单片机定时器工作原理
定时器是一种用于控制时间的仪表，随着科技发展，人们对定时器进行改进，达到准确控制时间的目的。定时器使相当多需要人控制时间的工作变得简单了许多。人们甚至将定时器用在了军事方面，制成了定时炸弹，定时雷管。现在的不少家用电器都安装了定时器来控制开关或工作时间。
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定时器在单片机中是一个重点，今天我们来介绍一下关于单片机定时器的工作原理、工作方式以及单片机定时器的作用。
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单片机定时器工作原理
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实质是计数器，脉冲每一次下降沿，计数寄存器数值将加1。
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计数的脉冲如果来源于单片机内部的晶振，由于其周期极为准确，这时称为定时器。
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目录 摘要 (2) 第一章方案提出 (3) 第二章电路的基本组成及工作原理 (4) 第一节系统组成框图 (4) 第二节方波的产生 (5) 第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现） (7) 第四节由三角波输出正弦波 (9) 第三章 555定时器的介绍 (10) 第一节电路组成 (11) 第二节引脚的作用 (12) 第三节基本功能 (13) 第四章元件清单 (15) 第五章总结 (16) 附录及参考文献 (17) 第一节附录 (17) 一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 (17) 二电路原理图 (19) 第二节参考文献 (20)
摘要 各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。 在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。 关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
单片机定时器与计数器的工作方式解析 1 工作方式0 定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL（1/0）的低5位和TH （0/1）的8位组成13位的计数器，此时TL（1/0）的高3位未用。 我们用这个图来讨论几个问题： M1M0：定时/计数器一共有四种工作方式，就是用M1M0来控制的，2位正好是四种组合。C/T：前面我们说过，定时/计数器即可作定时用也可用计数用，到底作什么用，由我们根据需要自行决定，也说是决定权在我们??编程者。如果C/T为0就是用作定时器（开关往上打），如果C/T为1就是用作计数器（开关往下打）。顺便提一下：一个定时/计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的，这是个极普通的常识，几乎没有教材会提这一点，但很多开始学习者却会有此困惑。 GATE：看图，当我们选择了定时或计数工作方式后，定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法过去，那么开关什么时候过去呢？有两种情况 GATE=0，分析一下逻辑，GATE非后是1，进入或门，或门总是输出1，和或门的另一个输入端INT1无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取决于TR1，只要TR1是1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果TR1等于0则开关打开，计数脉冲无法通过，因此定时/计数是否工作，只取决于TR1。 GATE=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制，而且还要受到INT1管脚的控制，只有TR1为1，且INT1管脚也是高电平，开关才合上，计数脉冲才得以通过。这个特性能用来测量一个信号的高电平的宽度，想想看，怎么测？ 为什么在这种模式下只用13位呢？干吗不用16位，这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式，如果你觉得用得不顺手，那就干脆用第二种工作方式。 2 工作方式1
555定时器芯片工作原理,功能及应用 -------------------------------------------------------------------------------- - 555定时器芯片工作原理,功能及应用 555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 一、555定时器 555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS 型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。 555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5k?的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平 图9-28 555定时器原理图 分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空，则比较器C1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。 是复位输入端。当=0时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时，=1。
