第6章 定时计数器控制

null第6章 定时计数器控制 定时和计数的基本概念 定时/计数器的结构 单片机定时/计数器的特点 定时/计数器的使用（合理选择定时/计数器工作方式，初始值的计算，初始化程序的设计） 定时/计数器工程中运用第6章 定时计数器控制本章大纲6.1 8051定时/计数器的结构和工作原理 6.2 定时/计数器的控制寄存器 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器用于外部中断扩展 6.5 定时/计数器应用 本章大纲 6.6 定时器2 6.8 实践训练—简易频率计设计 思考与练习 6.7 看门狗 null1、定时/计数器的结构 图6-1所示是定时/计数器的结构原理框图。6.1 8051定时/计数器的结构和工作原理 图6-1 定时/计数器的结构原理框图null2、定时/计数器的工作原理 作为定时/计数器的加1计数器，其输入的计数脉冲有两个来源，一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来，另一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲，计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲，就使计数器回0，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。6.1 8051定时/计数器的结构和工作原理 null 8051系列单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式，TCON用于控制其启动和中断申请。 1、工作方式寄存器TMOD6.2 定时/计数器的控制寄存器 null 2、控制寄存器TCON6.2 定时/计数器的控制寄存器 null 1、工作方式06.3 定时/计数器的工作方式 图6-2 定时/计数器T0工作方式0null 2、工作方式16.3 定时/计数器的工作方式 图6-3 定时/计数器T0工作方式1null 3、工作方式26.3 定时/计数器的工作方式 图6-4 定时/计数器T0工作方式2null 4、工作方式36.3 定时/计数器的工作方式 图6-5 定时/计数器T0工作方式3null6.3 定时/计数器的工作方式 图6-6 T0方式3情况下的T1工作方式null 实际应用系统中如需有两个以上的外部中断源，而片内定时/计数器未使用时，可利用定时/计数器来扩展外部中断源。扩展方法是，将定时/计数器设置为计数器方式，计数初值设定为满程，将待扩展的外部中断源接到定时/计数器的外部计数引脚。从该引脚输入一个下降沿信号，计数器加1后便产生定时/计数器溢出中断。因此，可把定时/计数器的外部计数引脚作为扩展中断源的中断输入端。 6.4 定时/计数器用于外部中断扩展 null 在工程应用中，常常会遇到要求系统定时或对外部事件计数等类似问题，若用CPU直接进行定时或计数不但降低了CPU的效率，而且会无法响应实时事件。灵活运用定时/计数器不但可减轻CPU的负担，简化外围电路，而且可以提高系统的实时性，能快速响应和处理外部事件。 由于定时/计数器的功能是由软件编程实现的，因此一般在使用定时/计数器前都要对其进行初始化。所谓初始化，实际上就是确定相关寄存器的值。初始化步骤如下： （1）确定工作方式。对TMOD赋值。根据任务性质明确工作方式及类型，从而确定TMOD寄存器的值。6.5 定时/计数应用 null（2）预置定时/计数器的计数初值。依据以上确定的工作方式和要求的计数次数，计算出相应的计数初值。直接将计数初值写入TH0、TL0或TH1、TL1。 （3）根据需要开放定时/计数器中断。直接对IE寄存器赋值。 （4）启动定时/计数器工作。将TR0或TR1置1。GATE=0时，直接由软件置位启动；GATE=l时，除软件置位外，还必须在外中断引脚处加上相应的电平值才能启动。 【例6-2】设单片机的振荡频率为12MHz，用定时器/计数器0的模式1编程，在P1.0引脚产生一个50Hz的方波，定时器T0采用中断的处理方式。 解：定时器初值计算： 振荡频率为12MHz，则机器周期为1µs。