第五章1单片机的定时器计数器

11信息工程学院•广播电视工程系CUC第五章第五章单片机的定时器单片机的定时器//计数器计数器石东新zz第一节第一节定时定时//计数器的结构和功能计数器的结构和功能zz第二节第二节定时器定时器//计数器的工作方式计数器的工作方式zz第三节第三节定时器定时器//计数器应用计数器应用22信息工程学院•广播电视工程系CUC一、定时方法概数述1．软件定时：执行循环程序。特点：a.时间精确，且不需外加硬件电路。b.占用CPU资源，定时时间不宜长,依靠循环程序实现。2．硬件定时：硬件电路完成。特点：a.定时功能全部由硬件电路完在，不占CPU时间。b.元件参数调节定时时间，不够灵活方便。3．可编程定时器定时：对系统时钟脉冲计数实现。通过程序设定计数值，改变计数值，也就改变了定时时间。特点：a.使用起来既灵活又方便。b.与软件定时配合，能够定时较长时间。c.采用计数方法实现定时，因此具有计数功能，可以对外来脉冲进行计数。第一节定时/计数器的结构和功能33信息工程学院•广播电视工程系CUC定时器工作过程：定时模式：定时器实质：•倒计时定时模式：•秒表计时定时模式：•闹钟响铃定时模式：单位时间的计数器（加法器或减法器）。1.设置定时时间；2.启动；3.时间到，响铃。44信息工程学院•广播电视工程系CUC二、定时器/计数器的结构和功能8051单片机内有两个可编程16位定时器/计数器，常称为定时器0和定时器1，简称为T0和T1。都是16位加法计数器的结构，即16位定时器/计数器实质上是一个加法计数器。因此既可作定时器也可作计数器。常用于定时控制、延时、外部计数和检测等。1.结构：外部控制门55信息工程学院•广播电视工程系CUC2.功能：a.定时：对机器周期进行计数，即计数脉冲来自单片机的内部。即每个机器周期产生一个计数脉冲使得计数器加1，直至计满溢出。一个机器周期＝？12MHz晶体，计数周期＝？。即每？计数器加l。从开始计数到溢出这段时间就是“定时”时间。因此，若机器周期一定，计数初值越大，则定时越？12*振荡周期1us1us短66信息工程学院•广播电视工程系CUCb.计数：对外来脉冲进行计数。T0(P3.4)和T1(P3.5)两个引脚，作为计数输入端。外部输入的脉冲在出现从1到0的负跳变时有效，计数器进行加1。计数方式下，单片机在每个机器周期的S5P2拍节时对外部计数脉冲进行采样。如果前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期采样为低电平，即为一个有效的计数脉冲。在下一机器周期的S3Pl进行计数。即采样计数脉冲是在二个机器周期进行的。因此，计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率的　1／2477信息工程学院•广播电视工程系CUCTCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01.控制寄存器TCON：（可以进行位寻址）TF1（TCON.7,8FH位）----T1溢出标志位。TF0（TCON.5,8DH位）----T0溢出标志位。TR1（TCON.6,8EH位）----T1运行控制位。0：关闭T1；1：启动T1运行。TR0（TCON.4,8CH位）----T0运行控制位。0：关闭T0；1：启动T0运行。8051设有定/计应用相关的控制器，即两个8位专用寄存器TMOD和TCON。定/计工作前，必须经过由CPU将一些命令写入定/计的初始化过程。三、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON88信息工程学院•广播电视工程系CUC2.方式寄存器TMOD：（不能进行位寻址，没有位地址）GATED7D6D5D4D3D2D1D0C/TM1M0C/TM1M0GATETMODM1M0工作方式功能说明00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2自动再装入8位计数器11方式3定时器0：分成两个8位计数器定时器1：停止其它方式计数C/T----定时器/计数器方式选择位。0：定时器；1：计数器。GATE----定时器启动外部门控位0：不用外部门，只将TR0/TR1置1来启动定时器；1：使用外部门，外部请求信号INT0/INT1（高电平）和TR0/TR1（置1）共同来启动定时器。定时计数器1定时计数器099信息工程学院•广播电视工程系CUC　1010信息工程学院•广播电视工程系CUC1、方式0（13位定时/计数器）当M1M0两位为00时，定时/计数器被选为工作方式0，其逻辑结构如图所示。控制振荡器÷12TL0低5位TF0中断T0端C/T=0C/T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)第二节定时器/计数器的工作方式1111信息工程学院•广播电视工程系CUC在方式0下，计数工作方式时，计数值的范围是：1～8192(213)定时工作方式时，定时时间的计算公式为：(213一计数初值)×晶振周期×12或(213一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则昀小定时时间为：昀大定时时间为：[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms[213–(213-1)]x2μs=2μs1212信息工程学院•广播电视工程系CUC2、方式1：（16位定时/计数器）当M1M0两位为01时，定时/计数器被选为工作方式1，其逻辑结构如图所示。控制振荡器÷12TL0(8位)TF0中断T0端C/T=0C/T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)1313信息工程学院•广播电视工程系CUC在方式1下，计数工作方式时，计数值的范围是：1～65536(216)定时工作方式时，定时时间的计算公式为：(216一计数初值)×晶振周期×12或(216一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则昀小定时时间为：昀大定时时间为：[216–(216-1)]x2μs=2μs[216–0]x2μs=131072μs=131.072ms1414信息工程学院•广播电视工程系CUC控制振荡器÷12TL0(8位)TF0中断T0端C/T=0C/T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)重新装入3、方式2（8位定时/计数器，自动重载）当M1M0两位为10时，定时/计数器被选为工作方式2，其逻辑结构如图所示。