单片机定时功能示例总结

【例1】利用定时功能产生方波信号。假设：单片机晶振频率为fosc=6MHz。要求：利用定时/计数器T0的工作方式1控制定时，在单片机P1.1引脚产生频率f=50Hz的方波。

解：

(1)任务分析

由方波信号的频率可知信号的周期T=1/f=1/(50Hz)=0.02s，信号的波形如图4-12所示。由图4-12可知，50Hz的方波信号每0.01s发生一次电平反转(即电平由0到1或由1到0的变化)。因此，可以利用T0定时0.01s，每0.01s改变一次P1.1引脚上的电平状态。

图4-12 50Hz方波信号波形

(2)T0初值的计算

单片机机器周期Tm=12/fosc=12/(6MHz)=2μs，T0在工作方式1时的位数N=16。由式(4-2)可知T0的初值M=216-0.01s/2μs=65536-0.01/(2×10-6)=60536=0EC78H。在定时器的初始化时，0ECH和78H需分别送入T0的寄存器TH0和TL0中。

(3)确定定时/计数器方式控制字TMOD的值

TMOD的高4位属于T1，低4位属于T0，因为本例中未涉及T1，所以TMOD的高4位可以均设置为0。在TMOD的低4位中，因为不进行引脚电平的测量，所以GATE=0;采用T0的定时功能，所以C/T=0;T0工作于方式1，所以M1M0=01B。最后，可得TMOD=01H。

(4)程序设计

定时时间到的标志是TF0被置1，因此当TF0由0变成1时，可知定时时间到。检测TF0由0变1的方式有以下两种，即：

1)查询法。利用单片机的位判断转移指令，不断地检测TF0的状态。当检测到TF0为1时，控制P1.1引脚电平反转。

2)中断法。利用定时/计时器的溢出中断来判断定时间是否达到。在允许定时/计数器中断的情况下，若溢出中断发生，单片机将自动执行定时/计数器中断的中断服务处理程序，可以在该程序中完成P1.1引脚电平反转的操作。

无论采用何种方法设计定时程序，一定要注意：定时/计数器工作在方式1时，溢出将使其初值寄存器TH0和TL0清0。因此，每次溢出后都需要通过指令重新给定时/计数器赋初值。

下面分别给出查询法和中断法的参考程序。

查询法程序如下：

【例2】定时中“软时钟”的使用。假设：单片机晶振频率为focs=12MHz。要求：利用定时/计数器T1的方式2控制定时，在单片机P1.1引脚产生频率f=1kHz的方波。

解：

(1)任务分析

由方波信号的频率可知信号的周期T=1/f=1/(1kHz)=1ms。类似于例4-8的分析过程，可知需要T1产生的定时时间是T/2=0.5ms=500μs。但是由例4-6可知，定时/计数器工作在方式2时的最大定时时间为256μs。因此，在本例中无法通过简单的定时器初值设置达到定时0.5s的要求。解决这一问题的方法是，将500μs定时转化为5个100μs定时，即将定时/计数器的定时时间设定为100μs，当100μs的个数达到5个时，控制P1.1引脚上的电平发生反转。而“软时钟”是用于记录100μs个数的寄存器或数据存储器单元。

(2)T1初值的计算

根据已知可得：单片机机器周期Tosc=12/fosc=12/(12MHz)=1μs，T1在工作方式2时的位数N=8。由式(4-2)可知定时100μs所需的T1初值M=28-100μs/1μs=156=9CH。在定时器初始化时，9CH被送入T1的寄存器TH1和TL1中。在方式2时，TL1的值每个机器周期加1，而TH1的值保持不变，每当TL1溢出时，TH1的值被重新送入TL1。

(3)确定定时/计数器方式控制字TMOD

由于本例中只用到T1，所以TMOD的低4位均清0即可，仅需设置与T1有关的高4位。因为不测量引脚电平，所以GATE=0;使用定时功能，所以C/T=0;工作于方式2，所以M1M0=10。最后，可得TMOD=20H。

(4)程序设计

以下参考程序采用中断的方法控制定时。

在本例的程序中，“现场保护”的作用是将主程序和子程序共用的资源(包括特殊功能寄存器或数据存储器中的存储单元)临时存入堆栈中，而“现场恢复”的作用是将上述资源从堆栈中还原。堆栈采用“先入后出”的存取方式，所以先被“PUSH”的数需后被“POP”。另外，“PUSH”和“POP”通常成对使用，否则可能导致堆栈中的数据混乱。