零起点学习单片机多语言编程-定时器/计数器设置与应用

2023-11-07 理论教育版权反馈

【摘要】：涉及乐曲编程时，就必须了解定时器/计数器的设置。一般作为定时器选用16位计数器，这时最大定时时间就是机器周期时间×65536。T/C=0为定时器方式，T/C=1为计数器方式。M1 M0是选择定时器/计数器工作模式位：定时控制寄存器其各位标志如下：MSB表示最高有效位，LSB表示最低有效位。

本实验机装有一只蜂鸣器，可以发出各种声音。涉及乐曲编程时，就必须了解定时器/计数器的设置。另外，很多实用项目也会用到它。这部分内容在本书第三章汇编语言中已经介绍过，但考虑到可能有读者直接看C语言部分，因此本节将先简单介绍一下定时器/计数器，作为C语言编程的前导。

1.定时器/计数器TC0/TC1介绍

定时器/计数器，即Timer/Counter，是8051系列单片机内的一个组件，简写为T/C。有两个相同的定时器/计数器，T/C0和T/C1。若作为定时器用，由内部机器时钟脉冲作为定时计数，累积到计满溢出停止，这个脉冲数就是定时时间。若作为计数器用，要由外部输入脉冲作为计数器，累计计数个数，累积到计满溢出停止，脉冲数就是计数个数。

一般作为定时器选用16位计数器，这时最大定时时间就是机器周期时间×65536。若晶体振荡器频率为6MHz，则定时器最大定时时间为

2μs×65536=0.13s

为了控制T/C工作，在8051系列单片机内设有关的寄存器。

（1）定时模式寄存器（TMOD）

其各位标志如下：

MSB表示最高有效位，LSB表示最低有效位。

单片机复位后，TMOD=0x00。其中，低4位控制T/C0，高4位控制T/C1。GATE是一个选通门。当GATE=0时，不管或引脚是高电平或低电平，均不影响定时器的选通；当GATE=1时，只有或引脚为高电平，才能作为定时器选通条件之一。

T/C=0为定时器方式，T/C=1为计数器方式。

M1 M0是选择定时器/计数器工作模式位：

（2）定时控制寄存器（TCON）

其各位标志如下：

MSB表示最高有效位，LSB表示最低有效位。

单片机复位后，TCON=0x00。

TF1是T/C1的溢出标志。当T/C1计数溢出时，TF1=1。进入中断服务程序后，由硬件自动清“0”。

TR1是T/C1运行控制位。若令TR1=1，T/C1进入工作，TR1=0，T/C1停止工作，均由软件控制。

TF0是T/C0的溢出标志。当T/C0计数溢出时，TF0=1，进入中断服务程序后，由硬件自动清0。

TR0是T/C0运行控制位。若令TR0=1，T/C0进入工作，TR0=0，T/C0停止工作。均由软件控制。

IE1是外部脉冲触发中断请求标志位。当单片机检测到引脚上出现外部中断脉冲的下降沿时，则IE1=1，请求中断，进入中断服务程序后由硬件自动清0。

IT1是外部脉冲触发中断类型控制位。由软件设置或清除。当ITl=l时，是下降沿触发；当IT1=0时，是电平触发。

IE0是外部脉冲触发中断请求标志位。其功能和操作类同IE1。IT0是外部脉冲触发中断类型控制位。其功能和操作类同IT1。

2.【例4-39】　灯D0闪烁运行，间隔时间0.5s。用T/C0控制定时，查询方式

（1）确定定时器T/C0各SFR的内容

1）确定TMOD值。

例如，选用T/C0做定时器，工作方式选mode1，即16位定时器，则TMOD=00000001B=0x01。

2）计算定时常数TH0/TL0。

例如，定时时间设为0.5s。在晶体振荡器频率为6MHz时T/C0的最大定时时间只达到0.13s，但可用软件达到要求。T/C0定时时间选T/C0=0.1s，靠软件重复5次，总定时时间T=5×0.1=0.5s。设定时常数为T0，则

T0=2¹⁶-定时时间（μs）/机器周期（μs）

T0=65536-（100×10³/2）

=65536-50000

=15536

实际上，T0就是一个预设计数值。15536+50000=65536，刚好计满产生溢出，表示定时时间到。因为T/C0是由2个8位定时器组成，必须将T0分解为高8位TH0和低8位TL0，即

TH0=15536/256=60=0x3C

TL0=15536-（256×60）=176=0xB0也可以用C语言列出表达式：

TH0=（65536-100×10³/2）/256=60=0x3C

TL0=（65536-100×10³/2）%256=176=0xB0

3）确定TCON值。(www.chuimin.cn)

TCON=00H，其TR0在软件中设置，TF0在软件中检测。

（2）编辑C语言源程序

（3）编译

（4）执行

1）软仿真。调试的方法是根据T/C0内容，通过人工施加变化控制定时器溢出标志位TF0的状态，观察程序的执行。操作如下：

①进入软仿真状态，调出端口P1状态窗口。

②单击“外部设备”→Timer→Timer0，调出定时器T/C0窗口。

③单击“跟踪”，执行到第9语句，Timer 0的定时常数已设定。但由于TF0=0，程序在此停留等待。人工置TF0=1，即“√”，表示定时器溢出。

④单击“跟踪”，进入a=a+1=0+1=1。当进入语句17、18、19，重置后，TF0=0。再次进入TF0查询状态。

⑤重复以上操作，直到变量a=5，灯D0取反，D0=0，D0点亮。

⑥在T/C0处于运行状态时，若直接由TL0/TH0增加到溢出，一直单击“跟踪”，这要消耗约几小时的时间。要解决这个问题，必须让TF0=1，人工产生定时器T/C0溢出。

⑦从第11语句开始执行，完成一次循环后，a=a+1。再次设TF0=1进入下一次循环，直到a=0x05。

⑧由于a=0x05，执行语句14，D0取反，同时a=0。

程序又返回到第9语句，重新开始下一次循环。这样连续执行，每隔0.1×5=0.5s，灯D0变化一次。

2）下载到实验机　程序执行后，灯D0闪烁，间隔0.5s。

（5）程序点评

在本例中，充分利用了调试的方法，对程序的走向，变量的控制进行了详细的仿真。在不涉及硬件条件下，检验了程序的运行。为实际硬件执行创造了条件。

3.【例4-40】　利用定时器T/C0做方波发生器，占空比为50%，频率为1kHz，查询方式

（1）确定定时器T/C0各SFR的内容

1）确定TMOD值。

选用T/C0做定时器。工作方式选mode1，即16位定时器。TMOD=0000 0001B=0x01。

2）计算定时常数。

要求P2.7输出频率f=1kHz，周期T=1/1kHz=1ms，占空比50%，据此定时器的定时时间应为1ms/2=0.5ms。设定时常数为T0，有

T0=65536-（0.5×10³/2）

=65536-250

=65286

因为T/C0是由2个8位定时器组成，必须将T0分解为高8位TH0和低8位TL0，即

TH0=65286/256=255=0xFF

TL0=65286-（256×255）=65286-65280=0x06

3）确定TCON值。

其中TR0作为T/C0的启动在程序中设置，TF0由溢出决定，TCON初值仍为00。

（2）编辑C语言源程序

（3）编译

（4）执行

1）软仿真。本例与上例基本相同，若上例已经理解，本例可略去调试。

2）下载到目标机。程序执行后，蜂鸣器发出1kHz音频声。单击“RST”，可模拟莫尔斯电码发报。

（5）程序点评

本例练习定时器发声，采用查询方式。

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