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1、第六章 单片微机的定时器/计数器 原理及应用,实验五 定时器 P1.0、P1.1分别接两个发光二极管，INT0脚接一按键做开关，按一次开关，则启动，两个发光管一亮一灭，亮灭时间均为1秒；再按一次开关，则关闭，即两个发光管都灭。,实验六 定时器、计数器 P3.2口输出周期为2S的方波，T1口为脉冲输入端，记录输入的脉冲个数，脉冲个数由P1口所接的8个数码管显示，设一按键作为开关控制系统运行。,6.1 概述 6.2 定时器/计数器T0、T1 6.3 定时器/计数器T2 6.4 监视定时器（看门狗）T3 6.5 定时器/计数器的应用编程,定时或计数方法： 1硬件法： 定时功能完全由硬件电路完成，不占
2、用CPU时间。 2软件法：软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时。 3可编程定时器计数器：通过软件编程来实现定时时间的改变，通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能。,6-1 概述,定时器资源： 80C51包含有两个16位的定时器计数器：T0和T1； 80C52包含有三个16位的定时器计数器：T0、T1、T2 在80C51系列的部分产品（如Philips公司的80C552）中，还 包含有作看门狗的8位定时器T3。,定时器计数器的核心是一个加1计数器其基本功能是计数加1。,计数是对单片微机的T0、T1 （或T2）引脚 上输入的一个1到0的跳变进行计数增l。定时是对单片微机内部的机器周期进行计
3、 数，从而得到定时。波特率发生器80C51的定时器/计数器还可 用作串行接口的波特率发生器。,T0、T1 的内部结构简图：,6.2 定时器计数器T0、T1,图61 定时器/计数器T0、T1的内部结构框图, T0、T1 的方式寄存器TMOD,6.2.1 与定时器计数器T0、T1有关的特殊功能寄存器-TMOD、TCON、TH、TL、IE、IP,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,T1,T0, GATE 门控位 图62 CT：功能选择位,定时时钟脉冲：1/12fosc,最高计数频率：1/24fosc,M1、M0：工作方式选择位。, 定时器计数器T0、T1 的控制寄存器TCON, T0、T
4、1 的数据寄存器TH1、TL1，TH0、TL0, 定时器/计数器中断 中断允许寄存器IE 中断矢量 中断优先级寄存器IP,T0：有4种工作方式可选（方式0,1,2,3） T1：有3种工作方式可选（方式0,1,2） 方式0-13位定时器/计数器(M10、M00) 最大计数值213 = 8192，当fosc=12MHZ时，Tmax=8192S,6.2.2 定时器计数器T0、T1 的工作方式,B=TRx(GATE+INTx), 方式1-16位定时器/计数器(M10、M01),最大计数值216 = 65535，当fosc=12MHZ时，Tmax=65535S, 方式2- 8位定时器/计数器自动重装载(
5、M11、M00),优点：定时初值可自动恢复,TH中存放初值; 缺点：计数范围小，最大计数值为28= 256 适用于需要重复定时，而定时范围不大的应用场合， 比如：作为串行口波特率发生器使用, 方式3-仅T0有此方式，T1无方式3,中断矢量000BH,中断矢量001BH,T0方式3下的T0在方式3情况下,T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。 TL0：8位定时/计数器，使用T0原有的控制寄存器资源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0，中断矢量等； TH0：8位定时器，占用T1的中断溢出标志TF1,运行控制开关TR1,中断矢量001BH，只能对片内机器周期脉冲计数 T0方式3情况下
