51單片機定時器的使用和詳細講解

1、1 定時器的講解和使用 有對定時器2的詳細講解 第八章第八章 定時器定時器 2 章節(jié)概述 很棒 n8.1 8.1 概述概述 n8.2 8.2 定時器定時器t0t0和和t1t1的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) n8.3 8.3 定時器工作模式定時器工作模式 n8.4 8.4 定時器定時器t2t2 3 8.1 8.1 概述概述 n定時器是單片機的重要功能模塊之一，在檢測、 控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。 n定時器常用作定時時鐘，以實現(xiàn)定時檢測、定 時響應(yīng)、定時控制，并且可用于產(chǎn)生ms寬的 脈沖信號，驅(qū)動步進電機 n定時和計數(shù)功能最終都是通過計數(shù)實現(xiàn)的，若 計數(shù)的事件源是周期固定的脈沖，則可以實現(xiàn) 定時功能，否則只能實現(xiàn)計數(shù)功能

2、。因此可以 將定時和計數(shù)功能由一個部件實現(xiàn)。 4 n實現(xiàn)定時和計數(shù)的方法一般有：軟件定時、專用 硬件電路和可編程定時器/計數(shù)器三種方法。 q軟件定時軟件定時：執(zhí)行一個循環(huán)程序進行時間延遲。定時準確，不 需要外加硬件電路，但增加cpu開銷。 q專用硬件電路定時：專用硬件電路定時：可實現(xiàn)精確的定時和計數(shù)，但參數(shù) 調(diào)節(jié)不便。 q可編程定時器計數(shù)器：可編程定時器計數(shù)器：不占用cpu時間，能與cpu并行工 作，實現(xiàn)精確的定時和計數(shù)，又可以通過編程設(shè)置其工 作方式和其它參數(shù)，因此使用方便。 5 n定時器的基本工作原理是：利用計數(shù)器對固定周 期的脈沖計數(shù)，通過寄存器的溢出來觸發(fā)中斷。 q具體應(yīng)用步驟： n1

3、）根據(jù)需要的定時時間，結(jié)合單片機的晶振頻率， 計算出寄存器的初始值 n2）根據(jù)需要開中斷 n3）啟動定時器 q若已規(guī)定用軟件啟動，則可把tr0、tr1或tr2置“1”； 若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動，則需給外引腳步加啟動 電平。當實現(xiàn)了啟動要求后，定時器即按規(guī)定的工作方式 和初值開始計數(shù)或定時。 6 nxc866單片機有三個16位的定時器定時器0、 定時器1和定時器2。 n定時器0、1各具有四種工作模式；定時器2有兩 種工作模式。 n定時器0、1和定時器2的任何一種工作模式均可 通過程序?qū)ο鄳?yīng)寄存器進行設(shè)置來選擇。 n定時器在定時時間到時，可以由程序決定是否產(chǎn) 生中斷請求信號，進而判斷是否執(zhí)行

4、中斷程序。 n但是，無論中斷請求信號是否產(chǎn)生，當定時器在 定時時間到時，定時器的溢出標志位tf0（tf1） 由硬件置“1”。 7 8.2 8.2 定時器定時器t0t0和和t1t1的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) n定時器t0和t1的結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。 圖8-1 定時器t0和t1結(jié)構(gòu)圖 核心寄存核心寄存 器器16位位 加法計數(shù)器加法計數(shù)器 定時器模定時器模 式寄存器式寄存器 8 1.161.16位加法計數(shù)器位加法計數(shù)器 n16位加法計數(shù)器是定時器的核心，圖8-1中用寄存 器th0、tl0及th1、tl1表示。 nt0加法計數(shù)器的高8位和低8位分別用th0、tl0表 示 nt1加法計數(shù)器的高8位和低8位分別用th1

