第六章 定時器

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

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

TMODD7D6D5D4D3D2D1D089HGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時器1定時器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位自動重裝113T0為兩個8位定時器控制寄存器TCONCON的作用是控制定時器的啟動、停止以及標(biāo)志定時器的溢出和中斷情況。定時器控制字TCON的格式如下：

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

例：啟動T0： SETB TR0(2）溢出中斷標(biāo)志位TF0、TF1。

定時器溢出使硬件置TFx=1，引起中斷請求，CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動清零，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定時器工作。復(fù)位時，TCON所有位均為0。定時器的工作方式方式3方式2方式0方式1方式0：13位計數(shù)器定時器工作方式0為一個13位的定時/計數(shù)器。定時器T1的結(jié)構(gòu)和操作與定時器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13位的低5位，TH0占整個13位的高8位。當(dāng)TL0的低5位溢出時，向TH0進(jìn)位，而TH0溢出時，向中斷標(biāo)志TF0進(jìn)位（稱硬件置位TF0），并申請中斷。確認(rèn)定時器0是否完成操作可通過查詢TF0是否置位，或是否產(chǎn)生定時器中斷。方式1：16位計數(shù)器

設(shè)置M1M0為01，則定時器工作于方式1，此時為一個16位的定時/計數(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，僅在計數(shù)器的位數(shù)方面有差別。方式2：初始常數(shù)自動重裝載

設(shè)置M1M0為10，則定時器工作于方式2，此時為一個能自動重裝初值的8位定時/計數(shù)器，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。方式3：兩個8位獨立計數(shù)器

設(shè)置M1M0為11，則定時器工作于方式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/計數(shù)器0被拆成兩個獨立的8位計數(shù)器TL0和TH0。其中TL0既可以作計數(shù)器使用，也可以作為定時器使用，定時/計數(shù)器0的各控制位和引腳信號全歸它使用，其功能和操作與方式0或方式1完全相同。TH0就沒有那么多“資源”可利用了，只能作為簡單的定時器使用，而且由于定時/計數(shù)器0的控制位已被TL0占用，因此只能借用定時/計數(shù)器1的控制位TR1和TF1，也就是以計數(shù)溢出去置位TF1，TR1則負(fù)責(zé)控制TH0定時的啟動和停止。由于TL0既能作定時器也能作計數(shù)器使用，而TH0只能作定時器使用而不能作計數(shù)器使用，因此在方式3模式下，定時/計數(shù)器0可以構(gòu)成二個定時器或者一個定時器和一個計數(shù)器。

如果定時/計數(shù)器0工作于工作方式3，那么定時/計數(shù)器1的工作方式就不可避免受到一定的限制，因為自己的一些控制位已被定時/計數(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)于其他方式時令TR1＝0。定時器的初始化啟停位TRx的設(shè)置中斷允許位的設(shè)置計數(shù)初值的計算并裝入THx，TLx工作方式寄存器TMOD的設(shè)置定時器初始化編程使用定時器工作之前，先寫入控制寄存器，確定好定時器工作方式。

初始化編程格式：

MOVTMOD,#方式字

;選擇方式

MOVTHx,#XH

;裝入Tx時間常數(shù)

MOVTLx,#XL

SETBEA ;開Tx中斷

SETBETx

SETBTRx

;啟動Tx定時器定時器的編程步驟4TH3RD2ND1ST溢出處理編程格式計算時間常數(shù)按時間或計數(shù)長度選擇方式按實際需要選擇定時/計數(shù)功能定時器定時方式下的應(yīng)用查詢方式定時應(yīng)用兩種方式中斷方式查詢方式先查詢定時器溢出標(biāo)志，再進(jìn)行溢出處理。

…

;定時器初始化

WAIT:JBC TFx,PT;檢測溢出標(biāo)志

SJMP WAIT

PT:MOV THx,#XH;重裝時間常數(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，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選擇定時器工作方式，計算時間初值用T0非門控方式1定時。

計算時間常數(shù)：X=216-t/T=216-1000/1=FC18H

②溢出處理編程格式應(yīng)用舉例1查詢方式：匯編語言程序如下：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：方波周期用定時器T0來確定，采用中斷的方法來確定，即在T0中設(shè)置一個時間常數(shù)（計數(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：門控方式測量正脈沖寬度。

