1、DianDian團隊暑期嵌入式培訓團隊暑期嵌入式培訓第第5 5講講 定時器原理及實驗定時器原理及實驗周葉飛周葉飛 Dian Dian團隊團隊 RR7/23/20117/23/2011波特率種類：波特率種類：18001800、48004800、96009600和和 1920019200等等之所以要用之所以要用11.0592M11.0592M這么變態的數字，是因這么變態的數字，是因為在串口通信中需要計算出波特率。而波特為在串口通信中需要計算出波特率。而波特率必須是個整數，為了使波特率是個整數，率必須是個整數，為了使波特率是個整數，所以晶振就必須是所以晶振就必須是11.059211.0592的。的。

2、問題回顧問題回顧主要內容：主要內容：（1 1）定時器）定時器/ /計數器的結構及工作原理計數器的結構及工作原理（2 2）定時器基礎實驗）定時器基礎實驗v一、一、MCS-51MCS-51單片機定時器計數器組成：單片機定時器計數器組成：定時器定時器/ /計數器計數器0(T0)0(T0)：1616位的加計數器位的加計數器定時器定時器/ /計數器計數器1(T1)1(T1)：1616位的加計數器位的加計數器v二、定時器二、定時器/ /計數器的功能計數器的功能對外部輸入信號的計數功能。定時器對外部輸入信號的計數功能。定時器/ /計數器計數器0(T00(T0）的）的外來脈沖輸入端為外來脈沖輸入端為P3.4P

3、3.4；定時器；定時器/ /計數器計數器1(T11(T1）的外來）的外來脈沖輸入端為脈沖輸入端為P3.5P3.5。定時功能。定時器定時功能。定時器/ /計數器的定時功能也是通過計數實計數器的定時功能也是通過計數實現的，它的計數脈沖是由單片機的片內振蕩器輸出經現的，它的計數脈沖是由單片機的片內振蕩器輸出經1212分頻后產生的信號，即為對機器周期計數。分頻后產生的信號，即為對機器周期計數。MCS-51MCS-51單片機的定時器單片機的定時器/ /計數器（一）計數器（一）MCS-51MCS-51單片機定時器單片機定時器/ /計數器邏輯結構圖計數器邏輯結構圖TCON則用于控制定時計則用于控制定時計數器

4、數器T0和和T1的啟動和停止的啟動和停止計數，同時管理定時器計數，同時管理定時器T0和和T1的溢出標志等。的溢出標志等。 特殊功能寄特殊功能寄存器存器TMOD控制定時計控制定時計數器的工作數器的工作方式方式 v定時器定時器/ /計數器的控制主要是通過以下幾個寄計數器的控制主要是通過以下幾個寄存器實現的：存器實現的：v TCONTCON-定時器定時器/ /計數器控制寄存器計數器控制寄存器v TMODTMOD-定時器定時器/ /計數器工作方式控制寄存器計數器工作方式控制寄存器v IE -IE -中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器定時器定時器/ /計數器的控制計數器的控制TMOD 89H D7D6

5、D5D4D3D2D1D0GATA M1M0GATAM1M0T1方式字段方式字段T0方式字段方式字段GATE 門控位。門控位。 GATE = 0 啟動不受啟動不受 /INT0或或 /INT1的控制；的控制； GATE = 1 啟動受啟動受 /INT0 或或 /INT1 的控制。的控制。 C/T 外部計數器外部計數器 / 定時器方式選擇位定時器方式選擇位 C/T = 0 定時方式；定時方式； C /T = 1 計數方式。計數方式。 M1M0 工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）。 = 0 定時；定時； = 1 對外計數。對外計數。定時：定時：fosc /

6、 12 = 1 /（12/fosc） = 1 / T N個方波個方波 T計數：脈沖不等間隔。計數：脈沖不等間隔。 波形等間隔，次數已定，時間確定波形等間隔，次數已定，時間確定即對機器周期進行計數。即對機器周期進行計數。 左圖定時時間為左圖定時時間為 N*T每個下降沿計數一次每個下降沿計數一次 確認一次負跳變需兩個機器周期，確認一次負跳變需兩個機器周期， 所以，計數頻率最高為所以，計數頻率最高為fosc / 24。 TCON 88H D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0TR0 定時定時 / 計數器計數器0運行控制位。運行控制位。 軟件置位，軟件復位。軟件置位，軟件復位。 TR

