单片机――4计数器定时器

第4章定时器/计数器定时器的概念：定时器在电路结构上是计数器，当计数脉冲周期恒定时，相当于定时器。定时器/计数器的用途：利用定时器作为实时系统的定时采集、定时控制。利用计数器，与工业传感器、变送器配合，可测量转速、流量、频率等工业参数。4.1结构图4.1定时器／计数器结构框图T0、T1的使用方法通过访问SFR中的TMOD、TCON、TL0、TH0、TL1、TH1实现。1.工作方式控制寄存器——TMODTMOD的格式：字节地址为89H，不支持位寻址。TMOD的各个位的意义：8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。GATE位：门控位。GATE=1时：T0、T1是否计数受外部引脚输入电平的控制。/INT0引脚控制T0运行；/INT1引脚控制T1运行。GATE＝0时：定时器／计数器的运行不受外部输入引脚/INT0、/INT1的控制。C／*T=0:为定时器模式。内部计数器对晶振脉冲12分频后的脉冲计数，该脉冲的周期等于机器周期。即对机器周期进行计数。若选择12MHz晶振，则计数频率为1MHz，从计数值便可求得计数的时间，所以称为定时器模式；C／*T=1:设置为计数器模式.计数器对外部输入引脚T0（P3.4脚）或T1（P3.5脚）的外部脉冲（负跳变）计数，允许最高计数频率为晶振频率的1/24。M1、M0位：4种工作方式选择位。2．定时器／计数器控制寄存器TCONTCON的字节地址为88H，支持位寻址，位地址为88H～8FH，TCON的格式如下：TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0低4位与外部中断有关，将在第六章中介绍。高4位的功能如下：TF1：T1计数溢出标志位。当T1计数溢出时，由硬件置1，申请中断。进入中断服务程序后被硬件自动清0。TF0：T0计数溢出标志位。当T0计数溢出时，由硬件置1，申请中断。进入中断服务程序后被硬件自动清0。TR1：T1计数运行控制位。控制方式结合不同的工作模式讨论。TR0位：T0计数运行控制位。控制方式结合不同的工作模式讨论。4．2定时器/计数器的四种工作方式1．方式0当M1、MO为00时，定时器／计数器被选为工作方式0，这时定时器／计数器的等效框图如图4－2所示（以定时器／计数器T1为例）定时器／计数器工作在方式0时，为13位的计数器，由TL1的低5位和TH1的8位所构成。TL1低5位溢出向TH1进位，TH1计数溢出置位TCON中的溢出标志位TF1。GATE位的状态决定定时器／计数器运行控制取决于TR1一个条件还是TR1和INT1引脚这两个条件。当GATE=0时，A点（见图4－2）电位恒为1，则只要TR1被置为1，B点电位即为1，定时器／计数器被控制为允许计数，即定时器／计数器的计数控制仅由TR1的状态确定（TR1=1计数，TR1=0停止计数）。当GATE＝1时，B点电位由INT1输入电平和TR1的状态确定，当TRX=1，且/INT1＝1时，B点电平才为1，才允许定时器／计数器计数，故这种情况下计数控制由TR1和/INT1个条件控制。T0工作于方式0时的情形与T1相同。2．方式1当M1、M0为01时，定时器／计数器工作于方式1，这时定时器／计数器的等效电路如图4—3所示（以定时器／计数器T1为例）。应用举例：利用T0工作于方式1，在P1.0、P1.1输出两路相位相反、频率为50HZ、占空比为50%的方波信号。（fosc=12MHz）求T1的初值X：（65536-X）*10-6=10-2X=55536=0D8F0H算法：ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN：MOVSP，#0EFHLCALLINI_T0WAIT:JNBTF0,WAITCLRTF0MOVTH0,#0D8HMOVTL0,#0F0HCPLP1.0MOVC,P1.0CPLCMOVP1.1,CLJMPWAITINIT_T0:MOVTMOD,#01HSETBTR0RETEND3．方式2当M1、M0为10时，定时器／计数器处于工作方式2，这时定时器／计数器的等效框图如图4－4所示（以定时器T1为例）。定时器／计数器的方式2为自动恢复初值的（常数重装入）8位定时器/计数器，TL1作为8位计数器，当TL1计数溢出时，在置1溢出标志TF1的同时，还自动的将TH1中的常数送至TL1，使TL1从初值开始重新计数。