单片机定时器实验原理

~ 1 ~ 实验三 单片机定时器及中断实验 (1) 实验要求 1) 由于实验学时很少，请提前预习和思考实验内容，将流程图及程序准备好，到实验室进行调试和验证。 2) 由于实验室计算机C盘和D盘被保护，所以开始实验前在计算机E盘建立自己的文件夹，文件夹最好为英文名称。实验中及时保存自己的源文件。 (2) 实验内容 1）使用单片机定时器资源，在P1.0口上输出一个周期为1s的方波，占空比为50%。采用查询和中断的方式分别实现。思考并回答以下问题：定时器工作在什么模式？定时器工作方式？定时器初值如何确定？使用T0还是T1？如何用定时器得到较长的延时时间？中断还是查询方式？两种方法在设计时有何区别？给出设计思路并画出程序流程图。 2）单片机P1口接8个LED，有一个LED点亮；P2.0接一个按键，首先采用查询的方式实现：每按一次按键，LED向左或向右移位一次。如初始时L0亮，按一次按键，则L0熄灭，L1点亮；再按一次按键，L1熄灭，L2点亮，……给出设计思路并画出程序流程图。 3）采用单片机外部中断实现同样的功能。思考并回答以下问题：电路应该如何连接？如何设置中断控制寄存器？中断方式选择？采用INT0还是INT1？如何中断使能？中断入口地址在哪里？中断服务程序要做哪些工作？如何中断返回？主程序结构如何？给出设计思路并画出程序流程图。思考查询方式和中断方式实现同样功能在程序设计上有和不同？ (3) 实验目的 1) 学习单片机的定时器的使用方法； 2) 学习中断的使用及中断服务程序的编写； 3) 学习查询方式和中断方式进行信息传递的不同； (4) 实验电路及连线 连线 连接孔1 连接孔2 1 P1.0 L0 2 P1.1 L1 3 P1.2 L2 4 P1.3 L3 5 P1.4 L4 6 P1.5 L5 7 P1.6 L6 8 P1.7 L7 9 P2.0或P3.X 单脉冲 (5) 实验说明 1) 仔细阅读定时器及中断控制寄存器设置部分内容，理解每一位的意义，再根据程序设计确定相关控制字。 2) 中断服务程序的设计要注意现场保护以保证退出中断后程序的状态不发生变化。 3) 按键连接单脉冲电路 ~ 2 ~ 单脉冲电路由按键(PULSE)和去抖动处理组成，每按一次(PULSE)键产生一个单脉冲。板上有单脉冲的输出信号插孔，图为“ ”和“ ”，分别为正脉冲和负脉冲。 (6) 实验报告要求 在实验报告中详细介绍自己的设计思路、流程图和程序编写过程。

实验三 定时器实验

一、实验要求

用CPU内部定时器中断方式计时,实现P1每一秒钟输出状态发生一次反转.

二、实验目的

1、学习8031内部计数器的使用和编程方法。

2、进一步掌握中断处理程序的编程方法。

三、实验电路及连线

电路与实验二电路相同

P1_0P1_0P1_1P1_2P1_3P1_4P1_5P1_6P1_7P1_1P1_2P1_3P1_4P1_5P1_6P1_7XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52X112MHzC122pFC222pFC320uFR91k+5VSW1+5VD1D2D3D4D5D6D7D8R1470R2470R3470R4470R5470R6470R7470R8470+5V 四、实验说明

1、关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能。本实验使用的是定时器。

2、定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

3、内部计数器用作定时器时，是对机器周期计数。每个机器周期的长度是12个振荡器周期。若实验系统的晶振是6MHZ，采用工作方式2,即8位自动重装方式定时器, 定时器100us中断一次, 所以定时常数的设置可按以下方法计算：

