《单片机的定时计数器课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机的定时计数器课件（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8051单片机的定时/计数器,8051单片机有2个16位的可编程定时/计数器：定时器0（T0）和定时器1（T1）。可编程的意思是指其功能（如工作方式、定时时间、量程、启动方式等）均可由指令来确定和改变。可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。 在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外，还有两个特殊功能寄存器（定时器控制与中断方式控制寄存器TCON和方式控制寄存器TMOD）。,16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即：T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。其访问地址依次为8AH-8DH。每个寄存器均可单独访问。 这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。,T
2、MOD主要是用于选定定时器的工作方式； TCON主要是用于控制定时器的启动停止，此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。 当定时器工作在计数方式时，外部事件通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）输入。,一 定时/计数器的功能,在特殊功能寄存器TMOD中，有一个控制位（CT），分别用于控制定时/计数器工作在定时器方式还是计数器方式。,1. 定时功能-计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期计数器的值加1。,2. 计数功能-计数脉冲来自相应的外部输入引脚，T0为P3.4，T1为P3.5。,定时/计数器的核心部件是二进制加1计数器(TH0、TL0或TH1、TL1) 。,定时/计数器的工
3、作原理,加1计数器输入的计数脉冲有两个来源，一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。 可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。,设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy
4、就是定时时间t 。,设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2 s。,二、定时器计数器的特殊功能寄存器,与定时器计数器有关的特殊功能寄存器有：,1定时器控制与中断触发方式控制寄存器TCON,中断请求标志,触发方式选择,启动定时
5、/计数器,0 低电平1 下降沿,0 停止 1 启动,二、定时器计数器的特殊功能寄存器,2工作方式控制寄存器TMOD,T1控制,T0控制,GATE门控位,M1 M0工作方式选择,二、定时器计数器的特殊功能寄存器,2工作方式控制寄存器TMOD,GATE门控位,若GATE1，则T(T0或T1)计数器受引脚(或)和TR(TR0或TR1)共同控制。当和TR都是1时，T计数，否则T停止计数。,若GATE0，则T0和T1不受INT0(或INTl)引脚控制而只受TR控制，此时，TR为1，T计数，TR为0，停止计数。,可用于测量在INTx端出现的正脉冲的宽度。,二、定时器计数器的特殊功能寄存器,2工作方式控制寄
6、存器TMOD,M1、M0工作模式选择位。,二、定时器计数器的特殊功能寄存器,2工作方式控制寄存器TMOD,定时器,计数器,13位,方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH0全部8位和TL0的低5位构成。当TL0的低5位计数溢出时，向TH0进位，而全部13位计数溢出时，则向计数溢出标志位TF0进位，并向CPU申请中断。,1. 方式013位方式,计数脉冲输入,1. 方式013位方式,13位,定时器T0能否启动工作，还受到了TR0、GATE和引脚信号INT0的控制。 当GATE0时，只要TR01就可打开控制门，使定时器工作； 当GATE1时，只有TR01且INT01，才可打开控制门。,GAT
7、E，TR0，CT的状态选择由定时器的控制寄存器TMOD，TCON中相应位状态确定，INT0则是外部引脚上的信号,1. 方式013位方式,定时器启动后，定时或计数脉冲加到TL0的低5位，从预先设置的初值(时间常数)开始不断增1。TL0计满后，向TH0进位。当TL0和TH0都计满之后，置位T0的定时器回零标志TF0，以此表明定时时间或计数次数已到，以供查询或在打开中断的条件下，可向CPU请求中断。如需进一步定时/计数，需用指令重置时间常数。,1. 方式013位方式,13位,在一般的应用中，通常使GATE0，从而由TR0的状态控制T0的开闭：TR01，打开T0；TR00，关闭T0。,1. 方式013
8、位方式,在特殊的应用场合，例如利用定时器测量接于INT0引脚上的外部脉冲高电平的宽度时，可使GATE1，TR01。当外部脉冲出现上升沿，亦即INT0由0变1电平时，启动T0定时，测量开始；一旦外部脉冲出现下降沿，亦即INT0由l变0时就关闭了T0。,1. 方式013位方式,13位,在方式0下，当为计数工作方式时，计数值的范围是： 18192（213） 当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为： （213计数初值）晶振周期12 或 （213计数初值）机器周期,1. 方式013位方式,例：当某单片机系统的外接晶振频率为6MHz，该系统的最小定时时间为： 213（2131）1/（6106）12210
