第06章定時器計數(shù)器01課件

第6章 定時器/計數(shù)器

《單片機原理與應用系統(tǒng)設計》

電子工業(yè)出版社，2009.7

歐偉明何靜凌云劉劍等編著

1/6/20241本章主要內(nèi)容定時器/計數(shù)器的結構與控制定時器/計數(shù)器的4種工作方式定時器/計數(shù)器的應用舉例1/6/202426.1.189S51定時器/計數(shù)器的結構89S51單片機內(nèi)部有兩個16-bit的定時器/計數(shù)器T1和T0，受特殊功能寄存器TMOD和TCON的控制，是16-bit加1計數(shù)器。結構如圖6.1所示：1/6/20243定時器工作模式單片機芯片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖加計數(shù)，即每個機器周期使定時器/計數(shù)器（T0或T1）的數(shù)值加1直至計滿溢出。1/6/20244計數(shù)器工作模式通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對外部脈沖信號計數(shù)。當輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至0的下降沿時定時器/計數(shù)器的值加1。CPU檢測一個1至0的跳變需要兩個機器周期，故最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保某個電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時間至少是一個完整的機器周期。輸入信號波形如下圖所示。1/6/20245對輸入脈沖寬度的要求1/6/202461/6/202496.1.2定時器/計數(shù)器的控制定時器/計數(shù)器控制寄存器TCOM

特殊功能寄存器TMOD的字節(jié)地址為88H，可位尋址。TCON的格式如圖6.3所示。1/6/202410

控制寄存器TCOM各位定義TCON中的低4-bit與外部中斷有關，已在本書第5章中介紹。TF1、TF0——計數(shù)溢出標志位

當計數(shù)器作加1計數(shù)而產(chǎn)生溢出時，該位被單片機內(nèi)部硬件電路自動置“1”。使用查詢方式時，此位作為狀態(tài)位供CPU查詢，但應該注意的是，當CPU查詢有效后，應采用軟件指令及時將該位清“0”。使用中斷方式時，此位作為中斷請求標志位，CPU進入中斷服務程序后，該位由單片機內(nèi)部硬件電路自動清“0”1/6/202411

控制寄存器TCOM各位定義TR1、TR0——加1計數(shù)運行控制位

當TR1=1時，啟動定時器/計數(shù)器T1進行加1計數(shù)；TR1=0時，停止定時器/計數(shù)器T1的計數(shù)。TR0=1時，啟動定時器/計數(shù)器T0進行加1計數(shù)；TR0=0時，停止定時器/計數(shù)器T0的計數(shù)。TR1、TR0可以由軟件置“1”和清“0”。

1/6/2024126.2定時器/計數(shù)器的4種工作方式工作方式1工作方式2工作方式3工作方式01/6/2024136.2.1工作方式1當M1、M0為01時，定時器/計數(shù)器工作于工作方式1，等效邏輯結構圖如圖6.4所示（以定時器/計數(shù)器T1為例，所以TMOD.5、TMOD.4=01）。1/6/2024146.2.1工作方式11.兩種工作模式的選擇

⑴定時器工作模式（）

⑵計數(shù)器工作模式（）2.軟件控制和硬件控制的選擇

⑴軟件控制（當GATE=0時

）

⑵軟件和硬件聯(lián)合控制（當GATE=1時）1/6/2024156.2.2工作方式2當M1、M0為10時，定時器/計數(shù)器工作于工作方式2，等效邏輯結構圖如圖6.4所示（以定時器/計數(shù)器T1為例，所以TMOD.5、TMOD.4=10）。1/6/2024166.2.2工作方式21.工作方式2時，16-bit的定時器/計數(shù)器T1被拆分為兩個8-bit寄存器TH1和TL1，其中，TL1為加1計數(shù)器，TH1作為TL1的初值預置寄存器，并始終保持為初值常數(shù)。當TL1加1計數(shù)溢出時，溢出標志位TF1被硬件電路自動置“1”，同時，自動將TH1中的初值送給TL1，使TL1從初值開始重新加計數(shù)。

2.工作方式2可以省去用戶程序中重裝初值的指令執(zhí)行時間，可以相當精確地定時。1/6/2024176.2.3工作方式3工作方式3是為了增加1個附加的8-bit定時器/計數(shù)器而設置的，從而使89S51具有3個定時器/計數(shù)器。工作方式3只適用于定時器/計數(shù)器T0，定時器/計數(shù)器T1不能工作在工作方式3

。1/6/202418工作方式3下的T0

當TMOD.1、TMOD.0=11時，T0的工作方式被選為工作方式3，這時各引腳與T0的邏輯關系如圖6.7所示。

1/6/202419（a）TL0作為8-bit定時器/計數(shù)器（b）TH0作為8-bit定時器圖6.7T0工作方式3時的邏輯結構框圖1/6/202420

T0工作方式3時T1的各種工作方式1.一般情況下，當T1用作串行口波特率發(fā)生器時，T0才工作于工作方式3。2.T0處于工作方式3時，T1可設置為工作方式0、工作方式1、工作方式2，用來作為串行口的波特率發(fā)生器，以確定串行通信的速率

