单片机原理及应用课件(陈林林)第5章--定时计数器原理及其应用1-rev1

第5章定时/计数器原理及其应用5.1定时/计数器基本原理•单片机内部集成了两个16位定时/计数器，分别称为定时/计数器0（T0）和定时/计数器1（T1），•两个定时/计数器的结构一样，通过TMOD的设置，都可有4种工作方式，除方式3外，其他3种工作方式的工作原理一样。•定时/计数器的核心部件是一个16位的加1计数器•两个定时/计数器的加1计数器共由2组、4个特殊功能计数器构成，它们分别是：TH0：T0加1计数器的高8位TL0：T0加1计数器的低8位TH1：T1加1计数器的高8位TL1：T1加1计数器的低8位•对定时/计数器启动后，加1计数器可自动对规定脉冲源的脉冲数进行计数，TLX计数满后自动向相应的THX进位，当THX也计数满后，将置位TCON特殊功能寄存器中的TFX位，供程序查询或向CPU发出中断请求。•定时/计数器THX和TLX均可按字节读写，对其写入特定的数值，可控制从开始计数到计数溢出置位TFX所需计数的脉冲个数；而对其读出，则可了解从启动定时器到现在所计的脉冲个数。“规定脉冲源”•定时/计数器能够计数的“规定脉冲源”有两个：一个是内部振荡源12分频后形成的脉冲，即对机器周期进行计数；另一个是对从T0（或T1）引脚引入的外部脉冲计数，这种情况下，计数器在每个机器周期的S5P2节拍期间采样外部输入信号，若一个周期采样值为“1”，下一个周期的采样值为“0”，则计数器加1，所以，对外部信号的最高计数率是振荡频率的1/24，且要求外部输入信号的高、低电平时间均需保持一个机器周期以上。周期信号关系图•由于单片机振荡频率是已知的，因此对内部振荡源12分频后形成的脉冲进行计数时，即可完成定时。•实现定时的具体作法是，向THX、TLX写入特定的基数，可预先确定从定时/计数器开始运行到THX、TLX溢出所需的时间，一旦TFX置位，则经历了预期的时间，从而完成定时。加1计数器的工作原理GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TH1TL1TH0TL0T1方式T0方式T1引脚T0引脚机器周期脉冲内部总线TMODTCON外部中断相关位TF1TR1TF0TR0定时／计数器内部结构示意图1.定时器工作方式寄存器TMOD•TMOD用于控制T0和T1的工作方式，字节地址89H，•高半字节定义T1的工作方式；低半字节定义T0的工作方式，•TMOD不能位寻址，复位后，所有位均为零。各位定义如下：GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定时／计数器1定时／计数器0D7D6D5D4D3D2D1D0TMOD1）M1、M0：工作方式选择位M1M0工作方式说明00方式013位定时/计数器01方式116位定时/计数器10方式2自动重装入8位定时/计数器11方式3T0：拆分为两个8位定时/计数器T1：工作于方式2或停止工作2）C/T：定时/计数功能选择位C/T＝0为定时模式；C/T=1为计数模式3）GATE：门控位•GATE＝0时，只要用软件置TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动相应的定时/计数器；•GATA＝1时，软件启动TR0或TR1后，外部中断引脚/INT0或/INT1也必须同时为高电平，才能启动定时/计数器T0或T1工作•GATA＝1时,可测量/INT0或/INT1引脚高电平的宽度2.定时器控制寄存器TCON•TCON用于控制定时/计数器的启动、停止，并寄存定时器的溢出状态•另有4位与中断系统有关•TCON字节地址位88H，可位寻址。各位定义如下：TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7D6D5D4D3D2D1D0TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位地址1）TF1：定时/计数器1溢出中断请求标志2）TR1：定时/计数器1运行控制位3）TF0：定时/计数器0溢出中断请求标志4）TR0：定时/计数器0运行控制位GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TH1TL1TH0TL0T1方式T0方式T1引脚T0引脚机器周期脉冲内部总线TMODTCON外部中断相关位TF1TR1TF0TR0定时／计数器内部结构示意图5.2定时/计数器工作方式•两个定时/计数器工作方式0～方式2的原理完全相同，只是有关的加1计数器(THX、TLX)及TMOD、TCON中对应的控制、标识位不同；对应的外部输入引脚不同。1.工作方式0•13位计数模式：由TL1的低5位(高3位未用)和TH1的8位组成加1计数器。