【正文】 第 6章 定時器 /計數(shù)器 （課時： 8學時）教學目的 n 了解定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理。n 掌握定時器 /計數(shù)器的四種工作方式的特點及應用。n 用定時器 /計數(shù)器設計一個可產(chǎn)生一定頻率方波的信號源。n 用定時器 /計數(shù)器設計一個脈沖寬度調(diào)制 (PWM)信號以控制直流電動機轉(zhuǎn)速。n 用定時器 /計數(shù)器設計一個用于流水生產(chǎn)線上的產(chǎn)品自動計數(shù)器。n 用定時器 /計數(shù)器設計一個測量電平脈沖寬度的程序。n 用定時器 /計數(shù)器設計一個電子音樂程序。n 用定時器 /計數(shù)器設計一個電子音樂程序。 學習重點和難點學習重點和難點 n 定時器 /計數(shù)器的初始化。n 定時器 /計數(shù)器與中斷的綜合應用。 第 6章 定時器 /計數(shù)器n 定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與原理 n 定時器 /計數(shù)器的控制 n 定時器 /計數(shù)器的四種工作方式及應用 n 本章小結(jié)n 習題 定時器 /計數(shù)器的 結(jié)構(gòu)與原理 n 定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu) n 定時器 /計數(shù)器的原理 n 定時器 /計數(shù)器的功能 定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)n 8051單片機內(nèi)部設有兩個 16位可編程定時器 /計數(shù)器，簡稱為定時器 0(T0)和定時器 1(T1)。n 16位的定時器 /計數(shù)器分別由兩個 8位寄存器組成，即： T0由 TH0和 TL0構(gòu)成， T1由 TH1和 TL1構(gòu)成。每個寄存器均可單獨訪問，這些寄存器是用于存放定時初值或計數(shù)初值的。n 有一個 8位的定時器方式寄存器 TMOD和一個 8位的定時器控制寄存器 TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的，定時器 /計數(shù)器的工作方式、定時時間和啟?？刂仆ㄟ^由指令來確定這些寄存器的狀態(tài)來實現(xiàn)。 TMOD主要用于設定 定時器的工作方式 ， TCON主要用于控制 定時器的啟動與停止 ，并保存 T0、 T1的 溢出和中斷標志 。 定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時器 /計數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖 定時器 /計數(shù)器的原理 n 16位的定時器 /計數(shù)器實質(zhì)上是一個加 l計數(shù)器，可實現(xiàn) 定時和 計數(shù) 兩種功能，其功能由軟件控制和切換。定時器屬硬件定時和計數(shù)，是單片機中效率高而且工作靈活的部件。 n 在定時器 /計數(shù)器開始工作之前， CPU必須將一些命令 (稱為控制字 )寫入定時器 /計數(shù)器。將控制字寫入定時器 /計數(shù)器的過程叫 定時器 /計數(shù)器的初始化 。n 在初始化程序中，要將 工作方式控制字 寫入定時器方式寄存器 (TMOD)， 工作狀態(tài)控制字 (或相關(guān)位 )寫入定時器控制寄存器 (TCON)，賦 定時 /計數(shù)初值 給 TH0(TH1)和 TL0(TL1)。 定時器 /計數(shù)器的原理n 定時器 /計數(shù)器的定時功能。l 計數(shù)器的加 1信號由振蕩器的 12分頻信號產(chǎn)生，即 每過一個機器周期，計數(shù)器加 1，直至計滿溢出。l 定時器的定時時間與系統(tǒng)的時鐘頻率有關(guān)。因一個機器周期等于 12個時鐘周期，所以 計數(shù)頻率應為系統(tǒng)時鐘頻率的十二分之一 。如果晶振頻率為 12MHz，則機器周期為 1?s。通過改變定時器的定時初值，并適當選擇定時器的長度(8位、 13位或 16位 )，可以調(diào)整定時時間。 定時器 /計數(shù)器的原理n 定時器 /計數(shù)器的計數(shù)功能。l 通過外部計數(shù)輸入引腳 T0()和 T1()對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。計數(shù)器在每個機器周期的 S5P2期間采樣引腳輸入電平，若一個機器周期 S5P2期間采樣值為 1，下一個機器周期 S5P2期間采樣值為 0，則計數(shù)器加 1，再下一個機器周期 S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。l 因檢測一個由 1至 0的跳變需要兩個機器周期，故 外部信號的最高計數(shù)頻率為時鐘頻率的二十四分之一 。如果晶振頻率為 12MHz，則最高計數(shù)頻率為 。