51单⽚机定时器计数器详解

第六章定时器/计数器

6.1 定时器的结构及⼯作原理6.2 定时器的控制

6.3 定时器的⼯作模式及其应⽤

第六章定时器/计数器

实现定时⼀般有多种⽅法：1. 利⽤软件实现（延时程序）

优点：简单，控制⽅便；缺点：CPU效率低。2. 外部硬件实现：单稳态定时器、计数定时器

优点：CPU效率⾼；缺点：修改参数⿇烦。3. 利⽤计数器实现输⼊脉冲定时器／计数器作⽤主要包括产⽣各种时标间隔、记录外部事件的数量等，是单⽚机中最常⽤、最基本的部件之⼀。

外来脉冲

定时计数定时器/计数器功能⽰意图

6.1 定时器/计数器的结构及⼯作原理6.1.1 定时器/计数器的基本结构

MCS-51单⽚机有⼆个定时器/计数器，每个定时器/计数器由⼏个专⽤寄存器组成。

TMOD(89H ）⾼四位TMOD(89H ）低四位⽅式寄存器TCON(88H)

TCON(88H)控制寄存器*8DH 8BH 8CH 8AH TH1 TL1TH0 TL0数据寄存器(16位）

定时器T1定时器T0

定时器/计数器的结构如下图所⽰。

定时器/计数器的基本结构框图

申请P3.5or P3.4or 8DH 8BH

8CH 8AH

6.1.2 定时器/计数器的⼯作原理定时器/计数器结构原理图

INTx P3.Y

GATE ：门控制位

：定时/计数控制位TC/x=0,1Y=2,3Z=4,5

⼀. 对外部输⼊信号的计数功能

当T0或T1设置为计数⼯作⽅式时，计数器对来⾃输⼊引脚P3.4(T0)和P3.5(T1)的外部信号计数。

若前⼀个机器周期采样值为1，后⼀个机器周期采样值为0，则计数器加1。所以计数器计数的频率最⾼为fosc 的1/24。

B

D

EH

T H >1个机器周期

T L >1个机器周期

L

⼆. 定时功能：

定时器/计数器的定时功能也是通过计数实现的，它的计数脉冲是由单⽚机的⽚内振荡器输出经12分频后产⽣的信号，即为对机器周期计数。

INTx P3.Y

例如：

晶振频率=12MHz 机器周期=1us ，计数1次=1us ，计数频为=1MHz 。

51单片机定时器初值的计算

单片机中的定时器是实时计时器，一般用于测量时间或控制系统的时间间隔。在51系列单片机中，定时器实际上是一个16位的计数器，可以以不同的方式工作，如定时器模式、计数器模式、定时/计数器模式等。

定时器的工作原理是根据晶振频率产生一个时钟信号，通过计数器进行计数，当计数值达到设定值时触发中断或产生相应的输出信号。因此，在使用定时器之前，首先需要计算定时器的初值。

定时器的初值可以通过以下步骤计算：

1.确定定时器的工作模式：定时器可以有多种工作模式，如定时模式、计数器模式等。根据具体的应用需求选择相应的工作模式，并将定时器寄存器设置为相应的模式。

2.确定定时器的时钟源：定时器的时钟源可以是外部晶振或内部时钟信号，由于外部晶振的频率一般比较稳定，因此通常将晶振作为定时器的时钟源。

3.确定定时器的分频系数：定时器的分频系数决定了定时器的工作频率，可以通过设置定时器的分频寄存器来实现。分频系数越大，定时器的工作频率越低。

4. 确定所需的定时时间：根据具体的应用需求确定需要的定时时间，例如10ms、100ms等。

5.计算初值：根据定时器的时钟源、分频系数和所需的定时时间，可以计算出定时器的初值。计算公式为：

初值=(2^16-1)-定时时间*定时器工作频率 其中，2^16-1是定时器的最大计数值。

6.将初值写入定时器寄存器：最后，将计算得到的初值写入定时器的寄存器中，使得定时器按照设定的时间开始计数。

需要注意的是，计算出来的初值是一个16位的值，需要将其拆分为高8位和低8位，并分别写入定时器的高字节和低字节寄存器中。

总结起来，计算定时器初值的步骤包括确定定时器的工作模式、时钟源和分频系数，确定所需的定时时间，根据计算公式计算初值，将初值写入定时器寄存器中。这样，定时器就可以按照设定的时间开始计数了。