1、第五章、定时器控制第五章、定时器控制LED定时定时/计数器原理及应用计数器原理及应用 50 你知道吗你知道吗 31 功能要求功能要求32 任务分析任务分析53 定时定时/计数器结构及工作原理计数器结构及工作原理 54 定时定时/计数器的控制计数器的控制55 定时器控制广告灯程序设计定时器控制广告灯程序设计 在日常生活中，定时的应用非常普及，如早上起床的闹铃、学校用的打铃器、电视机的定时关机等。同样的，计数器的应用也非常广泛，如选举投票的计数、自动化生产线上产品个数数、球类比赛的电子计分牌等。可以这样说，定时与计数的概念在我们的生活中随处可见，同我们的工作与生活息息相关。非常幸运的是，在MCS-
2、51单片机中就包含有两个定时/计数器（T0、T1），可以非常方便地实现定时与计数功能。在这一章中，我们将通过完成“定时器控制定时器控制LEDLED”任务来学习MCS-51单片机定时器计数器的工作原理及其应用方法 你知道吗你知道吗回目录回目录 51 功能要求功能要求 为了便于学习，本项目与第三章广告灯控制任务所要求功能一致，唯一区别是通过定时/计数器来实现定时，而非软件延时方式来定时。一基本要求一基本要求利用定时/计数器定时，控制一个发光二极管LED定时闪烁。二发挥部分二发挥部分利用定时/计数器定时，控制8个发光二极管LED产生“跑马灯”效果。52 任务分析任务分析要完成此任务，主要需学习如下三
3、方面知识：1）定时/计数器结构及工作原理；2）单片机定时/计数器控制；3）单片机定时/计数器应用程序设计。下面将针对这三方面知识来进行学习。回目录回目录53 定时定时/计数器结构及工作原理计数器结构及工作原理 MCS51单片机内部共有两个16位的定时/计数器（T0、T1），它们都具有定时与计数两个功能。5.3.1 定时/计数器结构 定时计数器的结构如下图所示。定时计数器的核心是两个16位加1计数器T0、T1，每个16位计数器由两个8位寄存器（高8位和低8位）组成 5.3.2 定时/计数器工作原理 当工作于定时器模式时，计数脉冲源来自机器周期信号。每来一个机器周期信号，计数器就加1，直到溢出为止
4、。当工作于计数器模式时，计数脉冲源来自T0（P3.4）或T1（P3.4）引脚输入的外部脉冲信号。每输入一个外部脉冲信号，计数器就加1，直到溢出为止。54 定时定时/计数器的控制计数器的控制 80C51单片机定时/计数器的控制主要由两个特殊功能寄存器来确定，其中TMOD控制定时/计数器的工作方式，TCON控制定时/计数器的启动及设置溢出标志 5.4.1 工作方式寄存器TMOD T TC/C/位76543210TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0回目录回目录M1 MO：工作方式选择位。定时/计数器有4种工作方式 C/T：定时/计数方式选择位。C/T=0，为定时模式；C/T=1，为计
5、数模式。GATE：门控位。作一般定时/计数器用时，该位设置为0即可。5.4.2 定时器控制寄存器TCON 位76543210TCONTF1TR1TF0TR0TR0：定时/计数器T0启动控制位。TR0=1时，启动T0开始工作；TR0=0时，T0停止工作。TR0由软件置1或清0,这样，通过软件编程就可以控制定时/计数器的启动与停止。TF0：定时/计数器T0溢出中断请求标止位。当定时/计数器T0计数产生溢出时，由硬件自 动将TF0置1。TR1：定时/计数器T1启动控制位。其功能与TR0类似。TF0：定时/计数器T1溢出中断请求标止位。其功能与TF0类似。5.4.3 定时/计数器的工作方式 80C51
6、单片机定时/计数器T0有4种工作方式，而T1只有3种工作方式（无工作方式3）。一、工作方式一、工作方式0 当M1M000时，定时/计数器工作于方式0，构成13位定时/计数器（由TH0的8位和TL0的低5位组成）。之所以采用13位计数器，是为了与单片机早期产品兼容。这种工作方式使用起来比较麻烦，在实际应用中已基本不用。因此，在这里不作具体介绍。二、工作方式二、工作方式1当M1M001时，定时/计数器工作于方式1，构成16位定时/计数器。16位的计数器是由两个8位寄存器TH0和TL0组成。TL0计数溢出时向TH0进位，TH0计数溢出时，则置位溢出标志TF0，向CPU发出中断请求。定时时间与计数初值