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求，但為了確保給定電平在變化前至少被采樣一次， 外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機器周期以上 。 定時器 /計數(shù)器的功能 定時器 /計數(shù)器具有定時和計數(shù)兩種功能，應用范圍如下。1. 定時與延時控制方面 可產(chǎn)生定時中斷信號，以設計出各種不同頻率的信號源；產(chǎn)生定時掃描信號，對鍵盤進行掃描以獲得控制信號，對顯示器進行掃描以不間斷地顯示數(shù)據(jù)。2. 測量外部脈沖方面 對外部脈沖信號進行計數(shù)可測量脈沖信號的寬度、周期，也可實現(xiàn)自動計數(shù)。3. 監(jiān)控系統(tǒng)工作方面 對系統(tǒng)進行定時掃描，當系統(tǒng)工作異常時，使系統(tǒng)自動復位，重新啟動以恢復正常工作。 定時器 /計數(shù)器的控制 n 定時器方式寄存器 TMOD n 定時器控制寄存器 TCON 定時器方式寄存器 TMOD 定時器方式寄存器 TMOD的作用是設置 T0、 T1的工作方式。 TMOD的格式：各位的功能說明：(1) GATE： 門控位 。216。 GATE=0： 軟件啟動定時器 ，即用指令使 TCON中的TR1(TR0)置 1即可啟動定時器 1(定時器 0)。216。 GATE=1： 軟件和硬件共同啟動定時器 ，即用指令使 TCON中的 TR1(TR0)置 1時，只有外部中斷 INT0(INT1)引腳輸入高電平時才能啟動定時器 1(定時器 0)。 定時器方式寄存器 TMOD(2) C/T： 功能選擇位 。216。 C/T=0時，以定時器方式工作。216。 C/T=1時，以計數(shù)器方式工作。(3) M M0： 方式選擇位 。 定時器工作方式選擇位定義 M1 M0 工作方式 功能描述0 0 方式 0 13位 計數(shù)器0 1 方式 1 16位 計數(shù)器1 0 方式 2 自動重裝初值 8位 計數(shù)器1 1 方式 3 定時器 0：分為兩個獨立的 8位 計數(shù)器定時器 1：無中斷的 計數(shù)器 定時器控制寄存器 TCON 定時器控制寄存器 TCON的作用是控制定時器的啟動與停止，并保存 T0、 T1的溢出和中斷標志。 TCON的格式 :各位的功能說明：(1) TF1()： 定時器 1溢出標志位 。當定時器 1計滿溢出時，由硬件自動使 TF1置 1，并申請中斷。對該標志位有兩種處理方法，一種是以中斷方式工作，即 TF1置 1并申請中斷，響應中斷后，執(zhí)行中斷服務程序，并由硬件自動使TF1清 0；另一種以查詢方式工作，即通過查詢該位是否為1來判斷是否溢出， TF1置 1后必須用軟件使 TF1清 0。 定時器控制寄存器 TCON 各位的功能說明：(2) TR1()： 定時器 1啟?？刂莆?。216。 GATE=0時，用軟件使 TR1置 1即啟動定時器 1，若用軟件使TR1清 0則停止定時器 1。216。 GATE=1時，用軟件使 TR1置 1的同時外部中斷 INT1的引腳輸入高電平才能啟動定時器 1。(3) TF0()： 定時器 0溢出標志位 。其功能同 TF1。(4) TR0()： 定時器 0啟?？刂莆?。其功能同 TR1。(5) IE1()： 外部中斷 1請求標志位 。(6) IT1()： 外部中斷 1觸發(fā)方式選擇位 。(7) IE0()： 外部中斷 0請求標志位 。(8) IT0()： 外部中斷 0觸發(fā)方式選擇位 。 定時器 /計數(shù)器的四種 工作方式及應用 n 定時器 /計數(shù)器的初始化 n 方式 0及應用實例 n 方式 1及應用實例 n 方式 2及應用實例 n 方式 3 定時器 /計數(shù)器的初始化1. 定時器 /計數(shù)器的初始化步驟 定時器 /計數(shù)器是一種可編程部件，在使用定時器 /計數(shù)器前，一般都要對其進行初始化，以確定其以特定的功能工作。初始化的步驟如下。(1) 確定定時器 /計數(shù)器的工作方式，確定方式控制字，并寫入 TMOD。(2) 預置定時初值或計數(shù)初值，根據(jù)定時時間或計數(shù)次數(shù)，計算定時初值或計數(shù)初值，并寫入 TH0、 TL0或 TH TL1。(3) 根據(jù)需要開放定時器 /計數(shù)器的中斷，給 IE中的相關(guān)位賦值。(4) 啟動定時器 /計數(shù)器，給 TCON中的 TR1或 TR0置 1。 定時器 /計數(shù)器的初始化2. 定時初值或計數(shù)初值的計算方法 不同工作方式的定時初值或計數(shù)初值的計算方法如下表所示。表中 T 表示定時時間， T機 表示機器周期。 工作方式 計數(shù)位數(shù) 最大計數(shù)值 最大定時時 間 定時初值計算公 式 計數(shù)初值計算公式方式 0 13 213=8192 213?T機 X=213T/T機 X=213計數(shù)值方式 1 16 216=65536 216?T機 X=216T/T機 X=216計數(shù)值方式 2 8 28=256 28?T機 X=28T/T機 X=28計數(shù)值 定時器 /計數(shù)器的初始化【 例 1】 用定時器 0方式 0，定時 5ms，以中斷方式工作，進行