。

1/6/202421圖6.8T0工作方式3時T1為工作方式0的工作示意圖1/6/202422圖6.9T0工作方式3時T1為工作方式1的工作示意圖1/6/202423圖6.10T0工作方式3時T1為工作方式2的工作示意圖1/6/2024246.2.4工作方式0當M1、M0為00時，定時器/計數(shù)器工作于工作方式1，等效邏輯結構圖如圖6.11所示（以定時器/計數(shù)器T1為例，所以TMOD.5、TMOD.4=00）。1/6/202425工作方式0工作方式0與工作方式1的差別僅僅在于計數(shù)器的模不同，工作方式1為16-bit加1計數(shù)器，而工作方式0為13-bit加1計數(shù)器，由TL1的低5-bit和TH1的8-bit構成，當TL1的低5-bit計數(shù)溢出時，向TH1進位，TH1計數(shù)溢出時，將TCON中的溢出標志位置“1”。由于工作方式0是為了兼容MCS-48系列的單片機而設計的，并且其計數(shù)初值的計算比較復雜，所以在實際應用中，一般不使用工作方式0，而采用工作方式1。1/6/2024266.3定時器/計數(shù)器的應用舉例脈沖信號的產(chǎn)生脈沖寬度的測量

1/6/2024276.3.1脈沖信號的產(chǎn)生例6.1設單片機的晶振頻率為=12MHz，要求在P1.0引腳上輸出周期為2ms的方波。分析：不妨設T1處于定時器工作模式，工作方式1。周期為2ms的方波要求定時間隔為1ms，每次定時1ms時間到，就將P1.0取反。定時器的計數(shù)信號頻率為/12=1MHz，計數(shù)周期為12/=1μs，也就是說，每個機器周期定時器就計數(shù)加1，而1ms=1000μs，需計數(shù)次數(shù)為1000/（12/）=1000。由于加1計數(shù)器是向上計數(shù)，為了得到1000個計數(shù)之后的定時器溢出，必須給加1計數(shù)器賦初值65536－1000=64536=FC18H，在C51語言中相當于－1000。1/6/202428⑴匯編語言程序設計（采用中斷方式）ORG 0000H ;復位入口 AJMP START ORG 001BH ;T1溢出中斷入口 AJMP T1INT ORG 0030HSTART: MOV SP, #60H ;系統(tǒng)初始化 MOV TMOD, #10H ;設置T1工作于定時工作方式1 MOV TH1, #0FCH ;設置加1計數(shù)器的計數(shù)初值高字節(jié) MOV TL1, #18H ;設置加1計數(shù)器的計數(shù)初值低字節(jié) SETB TR1 ;啟動T1開始定時 SETB ET1 ;開T1溢出中斷 SETB EA ;開總允許中斷MAIN: AJMP MAIN ;主程序（等待T1溢出中斷）T1INT: CPL P1.0 ;T1溢出中斷服務程序 MOV TH1, #0FCH ;T1重賦初值 MOV TL1, #18H RETI1/6/2024296.3.2脈沖寬度的測量例6.2測量輸入到單片機P3.3引腳上的周期性脈沖信號的脈沖寬度。分析：由前面的介紹可知，當GATE=1時，是一種采用軟件和硬件聯(lián)合控制的方法來實現(xiàn)計數(shù)器運行與否的控制。下面以T1為例，若GATE=1，則只有當TR1=1且=1時，T1計數(shù)。利用GATE的這一功能，可測量引腳，也就是P3.3引腳上的周期性脈沖信號的脈沖寬度，其方法如圖6.12所示。1/6/202430供參考的匯編語言源程序如下:ORG 0000H ;復位入口 AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV SP, #60H ;系統(tǒng)初始化 MOV TMOD, #90H ;設置T1工作于定時工作方式1，且GATE=1 MOV TH1, #00H ;T1從0開始作加1計數(shù) MOV TL1, #00H CLR TR1 JB P3.3, $ ;等待P3.3引腳的第一個下降沿 JNB P3.3, $ ;等待P3.3引腳的第一個上升沿 SETB TR1 ;啟動T1開始定時 JB P3.3, $ ;P3.3引腳電平為高電平時，CPU等待 CLRTR1 ;P3.3引腳電平變?yōu)榈碗娖綍r停止T1的工作 LCALLDisplay ;調(diào)用顯示子程序，顯示測量結果即脈沖寬度 ……1/6/202431思考題與習題定時器/計數(shù)器處于定時器工作模式時，其計數(shù)脈沖由誰提供？定時時間與哪些因素有關？定時器/計數(shù)器處于計數(shù)器工作模式時，對外部計數(shù)脈沖頻率有何限制？如果采用的晶振頻率為6MHz，在定時器/計數(shù)器的工作方式0、工作方式1、工作方式2下，其最大的定時時間分別是多少？判斷下列說法是否正確。

⑴特殊功能寄存器SCON，與定時器/計數(shù)器的控制無關。

⑵特殊功能寄存器TCON，與定時器/計數(shù)器的控制無關。

⑶特殊功能寄存器IE，與定時器/計數(shù)器的控制無關。

⑷特殊功能寄存器TMOD，與定時器/計數(shù)器的控制無關。利用定時器/計數(shù)器T0對外部脈沖進行計數(shù)，每計數(shù)100個脈沖后，T0轉為定時器工作模式。定時1ms后，又轉為計數(shù)器工作模式，如此循環(huán)不止。假定89S51單片機的晶振頻率為6MHz，請使用工作方式1實現(xiàn)，要求編寫相應的程序。1/6/202432思考題與習題定時器/計數(shù)器的工作方式2有什么特點？適用于哪些應用場合？請編寫程序，要求使用定時器/計數(shù)器T0，采用工作方式2定時，在P1.0引腳上輸出周期為400μs，占空比為10︰1的矩形脈沖。一個定時器的定時時間有限，如何實現(xiàn)兩個定時器的串行定時，來達到較長時間定時的目