第六課-定時(shí)器

第6章定時(shí)器/計(jì)數(shù)器6.189C52的定時(shí)/計(jì)數(shù)器

實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，比較方便的辦法是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。也可以采用下面三種方法：軟件定時(shí)：軟件定時(shí)不占用硬件資源，但占用了CPU時(shí)間，降低了CPU的利用率。采用時(shí)基電路定時(shí)：例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。但在硬件連接好以后，定時(shí)值與定時(shí)范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改，即不可編程。采用可編程芯片定時(shí)：這種定時(shí)芯片的定時(shí)值及定時(shí)范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時(shí)功能強(qiáng)，使用靈活。在單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器不夠用時(shí)，可以考慮進(jìn)行擴(kuò)展。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊的基本用途常用于測量時(shí)間、速度、頻率、脈寬，提供定時(shí)脈沖信號，還能為編程人員提供準(zhǔn)確定時(shí)AT89C52中有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器26.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本用途6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的結(jié)構(gòu)和工作原理

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1工作原理相關(guān)的特殊功能寄存器四種工作模式相關(guān)仿真實(shí)例6.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理

一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。

二、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理

加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。

可見，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。

設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t

。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2s。

三、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)1、工作寄存器：T0、T1為16位

T0分為：TH0（高8位），TL0（低8位）T1分為：TH1（高8位），TL1（低8位）例：向T0送0FEDHMOVTH0，#0FHMOVTL0，#0EDH

2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制

89C52單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動(dòng)和中斷申請。1）工作方式寄存器TMOD（*）

工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：GATE：門控位。GATE＝0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；GATA＝1時(shí)，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即GATE表示/INT0，/INT1是否參與對T1，T0進(jìn)行控制。

:定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。＝0為定時(shí)模式；=1為計(jì)數(shù)模式。M1M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進(jìn)行設(shè)置。TMOD不能進(jìn)行位尋址。系統(tǒng)復(fù)位后為0例：設(shè)置T1為軟件啟動(dòng)，為定時(shí)器工作方式，選擇操作模式2，T0為計(jì)數(shù)方式，軟件啟動(dòng)，選擇操作模式1TMOD各位為：00100101即25HMOVTMOD，#25H或MOV89H，#25H

3、控制寄存器TCON

TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請。它可進(jìn)行位尋址，復(fù)位后為0。TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)，T1開始工作；TR1置0時(shí)，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運(yùn)行控制位，其功能與TR1類同。

6.3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式

一、方式0

方式0為13位計(jì)數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0溢出時(shí)，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求。

二、方式1方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計(jì)數(shù)器。

三、方式2方式2為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。

工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。

四、方式3方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，定時(shí)器T1處于方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)。

工作方式3將T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0

。

6.4T0，T1編程時(shí)應(yīng)注意的問題一、初始化1、將工作方式控制字寫入TMOD（確定工作方式，操作方式，啟動(dòng)控制方式）例：T1為16位，/INT1不參與控制，T1為定時(shí)器。控制字：00010000MOVTMOD，#10H2、將定時(shí)或計(jì)數(shù)初值寫入THi，TLi中（16位計(jì)數(shù)初值須分兩次寫入對應(yīng)的計(jì)數(shù)器）例：MOVTH1，#55HMOVTL1，#00H3、置ET1/ET0允許T1/T0申請中斷

例：SETBET0；允許T0中斷4、置EA，CPU對所有中斷開放SETBEA5、啟動(dòng)T1或T0（*）

SETBTR1SETBTR0二、初值計(jì)算T0,T1選擇不同的工作方式，不同的操作方式，其初值均不相同。設(shè)最大計(jì)數(shù)值為M，則各方式下的M值為：方式0：M=213=8192方式1：M=216=65536方式2：M=28=256方式3：M=256（T0分為TH0和TL0，其M均為256）設(shè)計(jì)數(shù)初值為X，則X=M-計(jì)數(shù)值1、計(jì)數(shù)工作方式

脈沖由外部引入，對外部脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值根據(jù)要求確定。計(jì)數(shù)初值X=M-計(jì)數(shù)值例：某工序要求對外部脈沖信號計(jì)100次X=M-100