•TL1的低5位溢出时向TH1进位，TH1溢出时，置位TCON中相应的TF1标志，向CPU发出中断请求或供程序查询。•从启动到溢出的定时时间为：T＝〔213－(TH1TL1)初值〕×机器周期•最长定时时间为：T＝213×机器周期•最大脉冲计数个数为：N＝213＝8192定时／计数器工作方式02.工作方式1•加1计数器长度为16位，由TL1作为低8位、TH1作为高8位，•定时时间为：T＝〔216－(TH1TL1)初值〕×机器周期•最长定时时间为：T＝216×机器周期•最大脉冲计数个数为：N＝216＝65536定时／计数器方式13.工作方式2•该方式下，加一计数器溢出后可自动重新加载初值，不必软件干预•软件简单，定时更为准确，特别适合用于需要连续高精度定时的场合(如串口波特率发生器)。•定时时间为：T＝〔28－TL1初值〕×机器周期•最长定时时间为：T＝28×机器周期定时／计数器方式24.工作方式3•该方式只适合于定时/计数器0•方式3时T0被拆分为两个独立的加1计数器–TL0使用原T0的有关控制位、引脚和溢出标志；–TH0只能作定时器使用，但它占用T1的启停控制位TR1和溢出标志位TF1。•该方式使系统增加一个额外的8位定时器，但T0一旦设置为方式3，对T1的使用有一定的影响，一般将T1作为串口波特率发生器5.3定时/计数器应用举例•应用定时/计数器，实质是解决两个问题：–通过写入控制字，对定时/计数器初始化，确定恰当的工作方式；–计算加1计数器的初值，以确定定时的时间或计数的脉冲数1.定时/计数器初始化的步骤包括：•向TOMD写入工作方式控制字；•向TH、TL装入初值；•如果要使用中断，则置EA＝1(总的中断允许)和ETx＝1(允许定时器中断)；•置TRx＝1，启动定时/计数器。2.初值的计算•设计数器模值(TH、TL记满时的值)为M，计数脉冲个数为N，计数器初值为TC则：TC＝M－N，或N＝M－TC•在定时模式下，计数脉冲是单片机主脉冲的12分频，设周期为T计数，则定时时间T与其它参数的关系为：T＝(M－TC)×T计数即：TC＝M－T/T计数•TC＝0时，定时时间最长•若主频12MHZ，则最大定时时间为：方式0：Tmax＝213×1s＝8.192ms方式1：Tmax＝216×1s＝65.536ms方式2、3：Tmax＝28×1s＝0.256ms•计算定时器初值：系统时钟频率为12MHz，所以计数脉冲周期T计数＝12×1/12MHZ＝1s。选择方式1，则：–计数脉冲数N＝T/T计数＝10×10－3/(1×10－6)＝10000–定时初值X＝216－10000＝55536＝D8F0HTH初值为D8H中，送入TL0初值为F0H例5－1利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，设系统时钟频率为12MHz设置T0的方式控制字TMOD：M1M0=01，GATE=0，C/=0，方式控制字为01HORG0000HMAIN：MOVTMOD，#01H；置工作方式1MOVTH0，#0D8H；装入计数初值MOVTL0，#0F0HSETBTR0；启动T0JNBTF0，$；等待定时时间到CPLP1.0；P1.0取反输出SJMPMAIN；循环，输出方波END例5－2使用定时器实现长时间的延时思路：把定时器设置为50ms，另外设置两个软件计数器20、60，总时间为50ms×20×60=60000ms=1分钟T1为方式1则M1M0=01H，使用定时器G/T=0，GATE=0，TMOD=10H时钟频率为12MHz。方式1为16位计数器，最大65536，减去50000等于15536，则计数器初值为3CB0HORG0000H;程序开始LJMPMAINORG0030HMAIN:MOV30H,#20;30h,31h分别置常数20,60MOV31H,#60;MOVTMOD,#10H;定时器方式1MOVTH1,#03CH;置定时器初值MOVTL1,#0B0HMOVIE,#00H;禁止中断SETBTR1;起动定时器LOOP:JBCTF1,LOOP1;查询定时器时间到转loop1AJMPLOOPLOOP1:MOVTH1,#03CH;重置定时器MOVTL1,#0B0HDJNZ30H,LOOP;定时是否到了20次MOV30H,#20DJNZ31H,LOOP;定时是否到了60次MOV31H,#60CPLP1.0;取反p1.0AJMPLOOPEND定时器小结：（2个16位加法计数器）☞运行/停止由TRx位控制，(当GATE=1时：由TRx位和Tx引脚上的信号共同控制)☞工作方式由TMOD决定;计数/定时由C/T位决定工作方式0（13位）永远不用工作方式3（T0拆为双8位）几乎无用工作方式1（16位）经常用到工作方式2（8位自动重装）经常用到☞从初值按机器周期或外部脉冲递加，溢出位TFx申请中断；中断允许由ETx位和EA位控制OVER!