这种工作方式可以省去用户软件中重装常数的程序，简化定时常数的计算方法（确定计数初值），可以相当精确的确定定时时间。应用举例：利用T0工作于方式2，设计一个精确秒表，测量精度为1毫秒(晶体振荡周期12MHz）。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031AHR1SW1VCCR2+C1SW2VCC硬件设计：软件编程：US250_BUFEQU30HMS_BUFEQU31HORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN:MOVSP,#0CFHLCALLINIT_T0M1:JNBTF0,M1CLRTF0INCUS250_BUFMOVA,US250_BUFCLRCSUBBA,#4JCM1MOVUS250_BUF,#0INCMS_BUFLJMPM1INT_T0:MOVTMOD,#0AHMOVTL0,#6MOVTH0,#6SETBTR0MOVUS25_BUF，#0MOVMS_BUF,#0RETEND4．方式3当TMOD的低2位为11时，定时器T0的工作方式被选为方式3，各引脚与TO的逻辑关系框图如图4—6所示。方式3只适用于定时器／计数器T0，将16位的T0计数器拆成两个8位，从而使MCS-51具有三个定时器／计数器。此时定时器／计数器T1只能工作于方式0、方式1、方式2，但其功能较前述的功能差，通常用来作串行口波特率产生器。方式3对T1无效。定时器／计数器T0分为两个独立的8位计数器：TL0和TH0，TL0使用T0的状态控制位C／*T，GATE、TR0、/INT0，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数方式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断源。一般情况下，当定时器T1用作串行口的波特率发生器时，定时器所数器T0才工作在方式3。当定时器T0处于工作方式3时，定时器/计数器T1可定为方式0、方式1、和方式2，作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。T0工作于方式3时，T1可选定的工作模式：1)方式0定时器T1的控制数字中M1、MO＝00时，定时器Tl作在方式0，工作示意图如图4—7（a）所示。2)方式1当定时器TI的控制字中MI、MO二01时，定时器TI的工作方式为方式1，工作示意图如图4—7（b）所示。3）方式2当定时器T1的控制字段中M1、M0＝10时，定时器T1的工作方式为方式2，工作示意图如图47（c）所示。4.3应用中的注意问题1.做计数器使用时对计数脉冲的要求(1)对频率的要求脉冲周期大于2个机器周期，脉冲频率F=FOCS*1/24脉冲高、低电平宽度=1个机器周期。说明：当定时器／计数器用作计数器时，计数脉冲来自响应的外部输入引脚T0或T1。当输入信号由1至0的跳变（即下跳变）时，计数器的值增1。每个机器周期的S5P2期间，对外部输入进行采样。如在第一个周期中采得的值为1，而在下一个周期中采得为0，则在紧跟着的再下一个周期S3P1的期间，计数器加1。由于确认一次下跳变要花两个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1／24，例如选用12MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率为500KH。对于外部输入信号的占空比并没有什么限制，但为了确保某一给定的电平在变化之前能被采样一次，则这一电平至少要保持一个机器周期。故对输入信号的基本要求如图4—8所示，图中Tcy为机器周期。（2）对波形的要求满足TTL电平要求。2.运行中读计数值应当通过软件防止出现在读数过程中，出现低8位向高8位进位问题。（3）隔离的要求提高系统的抗干扰的能力。RE_READ:MOVA，TH1MOVB，TL1CJNEA，TH1，RE_READRET第4章计数器/定时器习题1.编程确定：T0工作于方式1，对外部脉冲计数，受引脚/INT0控制；T1工作于方式2，定时器方式，不受引脚/INT0控制。2.编程实现：系统上电时，检查P1.0引脚，若引脚P1.0为高电平，则在引脚P1.1输出2000HZ方波信号；若引脚P1.0为低电平，则在引脚P1.1输出4000H方波信号；方波信号占空比为50%，系统的晶体振荡频率为12MHz。