5、、tl1 表示 n高8位和第8為可分別單獨使用 n當定時器工作時，加法計數(shù)器對內(nèi)部機器周期脈 沖tcy計數(shù)。 tcy 9 n2.2.模式寄存器（模式寄存器（tmodtmod） tmod用來選擇定時器0、1的工作模式，低4位 用于定時器0，高4位用于定時器1，其組成如圖 8-2所示。 圖8-2 模式寄存器組成 方式方式 選擇選擇 0000：模式：模式0 0 0101：模式模式1 1 1010：模式模式2 2 1111：模式模式3 3 方式方式 選擇選擇 t1t1t0t0 10 n3.3.控制寄存器（控制寄存器（tcontcon） qtcon高4位用于控制定時器0、1的運行；低4位用于控 制外部中

6、斷，與定時器無關(guān)。 定時器定時器0 0、1 1運行控運行控 制位制位tr0tr0（tr1tr1）：）： tr0(tr1)=1 tr0(tr1)=1 啟動啟動 tr0(tr1)=0 tr0(tr1)=0 停止停止 定時器定時器0 0、1 1溢出標志溢出標志 tf0tf0（tf1tf1）：）： 溢出時該位由硬件自溢出時該位由硬件自 動置動置1 1，響應(yīng)中斷后，響應(yīng)中斷后， 由硬件自動清由硬件自動清0 0 圖8-3 控制寄存器組成 11 n4.4.中斷使能寄存器（中斷使能寄存器（ien0ien0） qien0中的et0（et1）位控制定時器0、1是否產(chǎn)生中斷 請求信號。為0時不產(chǎn)生中斷請求信號，為1

7、時允許產(chǎn) 生中斷請求信號。其結(jié)構(gòu)如圖8-4所示。 圖8-3 中斷使能寄存器組成 定時器定時器0 0中中 斷使能位斷使能位 定時器定時器0 0中中 斷使能位斷使能位 12 8.3 8.3 定時器工作模式定時器工作模式 n定時器0 和定時器1 完全兼容，均可設(shè)定為四 種不同的工作模式，如表8-1 所示。寄存器 tmod 的位域txm選擇定時器的工作模式。 n兩個定時器在模式0、1 和2 時獨立工作；在 模式3 時具有特定功能。 13 表8-1 定時器0 和定時器1 工作模式 14 n1.1.工作模式工作模式0 0 n當t0m（t1m）=00時定時器設(shè)定為工作模式0，此 時定時器工作于13位定時狀態(tài)

8、。 n其中th0是高8位加法計數(shù)器，tl0是低5位加法計 數(shù)器（tl0只用了低5位，高3位未用）。tl0加法 計數(shù)溢出時向th0進位，th0加法計數(shù)溢出時硬件 置tf0=1。 n加法計數(shù)器對機器周期脈沖tcy計數(shù)，每個機器周 期tl0加1。 15 n定時器的定時時間 n計數(shù)初始值x n最大定時能力： )13(-2n tcy x n 此處 定時時間 tcy)x-(8192t tcy8192tmax 16 模式0的結(jié)構(gòu)圖如圖8-4所示。 圖8-4 方式0結(jié)構(gòu)圖 門控位 gate=0 定時器不受定時器不受 控于外部信號；僅打控于外部信號；僅打 開與門，是定時器僅開與門，是定時器僅 有有tr位控制；位

9、控制； gate=1 定時器受控定時器受控 于外部信號，此時要于外部信號，此時要 求求tr=1； 13位加法位加法 計數(shù)器計數(shù)器 17 p例題例題：生成周期為1.2 ms的等寬正方波。機器晶 振26.67mhz。使用t0以方式0工作，由p0.0輸出 1.2 ms n機器周期：37.5ns。計數(shù)周期tcy是機器脈沖 的2分頻，因此tcy=75ns； n定時時間0.6ms 。 n以0.6 ms為周期在p1.0端交替輸出高低電平。 18 tcy n 定時時間 計數(shù)初值-2 0019280008192 75 10*6 . 0 2 6 13 xcx 0000000000005 0600000011008

10、 xtl xth 位低 位高 n定時器初始化程序 mov tl0, #0x00 mov th0,#0x06 mov tmod,#0x00 setb et0 setb tr0 n定時器中斷服務(wù)程序 push . cpl p0_0 pop t0從從192開始計數(shù)，直到開始計數(shù)，直到 超過超過8192即溢出，置即溢出，置 tf0=1,產(chǎn)生中斷信號產(chǎn)生中斷信號 19 n2.2.工作模式工作模式1 1 nt0m（t1m）=01時定時器設(shè)定為工作模式1，此時 定時器0（定時器1）被設(shè)置為16位定時器。此時 th0、tl0都是8位加法計數(shù)器。其他與工作方式0 相同。 n定時器的定時時間 n計數(shù)初始值 )16