u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>，u12> 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0，=1，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。 当u11<，u12< 时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，=1，=0，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0为高电平。 当u11<，u12> 时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 综上所述，可得555定时器功能如表9-13所示。 表9-13 555定时器功能表 输入输出 复位u11 u12 输出u0 晶体管T 0 ××0 导通 1 > > 0 导通 1 < < 1 截止 1 < > 保持保持 一、555定时器的应用 1．单稳态电路 前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态和，且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。 单稳态触发器电路的构成形式很多。图9-29(a)所示为用555定时器构成的单稳态触发器，R、C为外接元件，触发脉冲u1由2端输入。5端不用时一般通过0.01uF电容接地，以防干扰。下面对照图9-29(b)进行分析。
单片机定时器实验
实验三单片机内部定时器应用 实验目的 1、理解单片机内部定时器的工作原理及使用方法 2、了解单片机定时中断程序的编写和调试方法 3、掌握定时器的基本使用方法 实验仪器 单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机 实验原理 1、单片机定时器的工原理 MCS-51 单片机内部有两个16 位可编程的定时器/计数器T0 和T1。它们即可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中T0 由TH0 和TL0 计数器构成；T1 由TH1 和TL1 计数器构成。 工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型51单片机可以对振荡周期计数）的计数，即每一个机器周期定时器加1，来实现定时。故系统晶振频率直接影响定时时间。如果晶振频率为
图4-8 定时控制寄存器数据格式编写程序控制这两个寄存器就可以控制定时器的运行方式。 单片机内部定时器/计数器的使用，简而概之：（1）如需用中断，则将EA和相关中断控制位置1；（2）根据需要设置工作方式，即对TMOD设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志位TF0或TF1进行判断。 2、用定时器编写一个秒计时器 假设系统使用的晶振频率为12MH Z，即每个机器周期为1us。如使用方式1，则定时时间最长是216×1us=65536us=65.536ms，小于1s。故必须设置一个软件计数单元，即假设定时器定时中断时间为50ms，则必须定时中断20次才达到1s并对秒计时单元加1，20即为软件计数次数。最后再把秒计时单元的值转成显示数码送显示缓冲区。
一、MCS-51单片机的定时器/计数器概念 单片机中的定时器和计数器其实是同一个物理的电子元件,只不过计数器记录的是单片机外部发生的事情(接受的是外部脉冲),而定时器则是由单片机自身提供的一个非常稳定的计数器,这个稳定的计数器就是单片机上连接的晶振部件;MCS-51单片机的晶振经过12分频之后提供给单片机的只有1MHZ的稳定脉冲;晶振的频率是非常准确的,所以单片机的计数脉冲之间的时间间隔也是非常准确的,这个准确的时间间隔是1微秒; MCS-51单片机外接的是12MHZ的晶振(实际上是,所以,MCS-51单片机内部的工作频率(时钟脉冲频率)是12MHZ/12=1MHZ=1000000次/秒=1000000条指令/秒=1000000次/1000000微秒=1次/微秒=1条指令/微秒;也就是说,晶振振荡一次,就会给单片机提供一个时钟脉冲,花费的时间是1微秒,此时,CPU会执行一条指令,经历一个机器周期;即:1个时钟脉冲=1个机器周期=1微秒=1条指令; 注:个人PC机上的CPU主频是晶振经过倍频之后的频率,这一点恰好与MCS-51单片机的相反,MCS-51单片机的主频是晶振经过分频之后的频率; 总之:MCS-51单片机中的时间概念就是通过计数脉冲的个数来测量出来的;1个脉冲=1微秒=1条指令=1个机器周期; MCS-51单片机定时器/计数器的简单结构图: 8051系列单片机有两个定时器:T0和T1,分别称为定时器和定时器T1,这两个定时器都是16位的定时器/计数器;8052系列单片机增加了第三个定时器/计数器T2;它们都有定时或事件计数功能,常用于时间控制、延时、对外部时间计数和检测等场合; 二、定时器/计数器的结构
555定时器引脚图及其简单应用 本文主要介绍了555定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。 关键词：数字——模拟混合集成电路；施密特触发器；波形的产生与交换 555芯片引脚图及引脚描述 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。 1概述 1.1 555定时器的简介 555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到