下面以T1為例，來介紹門控制位GATE1的應(yīng)用。門控制位GATE1可使定時器/計數(shù)器T1的啟動計數(shù)受的控制，當(dāng)GATE1=1，TR=1時，只有引腳輸入高電平時，T1才被允許計數(shù)，利用GATE1的這個功能，（對于GATE0也是一樣的），可測量引腳（P3.3）上正脈沖的寬度（機(jī)器周期數(shù)）。引腳輸入被檢測信號，記錄在正脈沖的時間內(nèi)包含機(jī)器脈沖個數(shù)。設(shè)脈寬小于65.5ms,等待查詢，正脈沖過后，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)時鐘頻率為6MHz。長定時方法：增加一個軟件計數(shù)器或一個硬件計數(shù)器。硬件方式：T0定時，T1計數(shù)T0的定時跳變信號P1.0的負(fù)跳變次數(shù)，計滿5個跳變?yōu)?s。應(yīng)用舉例3匯編語言程序如下：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)部定時器0,按方式1工作，即作為16位定時器使用每隔0.05sT1溢出中斷一次，P1口的P1.0～P1.7分別接八個發(fā)光二極管，要求編寫程序模擬——時序控制裝置，要求八盞燈依次循環(huán)點亮，間隔時間是一秒鐘，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匯編語言程序如下： ORG0000H AJMPSTART ORG000BH

;定時器中斷入口 AJMPINT_T0

;定時器子程序 ORG0040HSTART: MOVSP,#60H

;設(shè)定堆棧入口

MOVTMOD,#10H

;設(shè)定定時器工作方式

MOVTL0,#0E0H

;設(shè)定定時器初始值 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

;定時器0工作SETBET0

;定時器中斷允許SETBEA

;CPU中斷允許SJMP$

;等待中斷INT_T0:PUSHACC

;堆棧，保存現(xiàn)場PUSHPSWPUSHDPLPUSHDPHCLRTR0

;關(guān)定時器0MOVTL0,#0E0H

;重新置定時器初值MOVTH0,#0B1HSETBTR0

;開定時器0應(yīng)用舉例4DJNZR1,EXIT

;條件滿足，跳出，恢復(fù)現(xiàn)場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)的兩個外部中斷源已被占用，設(shè)置定時器T1工作在方式2，作波特率發(fā)生器用。現(xiàn)要求增加一個外部中斷源，并控制P1.0引腳輸出一個5KHz左右的方波。假設(shè)系統(tǒng)時鐘為6MHz。1ST2ND3RD方式選擇初值計算程序設(shè)計應(yīng)用舉例5方式選擇：設(shè)置TL0工作在方式3計數(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)檢測到T0引腳電平出現(xiàn)負(fù)跳變時，TL0增1并溢出，申請中斷，這相當(dāng)于跳沿觸發(fā)的外部中斷源。TH0為8位方式3定時模式，定時控制P1.0輸出5KHz的方波信號，如圖所示。應(yīng)用舉例5初值計算：TL0的初值設(shè)為0FFH。由于5kHz的方波的周期為200，所以TH0的定時時間為100。TH0的初值計算如下：X=28-t/T=28-100/2=CEH程序設(shè)計

源程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTL0INTORG001BH

LJMPTH0INT

ORG0100HMAIN: MOVTMOD,#27H

;T0為方式3計數(shù)，T1為方式2定時 MOVTL0,#0FFH MOVTH0,#CEH

MOVTL1,#datal;data根據(jù)根據(jù)波特率常數(shù)要求來定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)實現(xiàn)實時時鐘的設(shè)計（晶振頻率為6MHZ）計數(shù)初值的計算秒、分、時的實現(xiàn)程序設(shè)計1ST2ND3RD應(yīng)用舉例6計數(shù)初值的計算：若使用定時器的方式1，定時間最大為131ms。我們把定時時間設(shè)定為100ms，初值計算如下：X=216-t/T=216-100000/2=3CB0H

秒、分、時的實現(xiàn)：秒計時采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累計，計滿十次，可得到秒計時。從秒到分，從分到時是通過軟件累加并進(jìn)行比較的方法來實現(xiàn)的。要求每滿1秒則“秒”單元32H中的內(nèi)容自動加1；“秒”單元滿60，則“分”單元31H中的內(nèi)容加1；“分”單元滿60，則“時”單元30H中的內(nèi)容自動加1；“時”單元滿24，則將32H、31H、30H的內(nèi)容全部清零。程序設(shè)計程序如下：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 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PUSHACCMOVTL0,#0B0H;重新給T0裝初值;MOVTH0,#3CHDJNZ20H,RETUNT;1秒未到返回MOV20H,#0AH;1秒時間到，重置中斷次數(shù)