11、(-2n tcy n 此處 定時時間 計數(shù)初值 tcy)x-(65536t 20 模式1的結(jié)構(gòu)圖如圖8-5所示。 圖8-5 方式1結(jié)構(gòu)圖 16位加法位加法 計數(shù)器計數(shù)器 21 n3.3.工作模式工作模式2 2 n當t0m（t1m）=10時定時器設(shè)定為工作模式2，此 時定時器0（定時器1）被設(shè)置為可自動重載的8 位定時器。 qtl0為8位加法計數(shù)器， qth0為存放該8位加法計數(shù)器初值的寄存器。 qth0、tl0的初值都由程序預置。 n在工作模式2中，定時器的定時時間由下式確定： tcy)x-(256t 只有只有t0可工可工 作于此模式作于此模式 22 模式2的結(jié)構(gòu)圖如圖8-6所示。 圖8-6

12、方式2結(jié)構(gòu)圖 8位加法位加法 計數(shù)器計數(shù)器 初值寄初值寄 存器存器 23 n4.4.工作模式工作模式3 3 n當t0m（t1m）=11時定時器設(shè)定為工作模式3，只有定 時器0可以工作在工作模式3下。如把定時器1設(shè)置為工 作模式3，則定時器1停止工作。 ntl0、th0成為兩個獨立的8位加法計數(shù)器。它的工作情 況與模式0、模式1類似，差別在于定時范圍為： n模式3的結(jié)構(gòu)圖如圖8-7所示。 ntl0 占用定時器0 的控制位：gate0，tr0 和tf0 nth0占用定時器1 的控制位tr1 和tf1，th0 溢出時 將置位tf1, 并且在et1 置位時產(chǎn)生中斷。 tcy)x-(256t 24 圖8

13、-7 方式3結(jié)構(gòu)圖 25 t0和t1的應(yīng)用舉例 n例 若fosc=26.67mhz，t1工作于方式1，產(chǎn)生45ms的定時 中斷，tf1為其中斷源標志。試編寫主程序和中斷服務(wù)程 序，使p1.0產(chǎn)生周期為90ms的方波。（忽略中斷響應(yīng)時 間和指令執(zhí)行時間） n解： q讓p1.0每45ms取反一次即可實現(xiàn)。定時器的單次定時時間 不可能達到45ms，如果設(shè)定16位的工作模式1，最大定時時 間也才為4.9152ms。 q可讓定時器多次定時產(chǎn)生4.5ms的定時時間，如讓t1工作在 方式1，單次定時時間為4.5ms，那么t1中斷10次就是45ms 的時間。 26 n（1）確定定時常數(shù) q假設(shè)使用fosc的2

14、分頻作為計數(shù)源，則tcy2/ fosc 2/ （26.67106）75ns q由公式 q可知計數(shù)初值 qth1=0 x15，tl0=0 xa0。 )16(-2n tcy n 此處 定時時間 計數(shù)初值 01505536 10*75 5 . 4 65536 6 ax ms ms x 27 n（2）初始化程序 包括t1初始化和中斷系統(tǒng)初始化，主要是對ip、ie、 tcon、tmod的相應(yīng)位進行正確的設(shè)置，并將時間常 數(shù)送入t1。一般將初始化操作放在主程序中完成， 當程序規(guī)模較大時，應(yīng)編寫單獨的初始化程序，以 利于程序的模塊化設(shè)計。 n（3）中斷服務(wù)程序 中斷服務(wù)程序除了完成要求的方波產(chǎn)生這一工作之