**************************************************************************（1）通电延时定时器（TON ）指令工作原理 程序及时序分析如图4-41所示。当I0.0接通时即使能端（IN ）输入有效时，驱动T37开始计时，当前值从0开始递增，计时到设定值PT 时，T37 状态位置1，其常开触点T37接通，驱动Q0.0输出，其后当前值仍增加，但不影响状态位。当前值的最大值为32767。当I0.0分断时，使能端无效时，T37复位，当前值清0，状态位也清0，即回复原始状态。若I0.0接通时间未到设定值就断开，T37则立即复位，Q0.0不会有输出。 （2）记忆型通电延时定时器（TONR ）指令工作原理 使能端（IN ）输入有效时（接通），定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值（PT ）时，输出状态位置1。使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN ）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。 注意：TONR 记忆型通电延时型定时器采用线圈复位指令R 进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前位清零，输出状态位置0。 程序分析如图4-42所示。如T3，当输入IN 为1时，定时器计时；当IN 为0时，其当前值保持并不复位；下次IN 再为1时，T3当前值从原保持值开始往上加，将当前值与设定值PT 比较，当前值大于等于设定值时，T3状态位置1，驱动Q0.0有输出，以后即使IN 再为0，也不会使T3复位，要使T3复位，必须使用复位指令。 PT I0.0 T37当前值 Q0.0 最大值32767 图4-41 通电延时定时器工作原理分析 LD I0.0 TON T37，100 LD T37 = Q0.0
哈尔滨理工大学荣成学院 单片机原理及应用Protues 仿真实验 班级：电气18 学号： 姓名：
日期： 2020.06.03 实验五单片机定时器的使用 一、实验名称：单片机定时器的使用 二、实验目的 1.掌握在Keil环境下建立项目、添加、保存源文件文件、编译源程序的方法； 2.掌握运行、步进、步越、运行到光标处等几种调试程序的方法； 3.掌握在Proteus环境下建立文件原理图的方法； 4.实现Proteus与Keil联调软件仿真。 三、使用仪器设备编号、部件及备件 1.实验室电脑； 2.单片机实验箱。 四、实验过程及数据、现象记录 在Proteus 环境下建立如下仿真原理图，并保存为文件；
原理图中常用库元件的名称： 无极性电容：CAP 极性电容：CAP-ELEC 单片机：AT89C51 晶体振荡器：CRYSTAL 电阻：RES 按键：BUTTON 发光二极管：红色LED-RED 绿色LED-GREEN 蓝色LED-BLUE 黄色LED-YELLOW
在Keil环境下建立源程序并保存为.ASM文件，生成.HEX文件；汇编语言参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG H ;定时器T0的入口地址LJMP TIMER0 MAIN: MOV TMOD,#01H MOV R0,#05H MOV TH0,# H ;定时器的初值MOV TL0,# H SETB ;开定时器T0的中断SETB ;开CPU的中断SETB ;启动定时器T0 MOV A,#01H LOOP: MOV P1,A RL A CJNE R0,#0,$ MOV R0,#05H SJMP LOOP TIMER0: DEC R0 MOV TH0,# H ; MOV TL0,# H ; RETI END 将以上程序补充完整，流水时间间隔为250ms。#include
实验10 555定时器的原理及三种应用电路 「、实验目的 (1) 掌握555定时器的电路结构、工作原理。 (2) 熟悉555定时器的功能及应用。 :■、实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 CB555定时器；100Q ~100k Q电阻；0.01~100卩F电容；1k Q和5k Q电位器; 发光二极管或蜂鸣器。 三、实验内容 (1)按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并记录输出输入波形。 1?实验原理 当输入电压《：：」V cc时，=V TR：：：'CC V。为高电平 3 3 1 2 当-V cc : V i:-时，乂保持高电平。 3 3 2 2 当V i ?—V CC,V TH -V TR -V cc 时，V o 为低电平。 3 3 1 2 V由大变小时，即-v cc : V :-时，V)保持低电平。 3 3 一旦V「：-V cc,则V o又回到高电平。 3 2?仿真电路如图:
3?实验结果： 输入正弦波: 输入锯齿波:
(2)设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时，发光管持续点亮秒后熄灭。 2 1?实验原理： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲 时，可以输出一个单稳态脉宽T W,且T W=1.1RC。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时, 持续点亮2S，即要使T W=2S所以，需选定合适的R、C值。选定R、C时，先选定C的值 为100uF,然后确定R的值为18.2k Q。 2.仿真电路如图： 波形图为：
