实验名称定时器实验.docx

1、实验名称定时器实验实验名称：定时器实验实验目的：1、 熟悉MCS-51的定时器原理2、掌握MCS-51定时器使用方法3、掌握MCS-51的定时中断实验原理：MCS-51系列单片机中，有两个内置16位可编程的定时器/计数器T0、T1，共4种工作方式。一、 定时器/计数器的结构1、 方式0（13位定时/计数器）2、 方式1（16位定时/计数器）3、 4、 方式2（8位重复定时/计数器）5、 方式3（8位定时/计数器，仅T0）二、 定时器/计数器的编程控制寄存器：1、TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。 1）GATE门控位 0：以TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。

2、 1：用外中断引脚(INT0*或INT1*)上的高电平和TRX来启动定时器/计数器运行。2）M1、M0工作方式选择位 M1 M0 工 作 方 式 0 0 方式0，13位定时器/计数器。 0 1 方式1，16位定时器/计数器。 1 0 方式2，8位常数自动重新装载 1 1 方式3，仅适用于T03) C/-T计数器模式和定时器模式选择位 0：定时器模式。 1：计数器模式。2、TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。 1) TF1、TF0计数溢出标志位 2) TR1、TR0计数运行控制位 1：启动定时器/计数器工作 0：停止定时器/计数器工作 实验内容：1、通过查询定时

3、器状态，在P1.0产生近似10kHz的方波2、利用定时中断，在中断处理程序中每秒通过P1.0切换一次逻辑笔的电平3、利用计数器测量信号发生器产生的不同频率的方波周期，并在寄存器中显示结果。实验设计：1、要求在P1.0处产生10khz的方波，即周期为100us，则P1.0的逻辑电平每50us需跳变一次。我们所使用的MCU晶振为11.0592MHz，所以定时器的定时初值为，采用方式二，n=8，可解得N约为210，转换成十六进制数即为0D2H，故初始化时定时器的初值为0D2H。然后启动定时器，不断查询定时器的溢出标志TF0，一旦定时时间到即TF0=1，则将P1.0逻辑电平取反，并将溢出标志清零，重新

4、开始定时，如此反复循环。流程图：电路图：代码及注释：ORG 8000H ;硬件仿真程序LJMP MAINORG 8100H ;硬件仿真程序MAIN: SETB P1.0 ;给P1.0一个初值 MOV TMOD,#02H ;T0工作于定时方式2 MOV TH0,#0D2H ;设置定时初值50us MOV TL0,#0D2H SETB TR0 ;启动定时器T0工作BACK: JBC TF0,BACK1 ;定时时间50us到即TF0=1转BACK1，并使TF0=0 SJMP BACK ;定时时间未到继续查询BACK1: CPL P1.0 ;对电平状态取反 NOP ;加入一条指令的延时，防抖动SJMP

5、 BACKEND2、实验要求逻辑笔的状态每秒改变一次，但是我们一个定时器最大定时时间为,其最大定时时间远远小于1s，所以仅用一个定时器是不够的，故采用一个定时器和一个计数器配合使用。一个定时器产生一个周期为100ms的方波信号，即每50ms进入定时器中断对计数信号P1.3取反，计数器对该信号计数，计满10次则进入计数器中断，改变逻辑笔电平。定时器的初值，采用方式1，n=16，解得N=19456，转换为十六进制数为4C00H；计数器的初值，采用方式2，n=8，解得N=246，转换为十六进制数为0F6H。主程序流程图：中断程序流程图：（T0定时中断）中断程序流程图：（T1计数中断）电路图（修改后加

6、上了逻辑笔的电路）：代码及注释：ORG 8000H ;硬件仿真程序LJMP MAINORG 800BH ;定时器T0中断入口地址LJMP INTT0ORG 801BH ;定时器T1中断入口地址LJMP INTT1ORG 8100H ;硬件仿真程序MAIN: CLR P1.0 ;给P1.0一个初态 SETB P1.3 ;P1.3作为T1的外部计数脉冲信号 MOV TMOD,#61H ;T0、T1方式初始化，T0工作于定时方式1，T1工作于计数方式2 MOV TH1,#0F6H ;设置T1计数初值 MOV TL1,#0F6H ;方式2会重装计数初值，初始只需将TH1、TL1装入相同的初值 MOV

7、TH0,#4CH ;设置T0计数初值 MOV TL0,#00H SETB TR0 ;启动T0工作 SETB TR1 ;启动T1工作 SETB PT0 ;设置T0为高优先级中断 CLR PT1 ;设置T1为低优先级中断 SETB ET0 ;开放T0中断 SETB ET1 ;开放T1中断 SETB EA ;开放CPU的中断 SJMP $ ;等待中断ORG 8400H ;定时器T0中断服务程序INTT0: MOV TH0,#4CH ;重装T0计数初值，为下一次定时做准备 MOV TL0,#00H CPL P1.3 ;T0中断，50ms到对P1.3求反一次得到周期为100ms的脉冲串 RETI ;中断