15、外，還要注意將時間常數(shù)重新送入t1中，為下一次 產(chǎn)生中斷作準備。 28 程序清單如下（主程序）： #include sbit p1_0 = p10; int count=10;/10次t1中斷為45ms void main( void ) tmod=0 x10; /t1方式1 p1_0=0; th1=0 x15; /初值 tl1=0 xa0; ien0=0 x08; /允許t1中斷 ip|=0 x08; iph|=0 x08; /tf1中斷為高級中斷 tr1=1 ea=1; / 總開中斷 while(1); /死循環(huán)， 查詢等待tf1置位，產(chǎn)生方波 注：寄存器 所在頁的選 擇沒有列出 29 程

16、序清單如下（中斷服務(wù)程序片段）： tf1=0; th1=0 x15; tl1=0 xa0; /重填初值 if (count!=0) count-; else count=10;p1_0=!p1_0; 30 8.4 8.4 定時器定時器t2t2 n8.4.1 8.4.1 概述概述 n定時器2 是一個16 位通用計數(shù)器，其具有 兩種操作模式：16 位自動重載模式和16 位 捕獲模式。 n如果預分頻功能被禁止，定時器2工作時， 16 位通用加法計數(shù)器以12分頻的周期脈沖 計數(shù)，每個周期16位通用加法計數(shù)器加1或 減1。 31 n定時器2由t2mod寄存器、t2con存器、功能 存器th2、tl2、r

17、c2h、rc2l等電路構(gòu)成。 qth2、tl2構(gòu)成16位通用計數(shù)器。 qrc2h、rc2l作為16位寄存器，在自動重載模式 中rc2h、rc2l作為16位通用計數(shù)器的16位初值 寄存器 q在捕捉模式中，當引腳t2ex上出現(xiàn)下降沿跳變 時，把th2、tl2的當前值捕捉到rc2h、rc2l中 去。 32 n8.4.2 8.4.2 定時器定時器t2t2控制寄存器控制寄存器 n1.1.模式寄存器模式寄存器t2modt2mod n寄存器t2mod 用來選擇定時器2 的工作模式。其 組成如圖8-8所示。 33 啟動邊沿啟動邊沿 選擇位選擇位 外部啟動外部啟動 使能位使能位 捕獲模式捕獲模式/ /重載模式重

18、載模式 的邊沿選擇位的邊沿選擇位 預分頻使能位預分頻使能位 計數(shù)器計數(shù)器 遞增遞增/ /遞遞 減使能位減使能位 圖8-8 t2mod各位功能 34 n2.2.控制寄存器控制寄存器t2cont2con n寄存器t2con 控制定時器2 的工作模式,其各位功 能如圖8-9所示。 上溢上溢/ /下溢標志位下溢標志位 外部事件標志位外部事件標志位 展示展示t2ex引腳狀態(tài)引腳狀態(tài) 捕獲捕獲/ /重載模式選擇位重載模式選擇位 0 0：重載；：重載；1 1：捕獲：捕獲 外部使能控制位外部使能控制位 1：使能：使能t2ex引腳控制；引腳控制； 0：禁止：禁止 t2ex引腳控制；引腳控制； 啟動啟動/ /停止

19、控制位停止控制位 圖8-9 t2con各位功能 35 8.4.3 8.4.3 定時器定時器t2t2工作模式工作模式 n1.1.自動重載模式自動重載模式 n控制寄存器t2con 中的 置“0” 時，定時 器2被選擇為自動重載模式。 n該模式下，定時器2計數(shù)至溢出時，將寄存器rc2h、 rc2l中的16 位初始值重新裝入定時器的th2、tl2 寄存器中，開始新一輪計數(shù)循環(huán)。 n并置位寄存器t2con 的tf2 位表示計數(shù)溢出，從 而向cpu 發(fā)送中斷請求信號。 n溢出標志tf2 必須由程序清零。根據(jù)控制寄存器 t2mod 中dcen 控制位的設(shè)置，自動重載模式可進 一步分為兩種類型。 2/lrcp