9、62（s） 最大定时时间为： （2130）1/（6106）121638410616384（s） 或：最小定时单位21316384（s）,8,16位,与工作方式0基本相同，区别仅在于工作方式1的计数器TL1和TH1组成16位计数器，从而比工作方式0有更宽的定时/计数范围。 当为计数工作方式时，计数值的范围是：165536（216） 当为定时工作方式时，定时时间计算公式为： （216计数初值）晶振周期12 或 （216计数初值）机器周期。,2. 方式116位方式,计数器由TH0全部8位和TL0全部8位构成。,3. 方式28位自动装入时间常数方式,定时器T0能否启动工作，还受到了TR0、GATE和引
10、脚信号INT0的控制。 当GATE0时，只要TR01就可打开控制门，使定时器工作； 当GATE1时，只有TR01且INT01，才可打开控制门。,3. 方式28位自动装入时间常数方式,T0的结构： TL0：8位的定时器/计数器； TH0：8位预置寄存器，用于保存初值。 工作过程：当TL0计满溢出时，TF0置1，向CPU发出中断请求；同时引起重装操作（TH0的计数初值送到TL0），进行新一轮计数。,工作方式2是一种自动装入时间常数的8位计数器方式。,3. 方式28位自动装入时间常数方式,由于这种方式省去了用户程序中的重装指令 ，因而操作方便，在允许的条件下，应尽量使用这种工作方式。当然，这种方式的
11、定时计数范围要小于方式0和方式1，最大只能到255 。,这种自动重新加载工作方式非常适用于循环定时或循环计数应用，例如用于产生固定脉宽的脉冲，此外还可以作串行数据通信的波特率发送器使用。,4. 方式3双8位方式,工作方式3只适用于定时器0。如果使定时器1为工作方式3，则定时器1将处于关闭状态。,4. 方式3双8位方式,TL0既可用作定时器，又可用作计数器，并使用原T0的所有控制位及其定时器回零标志和中断源。 TH0只能作8位定时器。使用T1所有的资源(中断向量、中断控制ET1、PT1)和控制位（TR1、TF1）,当T0为工作方式3时，TH0和TL0分成2个独立的8位计数器。,4. 方式3双8位
12、方式,这时，T1往往用作串行口波特率发生器，TH0用作定时器，TL0作为定时器或计数器。所以，方式3是为了使单片机有1个独立的定时器计数器、1个定时器以及1个串行口波特率发生器的应用场合而特地提供的。这时，可把定时器l用于工作方式2，把定时器0用于工作方式3。,通常情况下，T0不运行于工作方式3，只有在T1处于工作方式2，并不要求中断的条件下才可能使用。,1计数器初值的计算 设计数器的最大计数值为M(根据不同工作方式，M可以是213、216或28)，则计算初值X的公式如下： X=M-要求的计数值,四、定时/计数器常数的计算,2定时器初值的计算 在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲fosc经12
13、分频后计数。因此，定时器定时初值计算公式： X=M-(要求的定时值)/(12/fosc) 式中，M为定时器模值(根据不同工作方式，M可以是213、216或28),应用举例,可编程器件在使用前需要进行初始化：,确定TMOD控制字：编程时将控制字送TMOD；,计算计数器的计数初值: 编程时将计数初值送THi、TLi；, 开中断（如果使用中断方式）: 编程实置位EA、ETi, TRi位置位控制定时器的启动和停止。,例：设晶振频率fOSC=6MHz，使用定时器1以方式1产生周期为500s的方波脉冲，并由P1.0 输出。试以中断方式实现。, TMOD确定,T1控制,T0控制,控制字10H,要产生500s
14、的方波脉冲，只需在P1.0端以250s为间隔，交替输出高低电平即可实现。为此，定时间应为250s。使用6z晶振，则一个机器周期为2s，设待求定时器初值为，则：, 计算定时器的初值；,需要产生周期信号时，选择定时方式。定时时间到了对输出端进行周期性的输出即可。,（216X）210 -6 =25010 -6 即216X=125 X216-125=10000H-7DH 0FF83H 所以，初值为： TH1=0FFH，TL1=83H, 采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。, 由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时器的启动和停止。 TR11，启动； TR10，停止。,C语言程序： #incl
15、ude /包含特殊功能寄存器库 sbitP1_0=P10; /进行位定义 void main( ) TMOD=0 x10; /T1做定时器，模式1 TL1=0 x83; TH0=0 xFF;/设置定时器的初值 ET1=1; /允许T1中断 EA=1; /允许CPU中断 TR1=1; /启动定时器 while(1); /等待中断 ,void time0_int(void) interrupt 3 /中断服务程序 TL1=0 x83; TH0=0 xFF; /定时器重赋初值 P1_0=P1_0; /P1.0取反，输出方波 ,例：假设单片机的振荡频率fosc=6MHz，现要求产生1ms的定时，试分别
16、计算定时器T1在方式0、方式1和方式2时的初值。,方式0：最大计数值为M=213，因此定时器的初值应为 X = 213-(110-3)/(12/(610-6) = 7692D = 1111000001100B 其中高8位为TH1的初值，即F0H， 低5位为TL1的初值这里，TL1的初值应为00001100B即0CH，而不是60H，因为在方式时，TL1的高3位是不用的，应都设为0。,方式1：最大计数值为M=216，因此定时器的初值应为 X = 216-(110-3)/(210-6) = 65036D = 1111111000001100B = FE0CH 此时高8位TH1的初值为FEH，低8位TL1的初值为0CH。,方式2：最大计数值为M=28，因此定时器的初值应为 X = 28-(110-3)/(210-6) = 256-500= -254 计算得到的初值为负值，说明当fosc=6MHz时，不能采用方式2(即常数自动装入)