6、的T1 T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，计数器溢出时，只能将输出信号送至串行口，即用作串行口波特率发生器。,定时器/计数器T0方式3时，T1的逻辑结构图,80C52中的T2： 16位 功能：自动重装载和捕获能力 相关寄存器：8位计数器TL2、TH2，控制寄存器T2CON，模式寄存器T2MOD，捕获寄存器RCAP2L（低字节）和RCAP2H（高字节）。 计数脉冲源：两个-内部机器周期及T2（P10）端输入的外部计数脉冲。 工作方式： 3种-自动重装载、捕获和波特率发生器方式 引脚T2是外部计数脉冲输入端 引脚T2EX是外部控制信号输入端。,6.3 定时器计数器T2, 控制寄存器 T2
7、CON,6.3.1 T2中的特殊功能寄存器,TF2T2 溢出标志， T2溢出时置位并申请中断，软件清除。 在波特率发生器方式下，即RCLK1或TCLK1时，定时器溢出不对TF2置位。 EXF2T2外部标志，EXF2要靠软件来清除 当EXEN21，且T2EX引脚上出现负跳变而造成捕获或重装载时EXF2置位，申请中断。若已允许T2中断，CPU将响应中断，转向中断服务程序。,RCLK：接收时钟标志，软件置位或清除 用以选择T2或T1作串行口接收波特率发生器。 RCLK1时，用T2溢出脉冲作为串行口的接收时钟； RCLK0时，用T1的溢出脉冲作接收时钟。 TCLK：发送时钟标志，软件置位或清除 用以选
8、择T2或T1作串行口发送波特率发生器。 TCLKl时，用T2溢出脉冲作为串行口的发送时钟； TCLK0时，用T1的溢出脉冲作发送时钟。EXEN2：T2外部允许标志，软件设置或清除 允许或禁止用外部信号来触发捕获或重装载操作。 EXEN2l时，若T2未用作串行口的波特率发生器，则在 T2EX端出现的信号负跳变时，将造成T2捕获或重装载，并置EXF2标志为 1，请求中断。 EXEN20时，T2EX端的外部信号不起作用,TR2：T2运行控制位。软件设置或清除 C/T2：T2的定时器方式或计数器方式选择位。 C/T20时，定时器工作方式。计数脉冲的频率为1/12foscC/T21时，计数器工作方式，下
9、降沿触发。计数脉冲自T2引脚输入，每当外部脉冲负跳变时，计数器值增1。CPRL2：捕获重装载标志。CPRL2l选择捕获功能，这时若EXEN21，且T2EX端的信号负跳变时，发生捕获操作。CPRL20，选择重装载功能，这时若T2溢出或在EXEN21条件下 T2EX端信号负跳变，都会造成自动重装载操作。 当RCLKl或TCLKl时，CPRL2控制位不起作用，T2 被强制工作于重装载方式。重装载发生于T2溢出时，常用来作波特率发生器。, 方式控制寄存器T2MOD,T2OE：T2输出允许位。当T2OE1时，允许时钟输出至T2引脚。仅对80C5480C58有定义。 DCEN：向下计数允许位DCEN=1,
10、 T2向下(减)计数DCEN=0, T2向上(加)计数, 数据寄存器：TH2、TL2T2有一个16位的数据寄存器，是由高8位寄存器TH2和低8位寄存器TL2所组成。它们都只能字节寻址，相应的字节地址为CDH和CCH。复位后，这两个寄存器全部清零。, 捕获寄存器：RCAP2H、RCAP2LT2中的捕获寄存器是一个16位的数据寄存器，由高8位寄存器RCAP2H和低8 位寄存器RCAP2L所组成，相应的字节地址为CBH和CAH。捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L，用于捕获计数器TL2、TH2的计数状态，或用来预置计数初值的。TH2、TL2和 RCAP2H、RCAP2L之间接有双向缓冲器（三态门）。