若是1秒或者是5秒。只需改变R 与C 的大小，使得脉冲宽度 T=1.1RC 分别为1或是5 即可。1 秒时： C=1OOuF, R=9.1k Q 5 秒时：C=1OOuF , R=45.5k Q 。 (3) 按图 2-10-7连接电路，取 R 仁1k Q , R2=10k Q ,C 仁0.1卩F,C2=0.01卩F ,观察、记录 V Cr 、V O 的同步波形，测出 V 。的周期并与估算值进行比较。改变参数 R1=15k Q , R2=10k Q ,C1=0.033卩F,C2=0.1卩F ,用示波器观察并测量输出端波形的频率。 经与理论估算值比较， 算出频率的相对误差值。 1?实验原理 555定时器构成多谐振荡器。 1 当加电后，V cc 通过R |,R 2 对R 充电，充电开始时V Cr =V TH =V TR ￡-V cc ,所以 V O =1。 3 1 2 当V Cr 上升到-V cc 13.1 555定时器的结构和工作原理本节重点: (1)脉冲的基本知识 (2)555电路的组成结构和工作原理 (3)555芯片引脚图 (4)555电路功能表 (5)555电路的典型应用 本节难点: (1)555的内部电路组成和工作原理 (2)555电路的典型应用 引入:555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。 一、555电路的结构组成和工作原理 (1)电路组成及其引脚 (2)555的工作原理 它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器 的参考电压由三只5K Ω的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比 较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 3 1 。C1和C2的 输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc 32 时， 触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信 号自2脚输入并低于Vcc 31 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电， 开关管截止。 D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。 Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 32 作为比较器A1的参考电平，当5 脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F μ的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路. (3)555电路的引脚功能 二、555电路的应用 （1）用555电路构成施密特触发器 9.1 图题9.1是用两个555定时器接成的延时报警器。当开关S 断开后，经过一定的延迟时间后，扬声器开始发声。如果在延迟时间内开关S 重新闭合，扬声器不会发出声音。在图中给定参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。图中G 1是CMOS 反相器，输出的高、低电平分别为V OH =12V ，V OL ≈0V 。 (+12V) 图题9.5 解：1.工作原理： 图题9.1由两级555电路构成，第一级是施密特触发器，第二级是多谐振荡器。施密特触发器的输入由R 1、C 1充放电回路和开关S 控制，当S 闭合时，V C =0V ，施密特触发器输出高电平。施密特触发器的输出经反相器去控制多谐振荡器的R D 端，当施密特触发器的输出为高电平时，R D =0，多谐振荡器复位，扬声器不会发出声音。当开关S 断开 后，R 1、C 1充放电回路开始充电，V C 随之上升，但在达到CC T 32 V V =+之前，施密特触 发器的输出仍为高电平时，R D =0，扬声器仍不会发出声音。这一段时间即为延迟时间。 一旦V C 达到CC T 32 V V =+，施密特触发器触发翻转，输出低电平，R D =1，多谐振荡器工 作，扬声器开始发声报警。 2.求延迟时间： 延迟时间由R 1、C 1充放电回路的充电过程决定： τ t e v v v v -+ ∞-+∞=)]()0([)(C C C C 将 V 12)(CC C ==∞V v )0(C +v =0V τ=R 1C 1代入上式，得： )1(1 1CC C C R t e V v --= t=t 1时，CC C 3 2 V v =代入上式，整理得延迟时间： t 1= R 1C 1ln3≈1.1 R 1C 1=1.1×106+10×10-6=11S 扬声器发声频率：MHz 95.01001.010157.01 )2(7.016 3232≈????=+= -C R R f 定时器工作原理 通电延时型。只要在定时的时间段内（即1分钟）定时器一直得电，则常开触电就会闭合，只要定时器不断电常开触电就会一直闭合。定时器断电则常开触电断开 1，定时器/计数器的结构与功能 主要介绍定时器0（T0）和定时器1（T1）的结构与功能。图6.1是定时器/计数器的结构框图。由图可知，定时器/计数器由定时器0、定时器1、定时器方式寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON组成。 定时器0，定时器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。 图6.1 定时器/计数器结构框图 TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH~8DH，每个寄存器均可单独访问。定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。 TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD 用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。 6.1.1 计数功能 计数方式时，T的功能是计来自T0(P3.4)T1(P3.5)的外部脉冲信号的个数。 输入脉冲由1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断，表示计数已达预期个数。