第6章单片机的定时器计数器.pptx
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1、6.1 定时定时/计数器的结构与工作原理计数器的结构与工作原理 6.1.1 定时定时/计数器的结构计数器的结构6.1.2 定时定时/计数器的工作原理计数器的工作原理6.2 定时器定时器/计数器的控制计数器的控制6.3 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式6.4 定时定时/计数器的编程和应用计数器的编程和应用6.1 定时定时/计数器的结构与工作原理计数器的结构与工作原理定时器定时器可根据设定时间进行计时的装置可根据设定时间进行计时的装置计数器计数器可对输入脉冲数进行统计的装置可对输入脉冲数进行统计的装置电子定时器电子定时器机械定时器机械定时器电子计步器电子计步器机械计数器机械计数器典型的定
2、时器和计数器产品典型的定时器和计数器产品定时定时/计数器装置计数器装置定时定时/计数器的基本概念计数器的基本概念n几乎所有微机系统中都有定时几乎所有微机系统中都有定时/计数器,所有单片机计数器,所有单片机内部都集成了定时内部都集成了定时/计数器。计数器。nMCS-51系列单片机系列单片机8051有两个有两个16位定时位定时/计数器计数器T0、T1,8052有三个定时有三个定时/计数器计数器T0、T1、T2,这些定时这些定时/计数器都具有定时器和计数器两种工作模计数器都具有定时器和计数器两种工作模式。式。n定时定时/计数器计数器实质上都是通过计数来实现实质上都是通过计数来实现的。作为定的。作为定
3、时器工作时,是对固定周期的信号(如机器周期)时器工作时,是对固定周期的信号(如机器周期)进行计数,而作为计数器工作时,是对外部引脚进行计数,而作为计数器工作时,是对外部引脚(如(如P3.4)的输入脉冲进行计数。)的输入脉冲进行计数。定时定时空循环预定周次,等待预定时间空循环预定周次,等待预定时间计数计数读取读取I/O口电平,统计变化次数口电平,统计变化次数基本思路:基本思路:CPU负责统计状态变化的次数,待预定结负责统计状态变化的次数,待预定结果出现后发出结束信息。果出现后发出结束信息。delay(unsigned int time)unsigned int j=0;for(;time0;ti
4、me-)for(j=0;j125;j+);存在问题:占用过多存在问题:占用过多CPU机时机时单片机纯软件定时单片机纯软件定时/计数方法:计数方法:等待等待CPU响应响应系统时钟脉冲系统时钟脉冲加加1计数器计数器溢出标志溢出标志溢出溢出定时器定时器外来信号脉冲外来信号脉冲加加1计数器计数器溢出标志溢出标志溢出溢出等待等待CPU响应响应计数器计数器外来信号脉冲外来信号脉冲加加1计数器计数器溢出标志溢出标志溢出溢出等待等待CPU响应响应系统时钟脉冲系统时钟脉冲K定时定时/计数器计数器定时器本质上是计数器,前者是对时钟脉冲进行计数,后定时器本质上是计数器,前者是对时钟脉冲进行计数,后者则是对外来脉冲进
5、行计数者则是对外来脉冲进行计数单片机软硬件定时单片机软硬件定时/计数方法:计数方法:6.1.1定时定时/计数器的结构计数器的结构以以8051为例,其内部集成了两个为例,其内部集成了两个16位的定时位的定时/计数器计数器T0和和T1,涉及的,涉及的SFR有有6个,其中,个,其中,TH0、TL0是是T0的的16位加位加1计数器,计数器,TH1、TL1是是T1的的16位加位加1计数器,工作方式通过计数器,工作方式通过TMOD设置,启停控制和中断标志在设置,启停控制和中断标志在TCON中。中。计数器的溢出空间可随计数初值改变计数器的溢出空间可随计数初值改变定时时间定时时间tt=(模值模值-计数初值计数
6、初值)机器周期机器周期 =(2n-a)12/fosc (微秒微秒)定时时间定时时间t与与n(8、13、16)、a、fosc三个因素有关三个因素有关TFx(X=0、1)6.1.2 定时定时/计数器计数器工作原理工作原理6.1 定时定时/计数器的结构与工作原理计数器的结构与工作原理6.2 定时器定时器/计数器的控制计数器的控制6.2.1 方式控制寄存器方式控制寄存器TMOD6.2.2 控制寄存器控制寄存器TCON6.3 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式6.4 定时定时/计数器的编程和应用计数器的编程和应用6.2 定时器定时器/计数器的控制计数器的控制6.2.1 定时器方式定时器方式控制寄
