单片机第06章定时计数器课件.ppt
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1、2第第6章章定时器计数器定时器计数器沈阳航空航天大学沈阳航空航天大学2本讲课程主要内容本讲课程主要内容(1)定时)定时/计数器的基本概念计数器的基本概念(2)定时)定时/计数器的编程方法计数器的编程方法(3)定时)定时/计数器编程举例计数器编程举例3定时器定时器/计数器计数器两个两个16位定时位定时/计数器计数器存放初值的存放初值的SFRT0:TH0、TL0T1:TH1、TL1其它相关的其它相关的SFR:TMOD(工作方式控制寄存器)(工作方式控制寄存器)TCON(控制寄存器)(控制寄存器)定时功能时,每个机器周期定时器加定时功能时,每个机器周期定时器加1计数功能时,在外部相应输入脚(计数功能
2、时,在外部相应输入脚(T0和和T1)产生)产生下降沿,计数器加下降沿,计数器加1。46.1 定时计数器的结构框图定时计数器的结构框图6.2 定时器的控制字定时器的控制字工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMOD(89H)GATEC/TM1 M0 GATE C/T M1 M0注意:注意:TMOD不能位寻址不能位寻址控制寄存器控制寄存器TCON(88H)TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0复位后两个寄存器的状态均为复位后两个寄存器的状态均为00H。566.2.1 TMOD:工作方式控制寄存器:工作方式控制寄存器GATE:门控位:门控位GATE1,T0、T1是否工作受外部
3、引脚输入电平的控制,是否工作受外部引脚输入电平的控制,INT0引脚控制引脚控制T0运行,运行,INT1引脚控制引脚控制T1运行。运行。可用于测量在可用于测量在INT0或或INT1引脚出现的正脉冲的宽度。引脚出现的正脉冲的宽度。GATE=0,定时,定时/计数器的运行不受外部引脚计数器的运行不受外部引脚INT0或或INT1的控制。的控制。C/T位:计数器模式和定时器模式的选择位位:计数器模式和定时器模式的选择位C/T=0,为定时器模式。内部计数器对晶振频率,为定时器模式。内部计数器对晶振频率12分频后的脉冲分频后的脉冲计数(该脉冲的周期等于机器周期),每个周期计数值加计数(该脉冲的周期等于机器周期
4、),每个周期计数值加1。若若选择选择12MHz晶振,则计数频率为晶振,则计数频率为1MHz。从计数值便可求得计数从计数值便可求得计数的时间,所以称为定时器模式;的时间,所以称为定时器模式;C/T=1,设置为计数器模式,计数器对由引脚,设置为计数器模式,计数器对由引脚T0(P3.4脚)或脚)或T1(P3.5脚)输入的外部脉冲(负跳变)计数,脚)输入的外部脉冲(负跳变)计数,允许最高计数频率允许最高计数频率为晶振频率的为晶振频率的1/24。7工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMODM1、M0工作方式选择位工作方式选择位86.2.2 定时定时/计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCONTF1位:位
5、:T1计数溢出标志位。当计数溢出标志位。当T1计数溢出时,由硬件置计数溢出时,由硬件置1,申请中断。,申请中断。进入中断服务程序后被硬件自动清进入中断服务程序后被硬件自动清0。TR1位:位:T1计数运行控制位。由软件置计数运行控制位。由软件置1或清或清0。当。当GATE位(位(TMOD.7)0时,若时,若TR1=1,允许,允许T1计数;计数;TR1=0时,时,禁止禁止T1计数。当计数。当GATE位位=1时,时,TR11且且INT1=1时,时,允许允许T1计数。计数。TF0位:位:T0计数溢出标志位,功能同计数溢出标志位,功能同TF1。TR0位:位:T0计数运行控制位,由软件置计数运行控制位,由
