTH0,#CEH

MOVTL1,#datal;data根據(jù)根據(jù)波特率常數(shù)要求來(lái)定MOVTH1,#datah;datal為data的低8位，datah為高8位MOVTCON,#55H

;允許T0中斷MOVIE,#9FH;啟動(dòng)T1.TL0INT:MOVTL0,#0FFH

;TL0中斷服務(wù)程序，TL0重新裝入初值RETITH0INT:MOVTH0,#CEHCPLP1.0;P1.0位取反輸出RETI應(yīng)用舉例6利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)（晶振頻率為6MHZ）計(jì)數(shù)初值的計(jì)算秒、分、時(shí)的實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)1ST2ND3RD應(yīng)用舉例6計(jì)數(shù)初值的計(jì)算：若使用定時(shí)器的方式1，定時(shí)間最大為131ms。我們把定時(shí)時(shí)間設(shè)定為100ms，初值計(jì)算如下：X=216-t/T=216-100000/2=3CB0H

秒、分、時(shí)的實(shí)現(xiàn)：秒計(jì)時(shí)采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累計(jì)，計(jì)滿(mǎn)十次，可得到秒計(jì)時(shí)。從秒到分，從分到時(shí)是通過(guò)軟件累加并進(jìn)行比較的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要求每滿(mǎn)1秒則“秒”單元32H中的內(nèi)容自動(dòng)加1；“秒”單元滿(mǎn)60，則“分”單元31H中的內(nèi)容加1；“分”單元滿(mǎn)60，則“時(shí)”單元30H中的內(nèi)容自動(dòng)加1；“時(shí)”單元滿(mǎn)24，則將32H、31H、30H的內(nèi)容全部清零。程序設(shè)計(jì)程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG000BH

;T0的中斷入口AJMPIT0P

;跳T0的中斷服務(wù)入口ORG1000HMAIN: MOVTMOD,#01H

;T0為方式1定時(shí) MOV20H,#0AHCLRAMOV30H,AMOV31H,AMOV32H,ASETBET0SETBEAMOVTL0,#0B0H

應(yīng)用舉例6MOVTH0,#3CHSETBTR0HERE:SJMPHERE;等待中斷PUSHPSW;T0的中斷服務(wù)程序入口，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHACCMOVTL0,#0B0H;重新給T0裝初值;MOVTH0,#3CHDJNZ20H,RETUNT;1秒未到返回MOV20H,#0AH;1秒時(shí)間到，重置中斷次數(shù)