7、1 定時定時 / 計數器計數器1運行控制位。（運行控制位。（用法與用法與TR0類似）類似） TF0、TF1 分別是定時、計數器分別是定時、計數器T0、T1的溢出標志位。的溢出標志位。（1）定時）定時/計數器的工作方式計數器的工作方式M1M0 工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）0 0 13位定時位定時/計數器計數器 模式模式00 1 16位定時位定時/計數器計數器 模式模式11 0 8 位定時位定時/計數器（自動重裝初值）計數器（自動重裝初值） 模式模式21 1 T0 8位定時位定時/計數計數 模式模式31 1 T1 停止工作停止工作 模式模式3 1

8、）工作方式）工作方式0T0的等效邏輯結構的等效邏輯結構在計數工作方式下，計數器的計數值范圍是：在計數工作方式下，計數器的計數值范圍是： 18192（2的的13方）方）當為定時工作方式時，定時時間的計算公式為：當為定時工作方式時，定時時間的計算公式為： （ 8192 -計數初值）計數初值）晶振周期晶振周期12或或 （ 8192 -計數初值）計數初值）機器周期機器周期其時間單位與晶振周期或機器周期相同。其時間單位與晶振周期或機器周期相同。如果單片機的晶振選為如果單片機的晶振選為6.000MHz，則最小定時時間為：，則最小定時時間為： 8192（81921）1/610-612=210-6(s)=2(

9、us)最長定時時間為：最長定時時間為： (81920)1/610-612=1638410-6(s)=16384(us)。2）工作方式）工作方式1T0的等效邏輯結構的等效邏輯結構在工作方式在工作方式1下，計數器的計數值范圍是：下，計數器的計數值范圍是： 165536（2的的16方）方）當為定時工作方式當為定時工作方式1時，定時時間的計算公式為：時，定時時間的計算公式為： （65536計數初值）計數初值） 晶振周期晶振周期12或或 （65536計數初值）計數初值） 機器周期機器周期其時間單位與晶振周期或機器周期相同。其時間單位與晶振周期或機器周期相同。如果單片機的晶振選為如果單片機的晶振選為6.0

10、00MHz，則最小定時時間為：，則最小定時時間為： 65536（655361）1/610-612=210-6(s)=2(us)最長定時時間為：最長定時時間為： (655360)1/610-612=13107210-6(s)=131072(us)。3）工作方式）工作方式2T0的等效邏輯結構的等效邏輯結構方式方式2與方式與方式0、1的區別：的區別： 工作方式工作方式0和工作方式和工作方式1的最大特點就是計數溢出后，計的最大特點就是計數溢出后，計數器為全數器為全0，因而循環定時或循環計數應用時就存在反復設，因而循環定時或循環計數應用時就存在反復設置初值的問題，這給程序設計帶來許多不便，同時也會影置初

11、值的問題，這給程序設計帶來許多不便，同時也會影響計時精度。響計時精度。 工作方式工作方式2就具有自動重裝載功能，即自動加載計數初值，就具有自動重裝載功能，即自動加載計數初值，所以也有的文獻稱之為自動重加載工作方式。在這種工作所以也有的文獻稱之為自動重加載工作方式。在這種工作方式中，方式中，16位計數器分為兩部分，即以位計數器分為兩部分，即以TL0為計數器，以為計數器，以TH0作為預置寄存器，初始化時把計數初值分別加載至作為預置寄存器，初始化時把計數初值分別加載至TL0和和TH0中，當計數溢出時，不再象方式中，當計數溢出時，不再象方式0和方式和方式1那樣那樣需要需要“人工干預人工干預”，由軟件重

12、新賦值，而是由預置寄存器，由軟件重新賦值，而是由預置寄存器TH以硬件方法自動給計數器以硬件方法自動給計數器TL0重新加載。重新加載。 方式方式2在串口通訊時，常用作波特率發生器。在串口通訊時，常用作波特率發生器。 4）工作方式）工作方式3 如果定時如果定時/計數器計數器0工作于工作方式工作于工作方式3，那么定時，那么定時/計數器計數器1的的工作方式就因為自己的一些控制位已被定時工作方式就因為自己的一些控制位已被定時/計數器計數器0借用，借用，只能工作在方式只能工作在方式0、方式、方式1或方式或方式2下，等效電路參見下圖：下，等效電路參見下圖： 2.怎樣編制計數程序？怎樣編制計數程序？ 首先必須

