單片機定時器和計數(shù)器

1、單片機定時器和計數(shù)器第1頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 8051單片機定時器/計數(shù)器的總體結(jié)構(gòu)圖第2頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 2、定時/計數(shù)器的基本模型 對計數(shù)脈沖可以選擇來自單片機內(nèi)部振蕩器或是由單片機引腳來的外部脈沖。 計數(shù)器的主體是一個加1計數(shù)器(其計數(shù)長度由程序設(shè)定。但不能超過16位)。 計數(shù)器是否計數(shù)由控制信號確定。 計數(shù)器溢出時(進位)，置一個溢出標志TFx并觸發(fā)中斷系統(tǒng)產(chǎn)生中斷。TFx可以由程序或是中斷服務(wù)程序復(fù)位(清0)。 第3頁，共33頁，20

2、22年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 Tx:T0的引腳(P3.4)或T1的引腳(P3.5)輸入。定時：計數(shù)脈沖內(nèi)部振蕩器12分頻后提供。計數(shù)：對由T0的引腳(P3.4)或T1的引腳(P3.5)輸入的外部脈沖進行計數(shù)。計數(shù)的最高頻率為內(nèi)部振蕩器的1/24。第4頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 3、與定時/計數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器 在MCS-51單片機中與兩個16位定時/計數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器有TH0、TL0、TH1、TL1、TMOD、TCON。下面分別簡單加以介紹：TH0、TL0：為定時/

3、計數(shù)器0(T0)16位計數(shù)器的高8位和低8位。TH1、TL1：為定時/計數(shù)器1(T1)16位計數(shù)器的高8位和低8位。TMOD：為定時/計數(shù)器0/1的運行方式控制寄存器。TCON：為定時/計數(shù)器0/1的的狀態(tài)和運行控制寄存器。第5頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD 的地址為89H,其各位的意義如圖：定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD第6頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器M1和M0為工作方式選擇。M1 M0 工作方式0 0 方式0 13位計數(shù)器；0 1

4、 方式1 16位計數(shù)器；0 0 方式2 可自動重新裝入初值的8位計數(shù)器；0 1 方式3 將定時器0分為兩個8位計數(shù)器。關(guān)閉定時器1，定時器做串行口時鐘。 第7頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器C/T：定時/計數(shù)選擇。0為定時，計數(shù)脈沖由內(nèi)部振蕩器12分頻后提供。1為計數(shù)，對由T0的引腳(P3.4)或T1的引腳(P3.5)輸入的外部脈沖進行計數(shù)。計數(shù)的最高頻率為內(nèi)部振蕩器的1/24。GATE：門控位。確定控制信號由TRx位還是由引腳控制。定時器0有0、1、2、3共四4種工作方式，定時器1只有0、1、2共三種工作方式。第8頁，共33頁，2

5、022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 定時/計數(shù)器控制寄存器TCON的地址為88H(可位尋址),其各位的意義如圖 定時控制寄存器TCON第9頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 TF1/TF0：定時器1/0溢出中斷標志位。由硬件置位，當轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時由硬件清0，也可以由軟件清0。 TR1/TR0：定時器1/0運行控制位。1為計數(shù)，0為停止。 IE1/IE0： 外部中斷1/0請求標志位。中斷時由硬件置位，當轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時由硬件清0，也可以由軟件清0。(具體用法詳見中斷系統(tǒng)) IT1/IT0

6、：外部中斷觸發(fā)方式控制位。IT1/IT0=1時為下降沿觸發(fā)中斷；IT1/IT0=0時為低電平沿觸發(fā)中斷。(具體用法詳見中斷系統(tǒng))第10頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 4、定時/計數(shù)器的工作方式 通過上面對定時/計數(shù)器方式控制寄存器TMOD的介紹，已經(jīng)知道定時/計數(shù)器T0有0、1、2、3共四種工作方式，定時器/計數(shù)器1只有0、1、2共三種工作方式。下面以T0為例對定時/計數(shù)器的四種工作方式定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)及控制詳細進行說明。第11頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 (1)、

7、方式 0 當M1M0為00時定時/計數(shù)器工作于方式0。13位計數(shù)器。定時/計數(shù)器方式0的結(jié)構(gòu)框圖(以T0為例)如圖 第12頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 第13頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 例：若單片機的振蕩器振蕩頻率fosc=12MHz,需要用定時/計數(shù)器T0工作在方式0定時500s，如何初始化T0相關(guān)的特殊功能寄存器？第14頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 解：設(shè)計數(shù)頻率為fc則fc=fosc/12M

8、Hz=1MHz設(shè)計數(shù)脈沖的周期為Tc,則Tc=1/fc=1s設(shè)定時/計數(shù)器的初值為N，則有500s =(213 N)Tc故 N=213500s/ Tc=8192500=7692將N=7692轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)TL0=N的低5位=01100B(二進制)=0CH(十六進制)TH0=N的高8位=11110000B(二進制)=0F0H(十六進制)第15頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二 計算定時/計數(shù)器的初值N及TH0、TL0后可按下列步驟編程： T0初始化程序流程 第16頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器在實際應(yīng)用時如果要

