第4章-定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

第4章定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1

4.1.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的結(jié)構(gòu)及功能

4.1.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的功能寄存器

4.1.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式

4.1.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1應(yīng)用舉例

4.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2

4.2.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的控制寄存器

4.2.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的操作模式

對(duì)于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō)，不管是獨(dú)立的定時(shí)器芯片還是單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器，大都具有以下特點(diǎn)：◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有多種工作方式，可以是計(jì)數(shù)方式，也可以是定時(shí)方式。

◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是可變的，計(jì)數(shù)的最大值也是有限的，這取決于計(jì)數(shù)器的位數(shù)。計(jì)數(shù)的最大值也就限定了定時(shí)時(shí)間的最大值。

◆在到達(dá)設(shè)定的定時(shí)或計(jì)數(shù)值時(shí)發(fā)出中斷申請(qǐng)，以便實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及功能

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1是由加法計(jì)數(shù)器、TMOD寄存器和TCON寄存器等組成，其結(jié)構(gòu)如下：4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及功能

◆

T0和T1的結(jié)構(gòu)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的T0和T1的核心是16位加法計(jì)數(shù)器，圖中用特殊功能寄存器TH0、TL0及TH1、TL1表示，它們分別為T0加法計(jì)數(shù)器和T1加法計(jì)數(shù)器的高8位和低8位。作計(jì)數(shù)器用時(shí)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)芯片引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)上的輸入脈沖計(jì)數(shù)。每輸入一個(gè)脈沖，加法計(jì)數(shù)器增加1。加法計(jì)數(shù)器溢出時(shí)可向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及功能

◆

T0和T1的結(jié)構(gòu)

作定時(shí)器用時(shí)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)單片機(jī)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖Tcy計(jì)數(shù)。由于機(jī)器周期是定值，所以對(duì)Tcy的計(jì)數(shù)就相當(dāng)于定時(shí)，如Tcy=1μs，計(jì)數(shù)值100，相當(dāng)于定時(shí)100μs。加法計(jì)數(shù)器的初值可以由程序設(shè)定，設(shè)置的初值不同，計(jì)數(shù)值或定時(shí)時(shí)間就不同。在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作過(guò)程中，加法計(jì)數(shù)器的內(nèi)容可用程序讀回CPU。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能寄存器

◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制字TMOD

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1均有4種工作方式，可通過(guò)方式控制字TMOD進(jìn)行設(shè)置，各位定義如下：

TMOD的低四位用于T0，高四位用于T1。位為定時(shí)或計(jì)數(shù)功能選擇位，位為“1”，為計(jì)數(shù)方式；位為“0”，為定時(shí)方式。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能寄存器

◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制字TMOD

M1、M0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式選擇位，其值與工作方式對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1M1M0工作方式方式說(shuō)明00013位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器01116位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器102具有自動(dòng)重裝初值功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器113兩個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T0)■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能寄存器

◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制字TMOD

GATE：門控位，用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)是否受外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的影響。如果GATE=1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的啟動(dòng)受芯片引腳INT0(P3.2)控制，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的啟動(dòng)受芯片引腳INT1(P3.3)控制；如果GATE=0，則定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與引腳INT0、INT1無(wú)關(guān)。

一般情況下GATE端為0。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能寄存器

◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCONTCON控制寄存器各位定義如下：

TR0(TR1)：T0(T1)運(yùn)行控制位。當(dāng)TR0(TR1)=1時(shí)啟動(dòng)T0(T1)；TR0(TR1)=0時(shí)關(guān)閉T0(T1)。該位由軟件進(jìn)行設(shè)置。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能寄存器

◆定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCONTCON控制寄存器各位定義如下：TF0(TF1)：T0(T1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)T0(T1)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，由硬件置位，并在允許中斷的情況下，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件自動(dòng)將該位清零（也可用軟件清除）。