若為方式2，則X=256-100=1562、定時(shí)工作方式（*）

計(jì)數(shù)脈沖由內(nèi)部供給（相當(dāng)于對機(jī)器周期計(jì)數(shù)），計(jì)數(shù)脈沖頻率fcont=晶振頻率fosc/12所以：計(jì)數(shù)周期T=12/fosc，即每個(gè)脈沖的時(shí)間為12/fosc若要求的定時(shí)時(shí)間為t，則此時(shí)計(jì)數(shù)初值X=M-t/T=M-t/（12/fosc）=M-t*fosc/12例：設(shè)T0為計(jì)數(shù)器，以方式2工作，外界發(fā)生一次事件，溢出中斷；T1作為定時(shí)器，以操作方式1工作，定時(shí)時(shí)間為1ms（即延時(shí)1ms后就申請中斷），晶振頻率為6MHZ，計(jì)算T0，T1的計(jì)數(shù)初值。解：T0：計(jì)數(shù)器，方式2，X0=256-1=255=FFHT1：定時(shí)器，方式1，1msX1=65536-1ms*6*106/12 =65536-1*103/2=65536-500=65036=FE0CH三、初始化舉例（*）設(shè)T1為定時(shí)工作方式，定時(shí)50ms，選擇方式1，允許中斷，軟啟動(dòng)； T0為計(jì)數(shù)工作方式，對外部脈沖計(jì)數(shù)10次，硬啟動(dòng)，禁止中斷，選擇工作方式2； fosc=6MHZ解：T0：X0=256-10=246=F6H T1：X1=65536-50ms*6M/12 =65536-25000 =40536=9E58HTMOD=00011110=1EH初始化程序如下： MOVTMOD,#1EH MOVTH0,#0F6H MOVTL0,#0F6H MOVTH1,#9EH MOVTL1,#58H MOVIE,#88H SETBTR0; 要等到/INT0=1時(shí)方可真正啟動(dòng) SETBTR16.5定時(shí)器的操作方式及應(yīng)用1、方式0及應(yīng)用（僅用了TH和TL的低5位）（*）例：選用T0，操作方式0，用于定時(shí)，由P1.0輸出周期為1ms的方波，設(shè)fosc=6MHZ解：定時(shí)時(shí)間為500μs

初始值X0=8192-t*fosc/12=8192-250 =7942=1F06H

但由于是13為定時(shí)器，TL0的高3位未用，則填入0，所以X0的實(shí)際值為F806H

ORG8000H MOVTMOD,#00H MOVTL0,#06H MOVTH0,#0F8H SETBTR0;啟動(dòng)T0，該程序未涉及中斷，所以可以不用設(shè)置IELP1:JBCTF0,LP2;TF0只有在申請中斷被響應(yīng)后才會自動(dòng)清0，這里不涉及中斷，所以人工清0 AJMPLP1LP2:MOVTL0,#06H MOVTH0,#0F8H CPLP1.0 SJMPLP12、方式1及應(yīng)用（16位）設(shè)單片機(jī)的fosc=12MHZ，要求在P1.0腳上輸出周期為2ms的方波解：定時(shí)間隔為1ms，每次時(shí)間到時(shí)，P1.0取反。 機(jī)器周期為1μs，所以需計(jì)1000次

初值X=65536-1000

采用定時(shí)器0的方式1編程，采用中斷方式。 #include<reg51.h> sbitp1_0=p1^0; voidtimer0(void)interrupt1using1 {p1_0=!p1_0; TH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256; } voidmain(void) {TMOD=0x01;

p1_0=0;TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256; ET0=1; EA=1; TR0=1; do{}while(1);}

3、方式2及應(yīng)用（如：用于外部中斷擴(kuò)展）

擴(kuò)展方法是，將定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為滿程，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部計(jì)數(shù)引腳。從該引腳輸入一個(gè)下降沿信號，計(jì)數(shù)器加1后便產(chǎn)生定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷。即實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的外部中斷請求。例如，利用T0擴(kuò)展一個(gè)外部中斷源。將T0設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，按方式2工作，TH0、TL0的初值均為0FFH，T0允許中斷，CPU開放中斷。其初始化程序如下：

MOVTMOD，#06H；置T0為計(jì)數(shù)器方式2MOVTL0，#0FFH；置計(jì)數(shù)初值

MOVTH0，#0FFHSETBTR0；啟動(dòng)T0工作

SETBET0；允許T0中斷

SETBEA；CPU開中斷4、方式3及應(yīng)用（僅T0有此方式，T1沒有）1）結(jié)構(gòu)（*）T0：TH0（8位）只用作簡單的內(nèi)部定時(shí)器功能，使用原T1的TR1和TF1，占用了T1的中斷源。TH0的啟動(dòng)