9、使用定時/計數(shù)器，應(yīng)按下列步驟進行編程：設(shè)定定時/計數(shù)器的工作方式(TMOD)。給計數(shù)器設(shè)定所需的初值(TH0、TL0、TH1、TL1)啟動計數(shù)器開始計數(shù)(TCON)開放定時/計數(shù)器中斷(如果需要的話)第17頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 (1)、方式 1 當M1M0為01時定時/計數(shù)器工作于方式0。16位計數(shù)器。定時/計數(shù)器方式0的結(jié)構(gòu)框圖(以T0為例)如圖所示。除了為16位計數(shù)器外其它與方式0完全一致，但可定時計數(shù)的范圍更大。一般編程時都采用方式1，這主要是其預(yù)置初值容易計算?？芍苯?0進制數(shù)轉(zhuǎn)換成四位十六進制數(shù)即可。 第18

10、頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 第19頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 (1)、方式 2當M1M0為10時定時/計數(shù)器工作于方式2。方式2是可以當計數(shù)器溢出時自動重新賦初值的8位定時/計數(shù)器，將TL0作為計數(shù)器，而將TH0作為存放初值的寄存器，這樣當計數(shù)器溢出使TF0置1時，由硬件將保存在TH0中的初值自動賦給TL0，這樣大大減少了讓程序查詢計數(shù)器的溢出所等待的時間。其控制信號及計數(shù)脈沖的選擇與方式0、方式1完全相同。不過就是計數(shù)器只有8位，而不是十六位。常將定時器TI

11、設(shè)定為方式2做串行口波特率發(fā)生器。第20頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 第21頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 如果在實際應(yīng)用中需要更長的定時，解決辦法有兩個：1、采用方式2的8位自動重新裝入初值加上軟件計數(shù)法；2、選用8052單片機，因為它的定時/計數(shù)器2有16位自動重新裝入初值的工作方式。方式2常用于定時控制。第22頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 (1)、方式 3當M1M0為11時定時/計數(shù)器工作于方式

12、3。僅定時/計數(shù)器0有此工作方式。當T0工作在方式3時，TH0和TL0成為兩個獨立的8位計數(shù)器?？梢钥闯鯰0使用TL0作為8位計數(shù)器，使用了T0本身的控制信號、T0的溢出標志TF0及T0自己的中斷請。TH0作為另一個8位計數(shù)器，控制信號為T1的控制位TR1，而溢出標志及中斷請求用的是T1的。當T1用作串行口波特率發(fā)生器時，T0才定義為方式3，以增加一個8位計數(shù)器。如果T0工作在方式3，T1雖可以工作在方式0，1，2，但只能用在不需要中斷控制的場合。第23頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二第24頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片

13、機定時/計數(shù)器 5、定時/計數(shù)器2 8052等單片機增加了一個16位定時/計數(shù)器T2，T2和T0、T1的作用相同，可以用于定時和對外部事件計數(shù)。且計數(shù)器的主體都是加1計數(shù)器(有些單片機如80C51FA/FB等即可以加1，也可以減1)。其T0、T1的工作原理和使用方法與8051完全一致。下面只介紹一下8052的定時/計數(shù)器T2的工作原理和使用方法 第25頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 T2有三種工作方式：捕捉方式、常數(shù)自動再裝入方式和串行口波特率發(fā)生器方式。TH2、TL2組成16位計數(shù)器，RCAP2H、RCAP2L組成16位緩沖寄存

14、器，T2CON為T2的狀態(tài)控制寄存器 。第26頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 常數(shù)自動再裝入方式：這種方式的計數(shù)脈沖可以由C/位來選擇對是振蕩器12分頻后的脈沖進行計數(shù)，還是對來自外部引腳T2(P1.0)的脈沖進行計數(shù)(負跳變時T2加1)。 TR2置1后T2從初值開始計數(shù)，計數(shù)器溢出時，將RCAP2H、RCAP2L作為初值自動裝入TH2、TL2，使T2從該初值開始重新加1，同時置位TF2，向CPU申請中斷。若T2中斷開放，則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。不開T2中斷時也可以由軟件來查詢TF2，確定T2是否溢出。 第27頁，共33頁，2022年

15、，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 第28頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 16位捕捉方式 T2的16位捕捉方式工作原理在計數(shù)脈沖的選擇上與16位常數(shù)自動再裝入方式相同，由C/位來選擇對是振蕩器12分頻后的脈沖進行計數(shù)，還是對來自外部引腳T2(P1.0) 的脈沖進行計數(shù)(負跳變時T2加1)。TR2置1后T2從初值開始計數(shù)，當計數(shù)器溢出時置位TF2。當EXEN2=1且T2EXT2EX(P1.1)有負跳變時，將當時TH2、TL2中的計數(shù)值鎖存到RCAP2H、RCAP2L中，同時置位EXF2，向CPU申請中斷。 第29頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 第30頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單片機定時/計數(shù)器 串行口波特率發(fā)生器方式當RCLK或TCLK為1時，T2為串行口波特率發(fā)生器。由RCLK、TCLK位確定是接收時鐘或發(fā)送時鐘。TR2控制波特率發(fā)生器的運行。T2為串行口波特率發(fā)生器時工作于常數(shù)自動再裝入方式，即RCAP2H、RCAP2L作為時間常數(shù)緩沖器。 第31頁，共33頁，2022年，5月20日，2點45分，星期二2.4 MCS-51單