设定时初值为X，（65536-X）×1µs=10ms，则X=55536=D8F0H 定时器的初值为：TH0=0D8H，TL0=0F0H 6.5 定时/计数应用 null6.5 定时/计数应用 null 除了定时器0和定时器1外，52系列单片机还有另外一个定时器——定时器2。下面我们简单介绍一下定时器2的用法。 定时器 2是一个 16位的定时器/计数器。 T2CON中的 2 /T C 位决定定时器 2是用作定时器还是计数器。定时器 2有三种工作模式：捕捉模式、自动重载（增或减计数）模式和波特率发生器模式。定时器 2 的工作模式由 T2CON 决定，详见表 6-6。定时器 2 有两个 8 位的寄存器 TH2和 TL2。在定时器功能中，每个机器周期 TL2都会增 1。由于一个机器周期由 12个振荡周期组成，所以定时器 2的计数速率为振荡频率的 1/12。 与定时器 2有关的寄存器为 T2CON和 T2MOD。 6.6 定时器2null6.6 定时器2null 看门狗是 S5x系列单片机比 C5x系列多出来的功能之一。看门狗可以在 CPU死机时重启CPU。看门狗由一个 14 位的计数器和看门狗寄存器 WDTRST 组成。单片机复位后，看门狗是处于禁用状态的。要使能看门狗，就要连续向 WDTRST 寄存器写入 0x1e 和 0xe1。当看门狗使能且振荡器工作时，看门狗计数器每个机器周期增 1。使能看门狗后，除了复位（硬件复位或看门狗溢出复位）外没有办法禁用看门狗。当看门狗计数器溢出时，它会在 RST引脚产生一个高电平脉冲，迫使单片机复位。 当看门狗使能后，程序必须不断地向WDTRST写0x1e和0xe1以避免看门狗溢出（通常称为“喂狗”）。看门狗的14位计数器在数到16383（0x3FFF）后溢出，这时单片机会复位。这意味着程序必须最多16383机器周期内喂一次狗。 6.7 看门狗null 利用单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对输入的信号的频率进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。这里要求实现对0～200KHz的信号频率进行准确测量，测量误差不超过±1Hz。 频率计的功能，是测出1s内的输入信号的周期个数，再用数字的方式显示出来，也就是需要完成定时1s、对输入的脉冲计数和数字显示的硬件电路和相应的程序。 6.8 实践训练—简易频率计设计 null2、程序设计分析 通过任务分析，要求单片机要完成三个实时任务，分别是：对输入信号周期进行计数、1s定时、动态显示，以及频率计算及频率转换为显示数据。要同时完成三个实时任务，只有使用中断的方式进行任务分割，可以用定时器T0、T1及其中断服务程序和主程序来分别完成每一个任务。 其中，动态显示因人的视觉的不敏感，对实时要求最低，因而使用主程序完成，同时将数据的运算也放在主程序中。剩下的两个任务分别用T0完成输入信号的计数和T1完成1s的定时。 6.8 实践训练—简易频率计设计 null1、硬件电路分析 从设计要求可以得出，定时1s，可以通过单片机内部的定时器来完成，不需要额外的硬件电路。同样，对脉冲的计数也可能用单片机内部的定时/计数器来完成，也不需要另外的硬件电路，只需要将外部的计数脉冲连接对应的引脚上，本训练中选择T0作为计数用，所以将计数脉冲连接到对应的T0引脚（P3.4，第二功能）。 显示频率的数字，可以采用各种显示器件，如LED、LCD等，本设计中采用LED的动态显示电路，P0口接七段显示器的段码输入端，P2口接位码控制端。输出脉冲的P1.0（采用定时器2产生脉冲）作为信号源。6.8 实践训练—简易频率计设计 思考与练习1.概念题 1) 定时/计数器在各方式下，晶振频率分别为6 MHz、12 MHz时的最大定时时间为多少？ 2) 8051系列单片机的晶振频率为12 MHz，要求用定时/计数器T0产生1 ms的定时，试确定计数初值以及TMOD寄存器的内容。 2.操作题 1) 设晶振频率为12 MHz。编程实现以下功能：利用定时/计数器T0通过P1.7引脚输出一个50 Hz的方波。 2) 每隔1 s读一次P1.0，如果所读的状态为“1”，则将片内RAM的10H单元内容加1；如果所读的状态为“0”，则将片内RAM的11H单元内容加1。设单片机的晶振频率为12 MHz，画出硬件原理图并设计相应程序。 思考与练习