外部输入信号的下降沿将触发计数，识别一个从“1”到“0”的跳变需2个机器周期，所以，对外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24。若晶振频率为6MHz，则计数脉冲频率应低于1/4MHz。当计数器满后，再来一个计数脉冲，计数器全部回0，这就是溢出。 脉冲的计数长度与计数器预先装入的初值有关。初值越大，计数长度越小；初值越小，计数长度越大。最大计数长度为65536（216）个脉冲（初值为0）。 6.1.2 定时方式 定时方式时，T记录单片机内部振荡器输出的脉冲(机器周期信号)个数。 每一个机器周期使T0或T1的计数器增加1，直至计满回零自动产生溢出中断请求。 定时器的定时时间不仅与定时器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关。在机器周期一定的情况下，初值越大，定时时间越短；初值越小，定时时间越长。最长的定时时间为65536（216）个机器周期（初值为0）。 2013-2014学年度第二学期电子技术基础课程 调 研 报 告 课题名称：基于555定时器的 信号发生器设计 专业：物理学 学号：********* 姓名：** ** ** 成绩： 1、调研任务与要求 设计一个信号发生器，独立完成系统设计，要求能实现以下功能： （1）能产生方波、三角波、正弦波 2、调研目的 （1）进一步巩固熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法；（2）学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力； （3）学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素 3、设计方案论证 信号发生器一般由一个电路产生方波或者正弦波，通过波形变换得到其他几种波形。考虑到RC震荡产生正弦波的频率调节不方便且可调频率范围较窄，本设计采用先产生方波，后变换得到其他几种波形的设计思路。 采用555组成的多谐振荡器可以在接通电源后自行产生矩形波，再通过积分电路将矩形波转变为三角波，再经积分网络转变为正弦波。 4、555定时器的电路结构与工作原理 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器 和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为0，可使 RS 触发器置1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为1，可将 RS 触发器置0，使输出为0电平。 它的各个引脚功能如下： 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路的范围为3 ~ 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555 时基电路的功能表如表1示。 表1 单片机定时器/计数器、中断和串行口习题 一、填空题 1、若要启动定时器T0开始计数，则应将TR0的值设置为 1 。 2、定时器T1工作在方式0时，其定时时间为（8192-定时器初值）*2us 。方式1时定时时间又为（65536-定时器初值）*2us 。 3、串行通信有异步通信和同步通信两种基本通讯方式。 4、波特率是指每秒钟传递信息的位数。 5、如果要将现有的波特率加倍，可使用指令MOV PCON，#80H 。 6、当串行口工作在方式1时，一帧信息共有10位，即起始位、8个数据位、停止位。 7、串行口工作在方式2时的波特率为fosc/32或fosc/64 。 8、外部中断1的程序入口地址是0013H 。 二、选择题 1、若要采用定时器0，方式1，如何设置TMOD__B__ A.00H B.01H C.10H D. 11H 2、单片机采用方式0时是13位计数器，它的最大定时时间是多少？_B__ A.81.92ms B.8.192ms C.65.536ms D.6.5536ms 3、以下哪项不是中断的特点？ C A.分时操作 B.实时处理 C.在线编程 D.故障处理 4、外部中断响应时间至少需要__A个机器周期。 A.3 B.2 C.4 D.8 5、通过串口发送和接受数据时，在程序中使用__A___指令。 A.MOV BMOVX C.MOVC D.SW AP 6、以下哪个是中断优先级寄存器？__B A.IE B.IP C.TCON D.SCON 7、串行口中断的程序入口地址是 C 。 A 0003H B 001BH C 0023H D 000BH 三、判断题 1、8051的两个定时器T0和T1都是16位的计数器。（对） 2、单片机的计数器最高检测频率为振荡频率的1/12。（错） 3、定时/计数器的方式2具有自动装入初值的功能。（对） 4、引起中断的原因或发出中断申请的来源称为中断源。（对） 5、中断可使CPU和外设同时工作。（对） 6、定时器的特殊功能寄存器TMOD是用作中断溢出标志，并控制定时计数器的启动和停止。（错） 7、定时器控制寄存器TCON可以位寻址。（对） 8、MCS-51系列单片机的5个中断源都是可屏蔽中断。（对） 四、综合题 555定时器 ５5５芯片引脚图及引脚描述 ５55得8脚就是集成电路工作电压输入端，电压为５～18Ｖ，以UCC表示;从分压器上瞧出,上比较器A1得５脚接在R1与R2之间，所以5脚得电压固定在2UＣＣ/3上；下比较器Ａ2接在Ｒ2与R3之间,A2得同相输入端电位被固定在ＵCC/3上。 1脚为地.2脚为触发输入端；３脚为输出端，输出得电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚与下比较器２脚得控制. 