7、有关，二者间的关系为X=216-N=216-t/Tcy 由上述关系式可知，定时时间t与计数初值X、机器周期Tcy（或晶振频率fosc）有关。在系统晶振频率固定的情况下，计数初值X愈大，定时时间t就愈短；计数初值X愈小，定时时间t就愈长。在计数初值X不变的情况下，机器周期Tcy愈大，定时时间t愈长；机器周期Tcy愈小，定时时间t就愈短。当T0处于计数方式时，计数脉冲来自T0引脚（P3.2）。每来一个脉冲就对16位计数器进行加1计数，当计数溢出时，则置位溢出标志TF0，向CPU发出中断请求。其中计数次数N与计数初值X的关系为 N=216-X三、工作方式2当M1M010时，定时/计数器工作于方式2，
8、构成8位自动重装初值的定时/计数器。TH0为8位初值寄存器（用于保存8位计数初值），TL0为8位计数器。初始化时软件编程将计数初值同时送到8位寄存器TH0和TL0中启动计数器工作后，TL0开始加1计数。当TL0计数溢出时，由硬件使TF0=1，向CPU发出中断请求，并将TH0中的计数初值自动装入TL0。使TL0又从初值开始重新计数，不断重复，周而复始。X=28-N=28-t/Tcy 定时时间与计数初值的关系为 四、工作方式3 当M1M011时，定时/计数器工作于方式3，定时/计数器T0设置为方式3时，TH0和TL0是两个独立的8位计数器。其中，TL0既可以作为定时器，也可以作为计数器 一般来说当
9、系统需要由一个定时器(T1)产生串行通信波特率或者需要再增加一个额外8位定时器时，才将T0设置为工作方式3。5.4.4 定时定时/计数器应用的初始化计数器应用的初始化 当单片机系统复位后，与定时/计数器有关的寄存器的值基本上均为0。因此，在利用定时/计数器在进行定时或计数前，必须通过软件编程对它进行初始化。定时/计数器初始化编程主要包括如下几方面：1确定T0、T1的工作方式，给TMOD赋值；2计算计数初值，并将初值写入计数寄存器TH0、TL0或TH1、TL1；3如允许T0、T1中断，则须对定时/计数器有关的中断控制位（包括ET0、ET1、PT0、PT1、EA等）进行初始化；4启动定时/计数器，
10、即使TR0或TR1置位。回目录回目录55 定时器控制广告灯程序设计定时器控制广告灯程序设计 一一1个个LED的单灯闪烁的单灯闪烁 假设让LED灯D1进行单灯闪烁，闪烁的周期为0.2s（一周期内D1亮与灭保持时间各0.1s），则P1.0输出为高低电平交替出现的方波。根据项目的要求，须利用定时/计数器进行定时，定时时间为0.1s。这里选用T0作定时器，工作于方式1，允许中断。其程序设计流程图如下图所示 ORG 0000HLJMP STARTORG 000BH ;T0中断入口地址LJMP TIME_INT0ORG 0100HSTART:MOV SP,#60H ;初始化堆栈指针，SP=60HMOV T
11、MOD，#01H ；T0工作于方式1，定时器模式MOV TH0，#0FCH ；TH0=FCHMOV TL0，#18H ；TL0=18HSETB ET0；ET0=1，T0中断允许CLR PT0；PT0=0，T0中断为低优先级SETB EA；EA=1，CPU开放中断SETB TR0；TR0=1，启动T0 CLR P1.0；先将D1点亮LOOP：LJMP LOOP；跳回去循环,等待定时中断ORG 0800HTIME_INT0:；T0中断服务程序 CPL P1.0 ；P1.0取反，D1改变显示状态MOV TH0，#0FCH ；重新装入初值 TH0=FCHMOV TL0，#18H ；重新装入初值 TL0
12、=18H RETI；中断返回程序清单如下：二流水灯程序设计二流水灯程序设计 假设让8个LED每隔1秒就移位点亮一次。由于定时/计数器最大定时为65536个机器周期（工作于方式1），而实验板上时钟频率为6MHz，机器周期Tcy=2us，这样最大定时为655362=131.072ms。题目中要求定时为1s，显然一次定时溢出中断，无法达到1s的时间间隔，我们可以设置软件计数器,让定时/计数器产生多次溢出中断，当定时中断次数累计时间达到1s时，就让8个LED移位点亮一次，否则，不对LED进行任何处理。例如，我们可以让T0定时100ms，允许定时中断，当连续产生10定时中断时，则表示定时时间为100ms10=1000ms=1s。程序清单参见教材 回目录回目录