7、存器控制寄存器TMOD控制寄存器控制寄存器TCONTMOD各位定义:各位定义:8位分为两组,高四位控制位分为两组,高四位控制T1,低,低4位控制位控制T0。6.2.1 定时器方式定时器方式控制寄存器控制寄存器TMODGATE位:位:门控位。门控位。GATE1时,时,T0、T1是否计数要受是否计数要受到外部引脚输入电平的控制,到外部引脚输入电平的控制,INT0引脚控制引脚控制T0,INT1引引脚控制脚控制T1。可用于测量在。可用于测量在INT0和和INT1引脚出现的正脉冲引脚出现的正脉冲的宽度。若的宽度。若GATE0,即不使能门控功能,定时,即不使能门控功能,定时/计数器计数器的运行不受外部输入
8、引脚的运行不受外部输入引脚INT0、INT1的控制。的控制。M0M0M1M1C/TC/TGATEGATEM0M0M1M1C/TC/TGATEGATE定时定时/计数器计数器1TMOD89H 7 6 5 4 3 2 1 0定时定时/计数器计数器0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M07543210TMOD6(89H)定时器定时器1定时器定时器0 T1门控位门控位参与定时器参与定时器的启停管理的启停管理方式选择位方式选择位00-方式方式001-方式方式110-方式方式211-方式方式3模式选择位模式选择位C/T=0-定时定时C/T=1-计数计数C/T位:位:计数器模式和定时器模式的选择位。计数
9、器模式和定时器模式的选择位。C/T0,为定时器模式,内部计数器对晶振脉冲,为定时器模式,内部计数器对晶振脉冲12分频分频后的脉冲计数,该脉冲周期等于机器周期,所以可以理后的脉冲计数,该脉冲周期等于机器周期,所以可以理解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时间,所以称为定时器模式。间,所以称为定时器模式。C/T1,为计数器模式,计数器对外部输入引脚,为计数器模式,计数器对外部输入引脚T0(P3.4)或)或T1(P3.5)的外部脉冲(负跳变)计数,)的外部脉冲(负跳变)计数,允许的最高计数频率为晶振频率的允许的最高计数频率为晶振频率的1/24
10、。M0M0M1M1C/TC/TGATEGATEM0M0M1M1C/TC/TGATEGATE定时定时/计数器计数器1TMOD89H 7 6 5 4 3 2 1 0定时定时/计数器计数器0M1 M0:四种工作方式的选择位四种工作方式的选择位 工作方式选择表工作方式选择表 T0 分成两个独立的分成两个独立的 8 位计数器位计数器,T1 在方式在方式 3 时停止工作时停止工作 31 1自动重装入初值的自动重装入初值的 8 位定时器位定时器/计数器计数器 21 016 位定时器位定时器/计数器计数器 10 113 位定时器位定时器/计数器计数器(TH的的 8 位和位和TL的低的低 5 位)位)00 0说
11、说 明明方式方式M1 M0 M0M0M1M1C/TC/TGATEGATEM0M0M1M1C/TC/TGATEGATE定时定时/计数器计数器1TMOD89H 7 6 5 4 3 2 1 0定时定时/计数器计数器0 TF0、TF1分别是定时器分别是定时器/计数器计数器T0、T1 的溢出标志位的溢出标志位,加法计数器计满溢出时置加法计数器计满溢出时置 1,申请中断申请中断,在中断响应后自动复在中断响应后自动复 0。TF产生的中断申请是否被接受产生的中断申请是否被接受,还需要由中断是否开放来还需要由中断是否开放来决定。决定。TR1、TR0 分别是定时器分别是定时器/计数器计数器T1、T0 的运行控制位
12、的运行控制位,通过软件置通过软件置 1 后后,定时器定时器/计数器才开始工作计数器才开始工作,在系统复位时被在系统复位时被清清0。6.2.2 定时器定时器控制控制寄存器寄存器TCONIT0IT0IE0IE0IT1IT1IE1IE1TR0TR0TF0TF0TR1TR1TF1TF1 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88HTCON88H 7 6 5 4 3 2 1 0 T1TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08FH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON8EH(88H)定时器控制位定时器控制位外部中断控制位外部中断控制位启动控制位启动控制位TR1=1-启动启动
