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1、2019年7月16日星期二,第六章 定时/计数器,2019年7月16日星期二,6.1 定时器/计数器结构 6.2 定时器/计数器的四种工作方式 6.3 定时器/计数器对输入信号的要求 6.4 定时器/计数器编程和应用,教学内容,2019年7月16日星期二,6.1.1 定时/计数器的结构与原理 重点：定时的实质，定时与计数的关系 6.1.2 定时/计数器方式寄存器TMOD 6.1.3 定时/计数器控制寄存器TCON 6.1.4 定时/计数器的初始化,返回本章首页,6.1 定时/计数器结构,2019年7月16日星期二,6.1.1 定时/计数器结构与原理,定时器/计数器简称定时器，8051单片机内部
2、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）。可编程是指其功能（如工作方式、定时时间、启动方式等）可以由指令来确定和改变。 在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外，还有2个特殊功能寄存器（控制寄存器TCON和方式寄存器TMOD）。,2019年7月16日星期二,这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。,定时器/计数器的结构,2019年7月16日星期二,从结构图可以看出: 16位的定时器/计数器分别由两个专用寄存器组成，即T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。这些寄存器由于存放定时和计数初值。此外，内部还有一个8位的TMOD和一个8位的T
3、CON。TMOD 主要用于选定定时器的工作方式；TCON主要用于控制定时器的启动与停止。,定时器/计数器的结构,2019年7月16日星期二,定时器/计数器的原理,16位的定时器/计数器的实质上是一个加1的计数器,其控制电路受软件控制、切换。 计数的次数和时间之间是相关的。,只要计数脉冲的间隔相等，计数值就代表时间的流逝,2019年7月16日星期二,当定时器/计数器为定时工作方式时，加1信号由振荡器的12分频产生，即每过一个机器周期，计数值增1，直至计满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。由于一个机器周期等于12个振荡周期，所以 计数频率 fcount=1/12fosc 例：晶
4、振为12MHZ ，则计数周期为 T=1/(12*106)Hz*1/12 =1微秒,最短的定时周期,2019年7月16日星期二,当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿触发计数 采样过程：,在每个机器周期的 S5P2期间采样引脚,当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。 由于检测一个由1到0的跳变需要两个机器周期，所以 计数的最高频率为振荡频率的1/24。为了确保给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高低电平均需保持一个机器周期以上。（占空比没有限制）,2019年7月16日星期二,单片机中的定时器和计数器是一个部件，只不过计数器用来
5、记录外界发生的事情，而定时器则是由单片机提供的一个非常稳定的计数源。,结论,2019年7月16日星期二,综上所述，我们已知定时器/计数器是一种可编程部件，所以在其开始工作之前，CPU必须将一些命令（控制字）写入定时器/计数器。这个过程称为定时器/计数器的初始化。 当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计数溢出，才可能中断CPU当前操作。,结论,2019年7月16日星期二,6.1.2 定时器/计数器方式寄存器TMOD,GATE,C/T,M,1,0,M,GATE,C/T,1,M,0,M,控 制 T,1,控 制 T,0,
6、89H,和T 类同,0,1,M,0,M,0 0,0 1,1 0,1 1,方 式,方式0 13位,方式1 16位,方式2 自动重装,方式3 适用T0,0,1,定时器模式,计数器模式,0,1,与INT 无关,0,0,与INT 有关,定时器工作模式寄存器TMOD,M1M0：方式选择位,C/T:功能选择位,GATE: 门控位,2019年7月16日星期二,GATE=1时 若TR1=1，并且 INT1=1,允许T0计数， 若TR1=0，或INT1=0,禁止T0计数,GATE=0,若TR1=1,允许计数 若TR1=0，禁止计数,2019年7月16日星期二,由于在不同方式下计数器位数不同，因而最大计数值（量程
7、）也不同。 方式0：M=213=8192 方式1：M=216=65536 方式2：M=28=256 方式3：定时器分成两个8位计数器，两个M均256,2019年7月16日星期二,TR1(0):运行控制位,6.1.3 定时器/计数器控制寄存器 TCON（88H）,定时器工作模式寄存器TCON,TF1(0): 溢出标志,2019年7月16日星期二,6.1.4 定时器/计数器的初始化,初始化的步骤如下： 确定工作方式-对TMOD赋值 置定时或计数的初值-可直接写入TH0(1),TL0(1) 根据需要开放定时器/计数器的中断 启动定时器/计数器。 当实现了启动要求之后，定时器就按规定的工作方式和初值开
8、始计数或定时。,2019年7月16日星期二,因为定时器/计数器是作“加1”计数，并在计满溢出时产生中断，初值X可以这样计算： X = M - 计数值(计数次数） 例：在6MHZ主频下，要求产生1ms的定时,计算初值 分析：因为定时器每“加1”一次所需的时间为2s,如果要产生1ms的定时，需加500次，500即为计数值。方式1下工作。 初值 X =M-计数值=65536-500=FE0CH,2019年7月16日星期二,6.2 定时器/计数器的4种工作方式,由上节可知，通过对TMOD中的M1、M0的设置,可以选择四种工作方式。也就是每个定时器可构成4种电路结构模式。 在模式0、1和2，T0和T1的