TCON的低四位與外部中斷有關(guān)。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0

當(dāng)M1M0=00時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式0下，構(gòu)成13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（8位計(jì)數(shù)器帶32分頻的預(yù)分頻器）。其邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0THx是高8位加法計(jì)數(shù)器，TLx是低5位加法計(jì)數(shù)器，TLx的高3位未用。TLx加法計(jì)數(shù)溢出時(shí)向THx進(jìn)位，THx加法計(jì)數(shù)溢出時(shí)置位TFx，最大計(jì)數(shù)值為213?？捎贸绦?qū)?～8191(213-1)的某一數(shù)送入THx、TLx作為初值。THx、TLx從初值開始加法計(jì)數(shù)，直至溢出。所以初值不同，定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值不同。

必須注意的是：加法計(jì)數(shù)器THx溢出后，必須用程序重新對(duì)THx、TLx設(shè)置初值，否則下一次THx、TLx將從0開始重新計(jì)數(shù)。（重寫初值）4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0

如果C/T=1，圖中開關(guān)S1自動(dòng)地接到下面，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)Tx（x=1,2）引腳上的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值由下式確定：式中：N為計(jì)數(shù)值，x是THx、TLx的初值。x值為8191時(shí)計(jì)數(shù)值最小，其值為1；當(dāng)x值為0時(shí)計(jì)數(shù)值最大，其值為8192，即計(jì)數(shù)范圍為1～8192。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣Tx腳的輸入信號(hào)，若前一個(gè)機(jī)器周期的采樣值為“1”，下一個(gè)機(jī)器周期的采樣值為“0”，則計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1。由于識(shí)別一個(gè)高電平到低電平的跳變需兩個(gè)機(jī)器周期，所以對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖的頻率應(yīng)小于fosc/24，且高電平與低電平的延續(xù)時(shí)間均不得小于1個(gè)機(jī)器周期。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0

當(dāng)C/T=0時(shí)為定時(shí)方式，開關(guān)S1自動(dòng)地接到上面，加法計(jì)數(shù)器對(duì)機(jī)器周期脈沖Tcy計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期TLx加1。定時(shí)時(shí)間由下式確定：式中：Tcy為單片機(jī)的機(jī)器周期。如果振蕩頻率fosc=12MHz，則Tcy=1μs，定時(shí)范圍為1～8192μs。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)或停止由TRx控制。

當(dāng)GATE為“0”時(shí)，只要用軟件置TRx=1，開關(guān)S2閉合，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器就開始工作；當(dāng)TRx=0時(shí)，S2打開，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器停止工作。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式0

當(dāng)GATE=1時(shí)為門控方式。此時(shí)，僅當(dāng)TRx=1且INTx引腳上出現(xiàn)高電平(即無(wú)外部中斷請(qǐng)求信號(hào))，S2才閉合，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器開始工作。如果INTx引腳上出現(xiàn)低電平(即有外部中斷請(qǐng)求信號(hào))，則停止工作。所以，門控方式下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)受外部中斷請(qǐng)求的影響，可用來(lái)測(cè)量INTx引腳上出現(xiàn)正脈沖的寬度。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式1

當(dāng)M1M0=01

時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式1下，構(gòu)成16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。其邏輯結(jié)構(gòu)圖如下所示。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式1THx、TLx都是8位加法計(jì)數(shù)器。在方式1時(shí)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值由下式確定：

所以計(jì)數(shù)范圍為1～65536。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由下式確定：如果fosc=12MHz，則Tcy=1μs，定時(shí)范圍為1～65536μs。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式2

當(dāng)M1M0=10時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式2下，為自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式2

在方式2下，TLx作為8位加法計(jì)數(shù)器使用，THx作為初值寄存器使用，THx、TLx的初值由程序設(shè)定。當(dāng)TLx

計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅置為TFx，而且自動(dòng)發(fā)出重裝信號(hào)，使三態(tài)門打開，將THx中的初值自動(dòng)送至TLx，并從初值開始重新計(jì)數(shù)。重裝初值后，THx中的值保持不變，除非用程序重新給THx賦值。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式2