13、TR1=0-停止停止溢出标志位溢出标志位TF=1-溢出溢出TF=0-清零清零以以T1为例:为例:门控位门控位GATE为为0,由,由TR1单独控制定时单独控制定时/计数器计数器1的启停。的启停。门控位门控位GATE为为1,由,由TR1和和INT1联合控制定时联合控制定时/计数器计数器1的启停。的启停。GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0D7D5D4D3D2D1D0TMODD6(89H)定时器定时器1定时器定时器0 初始状态初始状态:允许:允许TRx启动计数器、定时模式、方式启动计数器、定时模式、方式0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08FH8DH8CH8BH8AH89H88
14、HTCON8EH(88H)定时器控制位定时器控制位外部中断控制位外部中断控制位初始状态初始状态:没有定时:没有定时/计数溢出,计数溢出,TRx处于关闭状态处于关闭状态初始状态初始状态6.1 定时定时/计数器的结构与工作原理计数器的结构与工作原理6.2 定时器定时器/计数器的控制计数器的控制6.3 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式6.3.1 方式方式06.3.2 方式方式16.3.3 方式方式26.3.4 方式方式36.4 定时定时/计数器的编程和应用计数器的编程和应用6.3 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式一、一、方式方式 0 6.3.1 方式方式0-13位定时位定时/计数
15、器计数器 在方式在方式0下,下,T0和和T1工作在工作在13位的定时位的定时/计数器方式,由计数器方式,由TH的高的高 8 位和位和TL的低的低 5 位组成。位组成。当当T0的的13位计数器加到全部为位计数器加到全部为 1 以后,再加以后,再加1就产生溢出,就产生溢出,这时置这时置TCON的的TF0为为 1,同时把计数器全部变,同时把计数器全部变 0,然后从,然后从 0 开开始继续计数。要想从原初值继续计数和,必须人为恢复原初值。始继续计数。要想从原初值继续计数和,必须人为恢复原初值。以以T0为例图示如下:为例图示如下:方式方式0的计数长度的计数长度M为为213。定时时间定时时间 t=(213
16、-a)12/fosc(s)计数初值计数初值 a=213-tfosc/12若若fosc=12MHz,方式,方式0最大定时量最大定时量t=213s=8.192ms最小定时量最小定时量t=1s初值是初值是13位二进制数,但要注意的是高位二进制数,但要注意的是高8位赋值给位赋值给TH0,低,低5位前面补足位前面补足 3 个个 0 凑成凑成 8 位赋给位赋给TL0。例如,如要求计数值为例如,如要求计数值为1000,则初值为,则初值为 aM100081921000=7192 1C18H1 1100 000 1 1000B 则赋初值时,则赋初值时,TH00E0H,TL018H。6.3.2 方式方式1-16位
17、定时位定时/计数器计数器 方式方式1和方式和方式0的工作原理基本相同,唯一不同是的工作原理基本相同,唯一不同是T0和和T1工作在方式工作在方式1时时是是16位的计数位的计数/定时器。定时器。方式方式1时的计数长度时的计数长度M是是2的的16次方。次方。16位的初值直接拆成高低字节,分位的初值直接拆成高低字节,分别送入别送入TH和和TL即可。即可。以以T0为例图示如下为例图示如下定时时间为:定时时间为:t=(216-a)12/fosc (微秒微秒)定时范围扩大到定时范围扩大到1s 65ms(fosc=12MHz时)时)计数初值无需修正计数初值无需修正:a=216-tfosc/12 使用过程中计数
18、初值需要重装载使用过程中计数初值需要重装载6.3.3 方式方式2-8位位自动重装载初值自动重装载初值定时定时/计数器计数器 工作方式工作方式0和工作方式和工作方式1的最大特点就是计数溢出后,的最大特点就是计数溢出后,计数器计数器为全为全0,因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的,因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题,这给程序设计带来许多不便,同时也会影响计时精度。问题,这给程序设计带来许多不便,同时也会影响计时精度。工作方式工作方式2就针对这个问题而设置,它具有自动重装载功能,就针对这个问题而设置,它具有自动重装载功能,即自动加载计数初值,所以也称为自动重加载工作方式
19、。即自动加载计数初值,所以也称为自动重加载工作方式。以以T0为例图示如下为例图示如下 在这种工作方式中,在这种工作方式中,16位位计数器计数器分为两部分,即以分为两部分,即以TL0为为计数器计数器,以,以TH0作为预置寄存器,初始化时把计数初值分别作为预置寄存器,初始化时把计数初值分别加载至加载至TL0和和TH0中,当计数溢出时,不再象方式中,当计数溢出时,不再象方式0和方式和方式1那那样需要样需要“人工干预人工干预”,由软件重新赋值,而是由预置寄存器,由软件重新赋值,而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给以硬件方法自动给计数器计数器TL0重新加载。重新加载。延时时间延时时间 t=(28-a)1