20、 36 n1）禁止遞增/遞減計數(shù)模式 n若dcen = 0，則遞增/遞減計數(shù)選擇被禁止，此時定 時器只能遞增計數(shù)。工作原理如圖 8-10 所示。 圖8-10 t2禁止遞增/遞減計數(shù)模式 27號引 腳 使能/禁止引入外 部信號控制t2 中斷標 志位 通用16定時 器寄存器 重載值 寄存器 預分頻 使能位 37 n若exen2 = 0，置位tr2 定時器開始遞增計數(shù)， 計數(shù)至最大值ffffh 后溢出并置位tf2，同 時將寄存器rc2 中的16 位重載值重新裝入定 時器寄存器。 n重載值由軟件預先設(shè)置。新一輪計數(shù)循環(huán)開始， 定時器同上一輪計數(shù)循環(huán)一樣，從重載值開始 遞增計數(shù)。 38 n若exen2

21、= 1， 置位tr2 定時器開始遞增計數(shù)至最 大值ffffh。計數(shù)溢出或輸入引腳t2ex 的負/正跳變 （由寄存器t2mod 的位edgesel 選擇）均會引起 16 位重載，將寄存器rc2 的內(nèi)容重新裝入定時器寄 存器。 n中斷標志位： q若由溢出引起重載，溢出標志tf2置位。 q若由引腳t2ex 的負/正跳變引起重載，寄存器t2con 中的 exf2 置位。 q這兩種情況均產(chǎn)生中斷，定時器進入下一輪計數(shù)循環(huán)。 exf2 標志和tf2 一樣必須由軟件清零。 39 n允許硬件啟動時(t2rhen=1) qt2ex第一個上升沿/下降沿觸發(fā)tr2=1啟動t2; q上升沿/下降沿的選擇由t2regs

22、選擇； q如果使能外部控制（exen2=1），引腳t2ex的邊 沿跳變完成兩個任務(wù)：（由t2regs選擇上升沿/下 降沿） n啟動t2 nexf2置位 40 n2）使能遞增/遞減計數(shù)模式 n若dcen = 1，則遞增/遞減計數(shù)選擇被使能，此時定 時器可以遞增或遞減計數(shù)。工作原理如圖 8-11 所示。 圖8-11 t2使能遞增/遞減計數(shù)模式 41 n引腳t2ex 的邏輯電平為1 時 q定時器2 遞增計數(shù)，因此定時器遞增計數(shù)，計數(shù)至 最大值ffffh 后溢出并置位tf2，rc2 寄存器的 16 位重載值重新裝入定時器寄存器。 n引腳t2ex 的邏輯電平為0 時 q定時器2 遞減計數(shù)。定時器遞減計數(shù)

23、并當thl2 的 值和寄存器rc2 中的值相等時發(fā)生下溢。下溢后置 位tf2，并將值ffffh 重新載入定時器寄存器 thl2 中 42 n若允許硬件啟動t2（當t2rhen=1)時，根據(jù) t2ex輸入的是上升沿/下降沿可將t2設(shè)置為遞 增、遞減計數(shù) nt2由上升沿啟動，t2只能工作于遞增模式 nt2由下降沿啟動，t2只能工作于遞減模式 43 n2.2.捕獲模式捕獲模式 n控制寄存器t2con 中的 及exen2置位時，定 時器進入16位捕獲模式。 n此模式下，遞減計數(shù)功能必須禁止。16位計數(shù)器 始終遞增計數(shù)始終遞增計數(shù)，計數(shù)至最大值ffffh后溢出，tf2 置位并將0000h 0000h 重新載入定時器寄存器th2、tl2 中。 n溢出后tf2置位，則定時器向cpu發(fā)送中斷請求。 n捕獲模式的結(jié)構(gòu)圖如圖8-12所示。 2/lrcp 44圖8-12 t2捕獲模式結(jié)構(gòu)圖 45 n在引腳t2ex 的下降沿/上升沿（由 t2mod.edgesel 選擇），將定時器寄存器 （thl2）的值捕獲到寄存器rc2 中。如果在 計數(shù)器加1 時檢測到捕獲信號，計數(shù)器先加1 然后執(zhí)行捕獲操作，從而確?？偰懿东@到定時 計數(shù)器的最新值。執(zhí)行完捕獲操作，exf2 置 位、可用來產(chǎn)生中斷請求 46 n若允許硬件啟動t2（當t2rhen=1)時，引腳 t2ex輸入的第一個下降沿/上升沿（由 t2mod.e