在方式2時(shí)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值由下式確定：

所以計(jì)數(shù)范圍為1～256。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由下式確定：如果fosc=12MHz，則Tcy=1μs，定時(shí)范圍為1～256μs。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式3

當(dāng)M1M0=11時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式3下，構(gòu)成兩個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。其邏輯結(jié)構(gòu)圖如下所示。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式3

工作方式3只適用于T0。當(dāng)T0工作于方式3時(shí)，TH0和TL0被分為2個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。其中TL0既可以是定時(shí)器，也可以是計(jì)數(shù)器；TH0只能用于定時(shí)器使用，并且占用了T1的兩個(gè)控制信號(hào)TR1和TF1。在這種情況下，T1雖然仍可工作于方式0、1、2，但是不能采用中斷方式。此時(shí)通常將T1用作串行口的波特率發(fā)生器。由于T1無(wú)方式3，若強(qiáng)行將其設(shè)置為工作方式3，相當(dāng)于令其停止工作。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式3

在方式3下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)、計(jì)數(shù)范圍和定時(shí)/計(jì)數(shù)值的確定與方式2相同。計(jì)數(shù)值確定如下：

所以計(jì)數(shù)范圍為1～256。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間可由下式確定：4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和使用

◆初始化。包括工作方式字TMOD設(shè)定、初值設(shè)定?！魡?dòng)定時(shí)器（置位TRx）?！粢绯鎏幚恚═Fx=1）。中斷方式或查詢方式。在中斷方式下，CPU響應(yīng)中斷時(shí)會(huì)由硬件自動(dòng)復(fù)位TFx，查詢方式下需要用軟件復(fù)位。

注意：為實(shí)現(xiàn)“定時(shí)處理”某任務(wù)或事件，CPU響應(yīng)中斷后應(yīng)該重寫定時(shí)器初值，否則定時(shí)器將由0值開始計(jì)數(shù)。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■例4-1：設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz，試編程從I/O端口P1.2輸出周期為5ms的方波（脈沖序列）。分析：當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz時(shí)，若選用T0工作于方式0下，則最大定時(shí)時(shí)間為213=8192μs，滿足周期5ms的要求；同樣，若T0也可

工作于方式1下，則最大定時(shí)時(shí)間為216=65536μs，亦可滿足周期5ms的要求。方波脈寬為2.5ms=2500μs，工作于方式1時(shí)有：可知：定時(shí)器T0初值為5692，方式0下用到了TH0的8位和TL0的低5位，即：TH0=0B1H，TL0=1CH。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■例4-1：C51程序如下。

#include<reg52.h>

sbitp1_2=P1^2;voidmain(){TMOD=0x00;TH0=0xb1;TL0=0x1c;TR0=1;while(1);{while(TF0==0);//等待定時(shí)器0溢出（程序查詢方式）TF0=0;p1_2=!p1_2;TH0=0xb1;//重寫定時(shí)器初值TL0=0c1c;}}4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■例4-2：利用定時(shí)器T0測(cè)量脈沖寬度。設(shè)脈沖從P3.2引腳輸入，單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz。要求將該脈沖寬度值存入變量pul_width中。分析：當(dāng)定時(shí)器工作于方式0時(shí)，利用門控位GATE可以測(cè)量外部脈沖寬度。方法：令GATE=1，然后軟件置位TR0（或TR1），這時(shí)當(dāng)INT0（或INT1）為“1”時(shí)（外部脈沖上升沿），就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)定時(shí)器；當(dāng)INT0（或INT1）為“0”時(shí)（外部脈沖下降沿），會(huì)關(guān)閉定時(shí)器。因此，此時(shí)定時(shí)器的計(jì)數(shù)值就等同于外部輸入脈沖的寬度。4.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1■例4-2：C51