20、2/fosc (微秒微秒)可自动重装载计数初值可自动重装载计数初值(TLx溢出后溢出后THx中数值可自中数值可自动装入动装入TLx适合于作串口波特率发生器(定时精度较适合于作串口波特率发生器(定时精度较高)高)6.3.4 方式方式3 两个两个8位定时位定时/计数器计数器仅用于仅用于T0,图示如下:低,图示如下:低8位为位为8位定时位定时/计数器,高计数器,高8位为定时器位为定时器在工作方式在工作方式3模式下,定时模式下,定时/计数器计数器0被拆被拆成两个独立的成两个独立的8位计数器位计数器TL0和和TH0。TL0既可以作既可以作计数器计数器使用,也可以作为使用,也可以作为定时器定时器使用,定时
21、使用,定时/计数器计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与方式方式0或方式或方式1完全相同。完全相同。TH0就没有那么多就没有那么多“资源资源”可利用了,可利用了,只能作为简单的只能作为简单的定时器定时器使用,而且由于定时使用,而且由于定时/计数器计数器0的控制位的控制位已被已被TL0占用,因此只能借用定时占用,因此只能借用定时/计数器计数器1的控制位的控制位TR1和和TF1,也就是以计数溢出去置位,也就是以计数溢出去置位TF1,TR1则负责控制则负责控制TH0定时的定时的启动和停止。启动和停止。由于由于TL0既能作既能作定时器定时器
22、也能作也能作计数器计数器使用,而使用,而TH0只能作只能作定时器定时器使用而不能作使用而不能作计数器计数器使用,因此在使用,因此在方式方式3模式下,定时模式下,定时/计数器计数器0可以构成可以构成二个定时器或者一个定时器和一个计数器二个定时器或者一个定时器和一个计数器。如果定时如果定时/计数器计数器0工作于工作工作于工作方式方式3,那么定时,那么定时/计数器计数器1的的工作方式就不可避免受到一定的限制,因为自己的一些控制位工作方式就不可避免受到一定的限制,因为自己的一些控制位已被定时已被定时/计数器计数器借用,只能工作在方式借用,只能工作在方式0、方式、方式1或方式或方式2下,下,如果设置如果
23、设置T1工作在方式工作在方式3,则,则T1停止工作,相当于其他方式时停止工作,相当于其他方式时令令TR10。使用定时使用定时/计数器的步骤:计数器的步骤:强调强调:TMOD的工作方式字只能以字节形式给出的工作方式字只能以字节形式给出T0 (1 1)设置设置TMODTMOD工作方式字工作方式字确定确定T0?T1?确定确定定时模式?计数模式?定时模式?计数模式?确定确定方式方式0、方式、方式1、方式、方式2、方式、方式3?确定定时确定定时/计数器的工作状态计数器的工作状态计数初值计数初值 a=2n-tfosc/12TH0=(213-a)/32;TL0=(23-a)%32;装载初值,当工作于方式装载
24、初值,当工作于方式0:(12MHz晶振晶振)(2 2)设置合适的计数初值设置合适的计数初值产生期望的定时间隔:产生期望的定时间隔:TH0=(216-a)/256;TL0=(216-a)%256;装载初值,当工作于方式装载初值,当工作于方式1:TH0TL0=28-a;装载初值,当工作于方式装载初值,当工作于方式2:ET0=1ET0=1;EA=1EA=1;void void txtx_srv(void)interrupt _srv(void)interrupt n n (3)确定采用何种方式处理溢出结果确定采用何种方式处理溢出结果 查询方式?中断方式?查询方式?中断方式?若是查询方式若是查询方式采
25、用条件判断语句采用条件判断语句if(TF0)while(!TF0)若是中断方式若是中断方式中断初始化和中断服务程序:中断初始化和中断服务程序:(4)启动定时器:启动定时器:TR0=1 或或 TR1=1(5)进行定时或计数结束后的工作进行定时或计数结束后的工作(6)为下次定时为下次定时/计数做准备(清计数做准备(清TF标志标志+重装载初值)重装载初值)若是中断方式,则无需软件清若是中断方式,则无需软件清TF标志位;标志位;若是查询方式,还需软件清除若是查询方式,还需软件清除TF标志位标志位 若是方式若是方式2,没有重装载问题,否则需重装载初值,没有重装载问题,否则需重装载初值解:设解:设fosc
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