8、返回ORG 8500H ;定时器T1中断服务程序INTT1: CPL P1.0 ;T1中断，1s时间到，改变逻辑笔的电平 RETI ;中断返回END 3、频率即为单位时间内脉冲的个数。故要测试T0引脚上脉冲的频率，可利用T1定时1个单位时间（1s），T0对外部脉冲计数，在此期间所计的脉冲数即为待测频率值。由于晶振频率为11.0592MHz，机器周期为12/11.0592us，若选T1工作在方式1下，其最大定时时间为71ms，远远小于1s。因此利用T1完成1s的定时任务还必须配合相应软件来实现。可设计一个T1定时次数计数器，若设T1定时50ms，当该计数器值为20时，定时1s到。则当T1开始定时

9、时，T0立即对外部脉冲进行计数，定时时间1s到，T0停止计数，此时T0的计数值即为信号的频率。由上个实验计算值可知T1的初值为4C00H。流程图：电路图：代码及注释：CONT EQU 72H ;CONT为定时器T1的定时次数 ORG 8000H ;硬件仿真程序 LJMP MAIN ORG 8100H ;硬件仿真程序MAIN: MOV TMOD,#15H ;T0工作于计数方式1，T1工作于定时方式1 MOV TH0,#00H ;T0计数初值置0 MOV TL0,#00H MOV TH1,#4CH ;T1定时50ms MOV TL1,#00H MOV CONT,#20 ;计数器初始化，20 SET

10、B TR1 ;启动T1定时 SETB TR0 ;启动T0计数BACK: JNB TF1,BACK ;等待定时50ms到 CLR TF1 ;定时器T1溢出中断标志清零 MOV TH1,#4CH MOV TL1,#00H ;T1重装定时初值，为下次定时做准备 DEC CONT ;循环次数减1 MOV A,CONT JNZ BACK ;计数次数不到20次，继续等待 CLR TR0 ;1s时间到，T0停止计数 MOV 71H,TH0 MOV 70H,TL0 ;存结果 SJMP $ END实验结果记录及分析：1、用示波器在P1.0处观察到稳定的周期方波，其频率为10.00khz。但是一开始实验时在P1.

11、0处观测到的方波非常不稳定，方波波形像是由两个频率相近的方波叠加而成的，频率范围在9.810.2KHz之间。这是因为在实验程序中设置T0工作于定时方式2。工作中，当TL0的内容被计满溢出时，除同步方式0、1置位TF0，产生溢出中断请求外，还自动将TH0中不变的初值重新装入TL0。这一过程中系统会对中断溢出标志进行自动清零，由于计算出的定时初值N为近似值210，且自动清零时会产生很小的延时，这些延时的累积会产生一定的误差，故输出波形的频率会有细微的差别，从而产生抖动。因此，在实验中我对程序进行了一些修改，即在查询转入程序的电平取反CPL P1.0后加入了一条NOP指令，以加入一条指令的延时。修改

12、后再观察P1.0口的波形即可得到稳定的10KHz方波。实验时，发现有些同学将T0设置于工作在定时方式1，所测波形的频率也会有些偏差，这是因为方式1在查询情况下，定时器计满溢出时系统不会对中断溢出标志进行自动清零，需在程序中加入一条CLR TF0指令，对其进行手动清零。而这条指令的加入会改变循环周期，增加延时，从而产生输出频率与预期频率的偏差。为得到所需频率的方波，T0的定时初值应重新设定，应比按公式计算出的初值稍小一些。2、实验中可观察到逻辑笔的红灯和绿灯每1s切换一次。用示波器观察P1.0口的输出波形，可看到稳定的方波波形，周期为1.02s。这个实验中通过两个中断完成产生周期为1s的方波的功

13、能。如实验设计中所说明的这是因为要产生1s的定时，一个定时器不够用，需要两个定时器的配合才能完成。所以我在设置中断时，将定时器设定为高优先级，计数器设定为低优先级，先进行50ms的定时，每次定时时间到，计数器则进行加1计数，由此完成1s的定时。在实验1中有讨论到在查询情况T0工作于定时方式1时，由于系统不会对中断溢出标志进行自动清零，需在查询转入程序中加一条CLR TF0指令进行转入清零。但是在中断程序中则不用考虑这个问题，在TF0为1的情况下系统会自动对TF0清零并转向中断服务程序。不过在中断时对TF0清零的操作也会占用极少的时间，故每次的定时会产生很微小的延时，在10次计数中会进行一定的累

14、积，所以最后测得的周期为1.02s，有很小的误差。3、通过信号源产生不同频率的方波的信号，在1s中对信号的脉冲进行计数，得到信号的频率，在存储单元70H和71H中可看到计数结果，将存储类型改为float，可以十进制显示结果。选取十个不同频率的方波信号，测得的数据结果如下所示：待测频率与实测频率关系待测频率(KHz)1.8382.2253.5464.4737.052实测频率(KHz)1.8382.2263.5474.4747.054相对误差（%）0.00000.04490.02820.02240.0284待测频率(KHz)10.23015.27020.32024.84030.080实测频率(KHz)10.23815.27620.32824.84430.088相对误差（%）0.07820.03930.03940.01610.0266由待测频率与实测频率的关系表及关系图中，可看出实测频率与待测频率几乎一致，只有非常小的误差。而随着频率的升高，相对误差也有细微的变化，但都在同一个数量级上。由于频率变高时，信号源的输出频率不稳定，所测频率与待测频率的相对误差变化较大。不过从理论上来说，频率越高相对误差应该越小，因为在定时中产生的细小误差在越大的频率中体现得越不明显。