1515信息工程学院•广播电视工程系CUC在方式2下，计数工作方式时，计数值的范围是：1～256(28)定时工作方式时，定时时间的计算公式为：(28一计数初值)×晶振周期×12或(28一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则昀小定时时间为：昀大定时时间为：[28–(28-1)]x2μs=2μs[28–0]x2μs=512μs1616信息工程学院•广播电视工程系CUC控制振荡器÷12TL0(8位)TF0中断T0端C/T=0C/T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)1/12fosc1/12foscTF1中断1/12foscTR14、方式3（定时器0：分成两个8位计数器；定时器1：停止计数，因为无此方式）当M1M0两位为11时，定时/计数器被选为工作方式3，其逻辑结构如图所示。定时器T0方式3结构定时/计数器只作为定时器1717信息工程学院•广播电视工程系CUC控制振荡器÷12TL1(8位)串行口T1（P3.5)端C/T=0C/T=1TH1(8位)重新装入振荡器÷12TL18/5位T1（P3.5)端C/T=0C/T=1TH1(8位)串行口定时器T0方式3下的T1结构T1方式0或1T1方式2定时器1：此时常作为串口波特率发生器使用！1818信息工程学院•广播电视工程系CUC在方式0下，计数工作方式时，计数值的范围是：1—8192(213)定时工作方式时，定时时间的计算公式为：(213一计数初值)×晶振周期×12或(213一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则昀小定时时间为：昀大定时时间为：[213–(213-1)]x2μs=2μs[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms第三节定时/计数器应用我们编程时，通常是求计数初值1919信息工程学院•广播电视工程系CUC(1)计算计数初值：[应用举例]设单片机晶振频率Fosc＝6MHz，使用定时器1以方式0产生周期为200μs的等宽正方波脉冲，并由P1.0输出。以查询方式完成。欲产生200μs的等宽正方波脉冲，只需在P1.0端以100μs为周期交替输出高低电平即可实现，为此定时时间应为100μs。使用6MHz晶振，则一个机器周期为2μs。方式0为13位计数结构。设待求的计数初值为x，则有：(213—x)×2μs＝100μs，求解得：x＝8142(D)=1FCEH=1111111001110B=1111111001110B。低5位和高8位分别转换为十六进制数，高8位为FEH，低5位为0EH。其中高8位放入THl，即THl＝FEH；低5位放入TLl，即TL1＝0EH。(2)TMOD寄存器初始化：为把定时器／计数器1设定为方式0，则MlM0＝00；为实现定时功能，应使C／T＝0；为实现定时器／计数器1的运行控制，则GATE＝0。定时器／计数器0不用，有关位设定为0。因此TMOD寄存器应初始化为00H。(3)由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时的启动和停止：TR1＝1启动，TR1＝0停止2020信息工程学院•广播电视工程系CUC(4)程序设计MOVTMOD,#00HMOVTH1,#0FEHMOVTL1,#0EHSETBTR1LOOP1:JBCTF1,LOOP2SJMPLOOP1LOOP2:MOVTL1,#0EHMOVTH1,#0FEHCLRTF1CPLP1.0SJMPLOOP12121信息工程学院•广播电视工程系CUC在方式1下，计数工作方式时，计数值的范围是：1—65536(216)定时工作方式时，定时时间的计算公式为：(216一计数初值)×晶振周期×12或(216一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则昀小定时时间为：昀大定时时间为：[216–(216-1)]x2μs=2μs[216–0]x2μs=131072μs=131.072ms2222信息工程学院•广播电视工程系CUC[应用举例]设单片机晶振频率Fosc＝12MHz，使用定时器0以方式1产生周期为2S的等宽正方波脉冲，并由P1.0输出。以查询方式完成。(1)计算计数初值：设待求的计数初值为x，则：(216—x)×1μs＝50000μs，求解得：x＝15536D＝3CB0H。即TH0＝3CH；TL0＝B0H。(2)TMOD寄存器初始化：TMOD＝00000001B2323信息工程学院•广播电视工程系CUC(3)程序设计ATART:MOVR2,#20MOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBTR0LOOP1:JBCTF0,LOOP2SJMPLOOP1LOOP2:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHDJNZR2,LOOP1CPLP1.0MOVR2,#20SJMPLOOP12424信息工程学院•广播电视工程系CUC在方式2下，计数工作方式时，计数值的范围是：1—256(28)定时工作方式时，定时时间的计算公式为：(28一计数初值)×晶振周期×12或(28一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则昀小定时时间为：昀大定时时间为：[28–(28-1)]x2μs=2μs[28–0]x2μs=512μs2525信息工程学院•广播电视工程系CUC[应用举例1]使用定时器0以工作方式2产生100μs定时，在P1.0输出周期为200μs的连续方波。已知晶振频率fosc＝6MHz。(1)计算计数初值6MHz晶振下，一个机器周期为2μs，以TH0作重装载的预置寄存器，TL0作8位计数器，假设计数初值为x。则：(28—x)×2μs＝100μs求解得：X＝206D＝11001110B＝CEH把CEH分别装入TH0和TL0中：TH0＝C