当触发器接受上比较器A1从R脚输入得高电平时,触发器被置于复位状态,3脚输出低电平; ２脚与6脚就是互补得，2脚只对低电平起作用,高电平对它不起作用,即电压小于１Ｕｃc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于２Uｃc/3,称高触发端，3脚输出低电平,但有一个先决条件,即2脚电位必须大于1Uc ｃ/3时才有效.3脚在高电位接近电源电压Ｕcｃ,输出电流最大可打200mA。 ４脚就是复位端，当4脚电位小于0、4V时,不管2、６脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚就是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步,输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高(或低）、7脚称为虚高. １概述 1、1 555定时器得简介 5５５定时器就是一种多用途得数字--模拟混合集成电路,利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器与多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以55５定时器在波形得产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。自从ｓignｅｔicｓ公司于19７2年推出这种产品以后，国际上个主要得电子器件公司也都相继得生产了各自得555定时器产品。尽管产品型号繁多,但就是所有双极型产品型号最后得3位数码都就是555,所有ＣMOS产品型号最 实验三单片机内部定时器应用 实验目的 1、理解单片机内部定时器的工作原理及使用方法 2、了解单片机定时中断程序的编写和调试方法 3、掌握定时器的基本使用方法 实验仪器 单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机 实验原理 1、单片机定时器的工原理 MCS-51 单片机内部有两个16 位可编程的定时器/计数器T0 和T1。它们即可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中T0 由TH0 和TL0 计数器构成；T1 由TH1 和TL1 计数器构成。 工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型51单片机可以对振荡周期计数）的计数，即每一个机器周期定时器加1，来实现定时。故系统晶振频率直接影响定时时间。如果晶振频率为12MHZ，则定时器每隔（1/12MHZ）×12=1us 加1。 工作于计数器方式时，对P3.4 或P3.5 管脚的负跳变（1→0）计数。它在每个机器周期的S5P2 时采样外部输入，当采样值在这个机器周期为高，在下一个机器周期为低时，计数器加1。因此需要两个机器周期来识别一个有效跳变，故最高计数频率为晶振频率的1/24。 特殊功能寄存器TMOD 用于定时器/计数器的方式控制。高4 位用于设置T1，低4 位用于设置T0。如图4-7所示。 图4-7 定时器模式控制字格式 TCON 寄存器用于定时器的计数控制和中断标志。如图4-8所示。 图4-8 定时控制寄存器数据格式 编写程序控制这两个寄存器就可以控制定时器的运行方式。 单片机内部定时器/计数器的使用，简而概之：（1）如需用中断，则将EA和相关中断控制位置1；（2）根据需要设置工作方式，即对TMOD设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志位TF0或TF1进行判断。 定时器工作原理 Revised as of 23 November 2020 定时器工作原理 通电延时型。只要在定时的时间段内（即1分钟）定时器一直得电，则常开触电就会闭合，只要定时器不断电常开触电就会一直闭合。定时器断电则常开触电断开 1，定时器/计数器的结构与功能 主要介绍定时器0（T0）和定时器1（T1）的结构与功能。图是定时器/计数器的结构框图。由图可知，定时器/计数器由定时器0、定时器1、定时器方式寄存器TMOD 和定时器控制寄存器TCON组成。 定时器0，定时器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。 图定时器/计数器结构框图 TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH~8DH，每个寄存器均可单独访问。定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0（）或T1（）上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。 TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。 计数功能 计数方式时，T的功能是计来自T0T1的外部脉冲信号的个数。 输入脉冲由1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断，表示计数已达预期个数。外部输入信号的下降沿将触发计数，识别一个从“1”到“0”的跳变需2个机器周期，所以，对外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24。若晶振频率为6MHz，则计数脉冲频率应低于1/4MHz。当计数器满后，再来一个计数脉冲，计数器全部回0，这就是溢出。 脉冲的计数长度与计数器预先装入的初值有关。初值越大，计数长度越小；初值越小，计数长度越大。最大计数长度为65536（216）个脉冲（初值为0）。 定时方式 定时方式时，T记录单片机内部振荡器输出的脉冲(机器周期信号)个数。 每一个机器周期使T0或T1的计数器增加1，直至计满回零自动产生溢出中断请求。 定时器的定时时间不仅与定时器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关。在机器周期一定的情况下，初值越大，定时时间越短；初值越小，定时时间越长。