9、工作方式相同，在模式3，两个定时器的方式不同。下面以T1为例，分述各种工作方式的特点和用法。,2019年7月16日星期二,方式0,16位寄存器中只用13位，其中TL1的高三位未用。,2019年7月16日星期二,16位寄存器全用,方式1,2019年7月16日星期二,这种工作方式可省去用户软件中重装常数的程序，并可产生相当精度的定时时间。,方式2,2019年7月16日星期二,该方式只适用于定时器T0，T0被拆成两个独立的8位计数器TH0和TL0。,方式3下的T0,方式 3,2019年7月16日星期二,T0工作在方式3时,T1可定为方式0、方式1和方式2,用来作为串行口的波特率发生器,或不需要中断的
10、场合.,T1工作在方式0,2019年7月16日星期二,T0工作在方式3时T1为方式1的工作示意图,T1工作方式1,2019年7月16日星期二,T0工作在方式3时T1为方式2的工作示意图,T1工作方式2,2019年7月16日星期二,T1的控制字M1M0=11时,T1停止计数,注意:在T0为方式3时,T1运行的控制条件只有2个,即C/T和M1,M0。,T1工作方式3,2019年7月16日星期二,6.3 定时器/计数器对输入信号的要求,当T0或T1被选定为定时工作模式时, 定时器/计数器的输入脉冲的周期与机器周期一样,为时钟振荡频率的1/12。若 f振荡=12MHz,则计数速率为1MHz。 当T0或
11、T1用作计数器时,计数脉冲来自相应的外部输入引脚.一次负跳变要花2个机器周期,即24个振荡周期,因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡频率的1/24.如:f振荡=12MHz,则可输入的最高频率为500KHz。 注:外部输入信号脉冲宽度至少保持1个机器周期.,返回本章首页,2019年7月16日星期二,6.4 定时/计数器及中断系统综合应用,【例6.1】设MCS-51单片机系统时钟频率CLK为6MHZ，要在P1.0引脚上输出1个周期为1毫秒的方波，占空比为50%的方波信号.如下图:,P1.0,2019年7月16日星期二,解:(1)计算初值: 机器周期=2s=2*10-6s (216-X)*2*
12、10-6=1*10-3, 即(216-X)=500,X=65036 X=FE0CH=1111111000001100B 则TH0=0FEH,TL0=0CH,2019年7月16日星期二,(2)初始化程序: 对定时器初始化和中断初始化 即对IP,IE,TCON,TMOD的相应位设置,并将计 数初值装入定时器.如: TMOD=01H, 定时方式1 IP=00H,IE=92H,TCON=10H即ET0=1,EA=1, TR0=1,2019年7月16日星期二,ORG 0000H RESET : AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ORG 0100H MAIN : MOV SP ,
13、 #60H MOV TMOD,#01H,方法一：中断方式,2019年7月16日星期二,ACALL PT0M0 HERE : AJMP HERE PT0M0 : MOV TL0 , #0CH MOV TH0 , #0FEH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP $,IT0P : MOV TL0 , #0CH MOV TH0 , #0FEH CPL P1.0 RETI,2019年7月16日星期二,ORG 0000H MOV TMOD,#01H LOOP: MOV TH0,#0FE MOV TL0,#0CH SETB TR0,LOOP1: JNB TF0,LOOP1 CLR
14、TR0 CPL P1.0 SJMP LOOP,方法二：软件查询,2019年7月16日星期二,【例6.2】设MCS-51单片机系统时钟频率CLK为6MHZ，请编出利用定时/计数器T0在P1.0引脚上产生周期为2秒，占空比为50%的方波信号的程序 （1）主程序 任务： 1）T0工作方式的设定： 选择方式1（16位方式）（最大定时131ms） 2）定时常数的设定： TC=216-100ms/2s =15536=3CB0H 每隔100ms中断一次,中断10次为1s,2019年7月16日星期二,即：TH0应装3CH，TL0应装B0H。 3）中断管理： 允许T0中断，开放总中断 即：IE应装1000001
15、0B 4）启动定时器T0： SETB TR0 5）设置软件计数器初值：（如使用R7） 即R7应装0AH 6）动态停机：SJMP $,2019年7月16日星期二,MAIN： MOV TMOD，#01H ；设定T0为方式1 MOV TH0 ，#3CH ；装入定时常数高8位 MOV TL0 ，#0B0H ；装入定时常数低8位 MOV IE ，#82H ；开放T0中断 SETB TR0 ；启动T0 MOV R7 ，#0AH ；设置软件计数器 SJMP $,主程序,2019年7月16日星期二,任务： 1）恢复T0常数； 2）软件计数器减1； 3）判断软件计数器是否为0。为0时，改变P1.0状态，并恢复软件计数器初值；不为0时中断返回。,（2）中断服务程序,2019年7月16日星期二,TOINT： MOV TL0，#0B0H ；恢复定时常数 MOV TH0，#3CH DJNZ R7， NEXT CPL P1.0 MOV R7，#0AH NEXT： RETI,中断服务程序,2019年7月16日星期二,ORG 0000H MOV TH0，#3CH AJMP MAIN MOV TL0，#0B0H ORG 000BH MOV IE，#82H AJMP TOINT SETB TR0 ORG 0030