13、對定時計數器進行初始化，然后再開啟定時或首先必須對定時計數器進行初始化，然后再開啟定時或計數。簡單的總結一下，定時計數器的初始化包括以下內計數。簡單的總結一下，定時計數器的初始化包括以下內容。容。（1）確定工作方式）確定工作方式對對TMOD賦值；賦值；如：任務中的如：任務中的MOV TMOD,#06H指令，設定指令，設定T0為計數為計數器工作方式。器工作方式。（2）預置定時計數器中計數的初值）預置定時計數器中計數的初值直接寫入直接寫入TH和和TL；如：任務中的如：任務中的MOV TH0,#00H 兩條指令，設定計數初兩條指令，設定計數初值。值。 MOV TL0,#00H（3）根據需要開放定時器

14、）根據需要開放定時器/計數器的中斷計數器的中斷對對IE位賦值；位賦值；（4）啟動定時器）啟動定時器/計數器；計數器；如：任務中的如：任務中的SETB TR0 指令指令初值的計算方法初值的計算方法X=M-計數值計數值M是定時器的最大計數值。視工作方式不同而不同。是定時器的最大計數值。視工作方式不同而不同。： 13位定時位定時/計數方式，因此，最多可以計到計數方式，因此，最多可以計到2的的13次方，也就是次方，也就是8192次。次。： 16位定時位定時/計數方式，因此，最多可以計到計數方式，因此，最多可以計到2的的16次方，也就是次方，也就是65536次。次。和和都是都是8位的定時位的定時/計數方

15、式，因此，計數方式，因此，最多可以計到最多可以計到2的的8次方，也說是次方，也說是256次。次。預置值計算預置值計算： 用最大計數量減去需要的計數次數即可。用最大計數量減去需要的計數次數即可。通過上面的任務，我們掌握了計數程序的編制方法，下面通過上面的任務，我們掌握了計數程序的編制方法，下面我們再看看定時程序怎樣編制。我們再看看定時程序怎樣編制。首先我們看一下下面的程序段。首先我們看一下下面的程序段。 MOV TMOD,#01HMOV TL0,#00H MOV TH0,#4CH SETB TR0 以上程序是任務一中的定時程序段，它的初始化過程和計以上程序是任務一中的定時程序段，它的初始化過程和

16、計數方式類似。數方式類似。 vMCS-51MCS-51單片機的定時器單片機的定時器/ /計數器應用舉例：計數器應用舉例：利用定時器利用定時器/ /計數器實現固定時間的定時計數器實現固定時間的定時簡易信號發生器簡易信號發生器 MCS-51MCS-51單片機的定時器單片機的定時器/ /計數器計數器( (二）二）v實例一：實例一：定時器定時器/ /計數器實現固定時間的定時計數器實現固定時間的定時v題目：利用題目：利用T0T0，使用工作方式，使用工作方式0 0，在單片機的，在單片機的P1.0P1.0輸出一個周輸出一個周期為期為2ms2ms，占空比為，占空比為1:11:1的方波信號。的方波信號。v解：周

17、期為解：周期為2ms2ms，占空比為，占空比為1:11:1的方波信號，只需要利用的方波信號，只需要利用T0T0產生產生定時，每隔定時，每隔1ms1ms將將P1.0P1.0取反即可。取反即可。v編程步驟：編程步驟： v計算計算TMODTMOD的值的值v由于由于GATE=0GATE=0；M1M0=00M1M0=00；C/T=0C/T=0；v所以所以 ( (TMOD)TMOD)00H00Hv計算初值計算初值（單片機振蕩頻率為（單片機振蕩頻率為12MHZ12MHZ）v所需要的機器周期數所需要的機器周期數: :v n=(1000us/1us)=1000 n=(1000us/1us)=1000v 計數器的

18、初始值：計數器的初始值：v 8192-1000=71928192-1000=7192v 所以：所以：(TH0)=0E0H(TH0)=0E0H，(TL0)=18H(TL0)=18H中斷入口地址重新給T0賦初值P1.0取反中斷返回主程序：主程序：中斷程序：中斷程序：開始啟動T0設置堆棧地址設置TMOD方式送定時器初值開T0中斷等待流程圖流程圖v 實例二：利用方式實例二：利用方式1 1定時定時v 題目：用定時器題目：用定時器T1T1，使用工作方式，使用工作方式1 1，在單片機的，在單片機的P1.0P1.0輸出一個周期為輸出一個周期為2 2分鐘分鐘、占空比為、占空比為1:11:1的方波信號。的方波信號。v 解：周期為解：周期為2 2分鐘，占空比為分鐘，占空比為1:11:1的方波信