11、复位后，两个寄存器全部清零。,T2的工作方式用控制位CPRL2（T2CON0）和RCLKTCLK来选择。T2有3种工作方式，如表62所示：捕获方式、自动重装载方式和波特率发生器方式。 捕获方式在一定条件下，自动将计数器TH2和TL2的数据读入捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L，亦即TH2和TL2内容的捕获是通过捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L来实现的。其工作原理可参见图67。 当CPRL2l时，选择捕获方式。,6.3.2 定时器计数器T2的工作方式,捕获操作发生于下述两种情况下： (1)寄存器TH2和TL2溢出时，打开重装载三态缓冲器，把TH2和TL2的内容自动读入到捕获寄存器RCAP2
12、H和RCAP2L中。同时，溢出标志TF2置1，申请中断。 当 EXEN2l且 T2EX（P11）端的信号有负跳变时，将发生捕获操作。同时标志EXF2置1，申请中断。 若T2的中断是被允许的，则无论发生TF2l还是EXF2l，CPU都会响应中断。响应中断后，应用软件清除中断申请。, 自动重装载方式在一定条件下，自动地将捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L的数据装入计数器TH2和TL2中。捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L在这里起预置计数初值的功能。对8XC52，其工作原理可参见图68。 当CPRL20时，选择自动重装载方式。若T2的中断是被允许的，则无论发生TF21还是EXF21，CPU都会响
13、应中断，此中断向量的地址为002BH。响应中断后，应用软件撤除中断申请。TF2 和EXF2都是直接可寻址位，可采用CLR TF2和CLR EXF2指令实现撤除中断申请的功能。, 波特率发生器方式当 T2CON中 RCLK十TCLK 1，其溢出脉冲用做串行口的时钟。T2的波特率发生器方式下的结构图示于图69中。RCLK选择串行通信接收波特率发生器，TCLK选择发送波特率发生器，发送和接收的波特率可以不同。T2的输入时钟可由内部时钟决定，也可由外部脉冲决定。 若CT20，选用内部时钟，对机器周期计数，计数脉冲的频率为112振荡器频率.若C/T21，选用外部脉冲，该脉冲由T2端输入，每当外部脉冲负跳
14、变时，计数器值增l。外部脉冲频率不超过振荡器频率的l24。,由于脉冲溢出时，RCAP2H和RCAP2L的内容会自动装载到TH2和TL2中，故波特率的值还决定于RCAP2H和RCAP2L装载初值。 RCLKTCLK还用于选择T1还是T2作串行通信的波特率发生器。由图69可看出，这两位的值用来控制两个电子开关的位置。值为0时，选用T1做波特率发生器；值为1时，选用T2做波特率发生器。当T2用做波特率发生器时，TH2的溢出不使TF2置位，不产生中断。因而，当T2用做波特率发生器时，没有必要禁止中断。当T2用做波特率发生器时，若EXEN2置1，则T2EX端的信号产生负跳变时，EXF2将置1，但不会发生
15、重装载或捕获操作。这时，T2EX可以作为一个附加的外部中断源。,T3俗称看门狗（watchdog），它的作用是强迫单片微机进入复位状态，使之从硬件或软件故障中解脱出来。在实际应用中，由于现场的各种干扰或者程序设计错误，可能使单片微机的程序进入了“ 死循环” 或“ 非程序区”(如表格数据区) 之后，在一个设定的时间内，假如用户程序没有重装T3，监视电路将产生一个系统复位信号，强迫单片微机退出“ 死循环” 或“ 非程序区” ，重新进行“ 冷启动” 或“ 热启动” 。 在飞利浦80C552中，T3由一个11位的分频器和8位定时器T3组成，如图6一10所示。,6.4 监视定时器(看门狗)T3,预分频器输入为晶振1/12的信号，晶振为12MHz时，输入为1MHz，而8位定时器T3每隔时间t加1：t122048/fosc 当晶振为12MHz时，t为2.048ms。 若8位定时器溢出，则产生一个尖脉冲，它将复位8C552，同时在RST引脚上也将产生1个正的复位尖脉冲。T3由外部引脚EW和电源控制寄存器中的PCON4（WLE）和PCONl（PD）控制。EW：看门狗定时器允许，低电平有效。EW0时，允许看门狗定时器，禁止掉电方式；EW1时禁止看门狗定时器，允许掉电方式。,