6、软件置1或清或清0。当。当GATE位(位(TMOD.3)0时,若时,若TR0=1,允许,允许T0计数;计数;TR0=0时,时,禁止禁止T0计数。当计数。当GATE位位=1时,时,TR01且且INT0=1时,允许时,允许T0计数。计数。96.3 定时定时/计数器的计数器的4种工作方式种工作方式方式方式0、方式、方式1(13位、位、16位定时计数方式)位定时计数方式)T1工作于方式工作于方式0的等效框图(的等效框图(M1M0=00、01)GATE=0、A=1、TR1=1GATE=1、INT1=1、TR1=1。注意定时器初值与定时时间的不同注意定时器初值与定时时间的不同106.3.1 方式方式0、方
7、式、方式1的说明的说明定时定时/计数器计数器T1工作在方式工作在方式0时,为时,为13位的计数器,由位的计数器,由TL1的低的低5位和位和TH1的的8位所构成。位所构成。TL1低低5位溢出向位溢出向TH1进位,进位,TH1计数溢出置位计数溢出置位TCON中的溢出标志位中的溢出标志位TF1。GATE位的状态决定定时位的状态决定定时/计数器运行控制取决于计数器运行控制取决于TR1一个一个条件还是条件还是TR1和和INT1引脚这两个条件。引脚这两个条件。当当GATE=0时时,A点电位恒为点电位恒为1,则只要,则只要TR1被置为被置为1,B点点电位即为电位即为1,定时,定时/计数器被控制为允许计数计数
8、器被控制为允许计数(定时定时/计数器计数器的计数控制仅由的计数控制仅由TR1的状态确定的状态确定,TR1=1计数,计数,TR1=0停停止计数止计数)。当当GATE=1时,时,B点电位由点电位由INT1输入的电平和输入的电平和TR1的状的状 态态确定,当确定,当TR1=1,且,且INT1=1时,时,B点电平才为点电平才为1,才允许,才允许定时器定时器/计数器计数计数器计数(计数控制由计数控制由TR1和和INT1二个条件控制二个条件控制)。方式方式1时,时,TL1的的8位都参与计数,因而属于位都参与计数,因而属于16位位定时定时/计数计数器。其控制方式,等效电路与方式器。其控制方式,等效电路与方式
9、0完全完全相同。相同。116.3.2 方式方式2(常数自动重装入常数自动重装入)T1工作于方式工作于方式2的等效图的等效图12方式方式2的说明的说明TL1作为计数器,当作为计数器,当TL1计数溢出时,在计数溢出时,在置置1溢出标志溢出标志TF1的同的同时,还自动的将时,还自动的将TH1中的常数送至中的常数送至TL1,使使TL1从初值开始重从初值开始重新计数。新计数。13这种工作方式可以省去用户软件中重装常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值),可以相当精确的确定定时时间。例
10、如:波特率发生器例如:波特率发生器146.3.3 方式方式3(T0具有)具有)T0工作于方式工作于方式3时,分为时,分为2个独立的个独立的8位计位计数器:数器:TL0、TH0。TL0使用使用T0的状态控制位的状态控制位C/T,GATE,TR0,INT0,而,而TH0被固定为一个被固定为一个8位定时器位定时器(不能作外部计数方式),并使用定时器(不能作外部计数方式),并使用定时器T1的的状态控制位状态控制位TR1和和TF1,同时占用定时器,同时占用定时器T1的的中断源。中断源。此时,定时此时,定时/计数器计数器T1可为方式可为方式0、方式、方式1和方式和方式2,作为串行口的波特率发生器。,作为串
11、行口的波特率发生器。15工作于方式工作于方式3的的T016T0工作于方式工作于方式3时的时的T117定时器的工作方式(总结)定时器的工作方式(总结)方式方式0:13位定时计数器位定时计数器 注意:注意:TLx的低的低5位和位和THx共同组成共同组成方式方式1:16位定时计数器位定时计数器方式方式2:自动重装入的自动重装入的8位定时计数器位定时计数器 溢出后溢出后TFx=1,同时由,同时由THxTLx方式方式3:T0成为两个独立的成为两个独立的8位计数器位计数器 TL0作为定时计数器;作为定时计数器;TH0仅作定时器用仅作定时器用 TL0的控制用原的控制用原T0的,的,TH0占用原占用原T1的控