最长的定时时间为65536（216）个机器周期（初值为0）。 定时器/计数器控制寄存器 与对定时器/计数器有关的控制寄存器共有4个：TMOD、TCON、IE、IP。IE、IP 已在中断一节中介绍，这里不再赘述。 555定时器的工作原理 555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，其组成电路框图如图22.32所示。它的功能表见表22.1。555定时器有二个比较器A1和 A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的 输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得和两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端R d，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端V 。555定时器的输出端电流可以达到 CC 200mA，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如继电器、扬声器、发光二极管等。 由图22-1-1不难证明表22-1的正确性，表中第一行说明555定时器的清零作用。4脚加入低电平，将对RS触发器直接置“0”。接在 端的三极管起跟随缓冲作用。 图22-1-1 555定时器电路框图 当TH高触发端6脚加入的电平大于，TL低触发端2脚的电平大于 时，比较器A1输出高电平，比较器A2输出低电平，触发器置“0”，放电管饱和，7脚为低电平。 当TH高触发端加入的电平小于，TL低触发端的电平大于 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。 当TH高触发端6脚加入的电平小于，TL低触发端的电平小于 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置“1”，输出高电平，放电管截止，7脚为高电平。因7脚为集电极开路输出，所以工作时应有外接上拉电阻，故7脚为高电平。 当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时，电路的输出将保持最后一行的状态，即输出为高电平，7脚高电平。只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时，电路输出的状态才发生变化，即输出为低电平，7脚为低电平。 由电路框图和功能表可以得出如下结论： 1．555定时器有两个阈值，分别是和。 2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接 有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。 3．输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为。 4．输出与触发输入反相。 掌握这四条，对分析555定时器组成的电路十分有利。 第六章习题参考答案 一、填空题 1、当定时器T0工作在方式3时，要占用定时器T1 的 TR1 和 TF1 两个控制位。 2、在定时器T0工作方式3下，TH0溢出时， TF1 标志将被硬件置1去请求中断。 3、在定时器T0工作方式3下，欲使TH0停止工作，应执行一 条 CLR TR1 的指令。 4、使用定时器/计数器1设置串行通信的波特率时，应把定时器/计数器1设定作方式 2 ，即自动重新加载方式。 5、当计数器产生计数溢出时，把定时器/计数器的TF0（TF1）位置“1”。对计数溢出的处理，在中断方式时，该位作为中断标志位使用；在查询方式时，该位作状态位使用。 6、在定时器工作方式1下，计数器的宽度为16位，如果系统晶振频率为6MHz，则最大定时时间为 131.072ms ，若系统晶振频率为12MHz，则最大定时时间 为 65.536ms 。 7、8051单片机内部设有两个16位定时器/计数器， 即 T0 和 T1 。 8、T0由两个8位特殊功能寄存 器 TH0 和TL0 组成，T1 由 TH1 和 TL1 组成。 9、定时时间与定时器的工作方式、计数初值及振荡周期有关。 10、MCS-51的定时器/计数器作计数器时计数脉冲由外部信号通过引脚 P3.4 和 P3.5 提供。 11、MCS-51的定时器/计数器T0的门控信号GATE设置为1时，只有 INT0 引脚为高电平且由软件使 TR0 置1时，才能启动定时器/计数器T0工作。 12、当T0为方式 3 ，T1为方式 2 的时候，8051单片机的定时器可提供3个8位定时器/ 计数器。 二、选择题 1、在下列寄存器中，与定时/计数控制无关的是（ C ） A、 TCON B、 TMOD C、 SCON D、 IE 2、在工作方式0下，计数器是由TH的全部8位和TL的5位组成，因此其计数范围是（ A ） 555定时器 摘要：555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。本文主要介绍了555定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。 关键词：数字——模拟混合集成电路；施密特触发器；波形的产生与交换 555芯片引脚图及引脚描述 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。 1概述 1.1 555定时器的简介定时器的结构和工作原理
555定时器及其应用
定时器工作原理
基于555定时器的函数信号发生器设计
单片机定时器习题
555定时器工作原理及应用引脚图
单片机定时器实验
定时器工作原理
555定时器的工作原理.
单片机 第六章 习题参考答案
555定时器工作原理及应用引脚图
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