12、制位的控制位TR1和和TF1,同,同时占用定时器时占用定时器T1的中断源的中断源 此时,此时,T1可工作于方式可工作于方式02,溢出时送串行口,经常作为串,溢出时送串行口,经常作为串行口波特率发生器行口波特率发生器186.4 定时定时/计数器的输入信号计数器的输入信号工作于定时器方式:工作于定时器方式:对内部时钟信号计数,内部时钟信对内部时钟信号计数,内部时钟信号的频率为时钟振荡频率的号的频率为时钟振荡频率的1/12,即每个机器周期计数值,即每个机器周期计数值加加1。例:采用例:采用12MHz频率的晶体时,每频率的晶体时,每1微微秒计数值将加秒计数值将加1。由于定时的精度决定于输入脉冲的周期,
13、因此由于定时的精度决定于输入脉冲的周期,因此当需要高分辨率的定时时,应尽量选用频率较高的晶当需要高分辨率的定时时,应尽量选用频率较高的晶体(体(MCS51最高为最高为12MHz)。)。19定时定时/计数器的输入信号计数器的输入信号工作于计数器方式:当定时工作于计数器方式:当定时/计数器用作计数器时,计数脉计数器用作计数器时,计数脉冲来自外部输入引脚冲来自外部输入引脚T0或或T1。当输入信号产生由。当输入信号产生由1至至0的跳变(即下跳变)时,计数器的值增的跳变(即下跳变)时,计数器的值增1。需要注意:每个机器周期的需要注意:每个机器周期的S5P2期间,对外部输入进行采期间,对外部输入进行采样。
14、如在第一个周期中采得的值为样。如在第一个周期中采得的值为1,而在下一个周期,而在下一个周期中采得的值为中采得的值为0,则计数器加,则计数器加1。由于确认一次下跳变至。由于确认一次下跳变至少要用两个机器周期,即少要用两个机器周期,即24个振荡周期,因此外部输入个振荡周期,因此外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1/24,同时输入,同时输入信号的高、低电平保持一个机器周期以上。信号的高、低电平保持一个机器周期以上。例如:选用例如:选用6MHz频率的晶体,允许输入的脉冲频率为频率的晶体,允许输入的脉冲频率为 250kHz;如果选用如果选用12MHz频率的晶体,
15、则可输入频率的晶体,则可输入500kHz的外部脉冲的外部脉冲。20定时定时/计数器的输入信号计数器的输入信号理想的计数器输入信号:脉冲信号的高、低电平至理想的计数器输入信号:脉冲信号的高、低电平至少要各保持一个机器周期以上,确保电平在变化之少要各保持一个机器周期以上,确保电平在变化之前能被采样一次。前能被采样一次。216.5 定时器定时器/计数器的编程计数器的编程初始化初始化1 根据要求给方式寄存器根据要求给方式寄存器TMOD送一个方式控制送一个方式控制字,以设定定时器的工作方式;字,以设定定时器的工作方式;2 根据需要给根据需要给TH和和TL选送初值,以确定需要的选送初值,以确定需要的定时时
16、间或计数的初值;定时时间或计数的初值;3 根据需要给中断允许寄存器根据需要给中断允许寄存器IE送中断控制字,送中断控制字,以开放相应的中断和设定中断优先级;以开放相应的中断和设定中断优先级;也可用查询方式来响应定时器。也可用查询方式来响应定时器。4 给给TCON送命令字以启动或禁止定时送命令字以启动或禁止定时/计数器的计数器的运行。运行。22定时器定时器/计数器的编程计数器的编程6.5.1 初值的计算初值的计算计数器初值计数器初值:设计数模值为设计数模值为M,所需的计数值为,所需的计数值为C,计数初值设,计数初值设定为定为TC,则:,则:TC=M-C (M=213,216,28)定时器初值定时
17、器初值:定时器的模值为定时器的模值为M,需要的定时时间为,需要的定时时间为T,定时器定时器的初值的初值TC为:为:TC=M-T/t机器周期机器周期23几种工作方式的最大定时时间几种工作方式的最大定时时间若定时器初值为若定时器初值为0,则定时时间为最大,设,则定时时间为最大,设fOSC=12MHz,几种工作方式下的最大定时,几种工作方式下的最大定时时间为:时间为:方式方式0:TMAX=8.192ms;方式方式1:TMAX=65.536ms;方式方式2、3:TMAX=0.256ms;24初值的计算:初值的计算:fOSC=12MHz,试计算定时时间试计算定时时间2ms所需的定时器所需的定时器的初值的
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