6单片机课件

,第6章 定时器/计数器 6.1 定时器/计数器概述 6.2 定时器/计数器的四种工作方式 6.3 定时器/计数器的应用举例,6 .1 定时器/计数器概述 6.1.1 定时方法概述 1 软件定时 2硬件定时 3可编程定时器定时可编程定时器/计数器 2个可编程定时器/计数器： T0， T1,6.1.2 定时器/计数器的结构和原理 两个16位的可编程定时器/计数器，T0，T1。 两个特殊功能寄存器：方式寄存器和控制寄存器。,定时器/计数器的原理结构框图,6.1.3 定时器/计数器的定时和计数功能 定时器计数器的功能：定时和计数。 1计数功能 计数：对外部事件进行计数。 外部事件的发生以输入脉冲表示，因此计数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。 计数输入端：T0（P3.4）和T1（P3.5）。 外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加1（加法计数）。,2定时功能 实现方法：通过计数器的计数实现。 与计数功能的不同之处：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，也就是每个机器周期计数器加1。 一个机器周期=12个振荡周期， 故，计数频率为振荡频率的1/12。 若：单片机晶振6MHz，则计数频率为0.5MHz， 2微秒计数器加1.,定时器工作方式的特点： 当定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计满溢出，才可能中断CPU当前操作。 因此， 定时器/计数器是一种可编程部件。 编程：在定时器/计数器开始工作之前，CPU必须将一些命令（称为控制字）写入定时器/计数器，决定T0、T1的工作方式。,将控制字写入定时器/计数器的过程叫定时器/计数器的初始化。 初始化内容： 规定T0、T1的工作方式； 将工作方式控制字写入方式寄存器 规定T0、T1的工作状态； 将工作状态控制字写入控制寄存器 赋定时/计数初值。,6.1.4 定时器/计数器的控制寄存器和方式寄存器 1定时器控制寄存器（TCON，88H）, IE0 （IE1）外中断请求标志位 当CPU采样到 （或） 端出现有效中断请求时，此位由硬件置1。在中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件自动清零。, IT0（IT1）外中断请求信号方式控制位 IT0（IT1）=1 脉冲方式（后沿负跳有效） IT0（IT1）=0 电平方式（低电平有效） 此位由软件置1或清0。, TF0（TF1）计数溢出标志位 若有溢出，TF0（TF1）1 无溢出，TF0（TF1）0 有溢出时，当转向中断服务时，再由硬件自动清0。 TF0（TF1）的使用方式： 中断方式时，作中断请求标志位来使用， 查询方式时，作查询状态位来使用。,2. 定时器工作方式寄存器（TMOD，89H） 作用：设置两个定时器/计数器工作方式。 但TMOD寄存器不能位寻址，只能用字节传送指令设置其内容。,M1、M0工作方式选择位。可形成4种编码，对应于四种工作方式。,M1 M0,工作方式,功 能 描 述,0 0 0 1 1 0 1 1,方式 0 方式1 方式2 方式3,13位计数器 16位计数器 自动再装入8位计数器 定时器0：分成两个8位计数器 定时器1：停止计数, 定时方式或计数方式选择位 0 定时工作方式 1 计数工作方式 GATE门控位 GATE0 以运行控制位TR0（TR1）启动定时器 GATE1 以外中断请求信号 启动定时器 复位时，TMOD0。 举例如下：,设 定时器1为定时工作方式，要求由软件启动定时器1，按方式2工作。定时器0为计数方式，要求由软件启动定时器0，按方式1工作。 MOV TMOD，#25H。,6.2 定时器/计数器的四种工作方式 四种工作方式: 即方式0、方式1、方式2和方式3。 其中: 方式0、1和2下，T0和T1的工作方式相同， 方式3下，两个定时器的工作方式不同。 6.2.1 方式0 13位计数结构的工作方式。 图6-2是定时器/计数器0在工作方式0下的逻辑结构。 T1的结构和操作与T0完全相同。,图6-2 T0（或T1）方式0结构,当GATE0时， 若TR0=1，接通计数控制K，启动T0在原计数值上加1计数，直至溢出。 若TR00，则关断控制开关，停止计数。 当GATE1，且TR01时， 或门、与门全部打开，外信号电平 通过引脚 直接开启或关断定时器计数。 输入1电平时，允许计数，否则停止计数。,由于定时器/计数器以加1方式计数， 当定时器/计数器用于计数工作方式时，假定要求的计数长度为N，则应装入定时器/计数器的初值 X213N。 在方式0下，计数的长度范围为18192。,当工作于定时状态时，由于定时器/计数器是计数内部的机器周期，每个机器周期包括12个振荡周期，若晶振频率为6MHz，则： 机器周期Tp12/晶振频率12/(6106)2us 若需要的定时时间: Tc， 则需要的机器周期数NTc/Tp。 则应装入定时器/计数器的初值 X213N。 若晶振频率为6MHz，则当X8191时，具有最小的定时时间为2us； 当X0时，具有最大的定时时间为16384us。,6.3 定时器/计数器的应用举例 主要任务: 编程。 编程时应注意的问题： 1. 能正确写入控制字（即初始化定时器/计数器） 2. 会进行定时/计数初值的计算。 写入控制字的次序： 1. 把工作方式控制字写入TMOD寄存器； 2. 把定时/计数初值装入TL0、TH0（或TL1、TH1） 3. 置位TR0（或TR1）以启动计数 4. 置位ET0（或ET1）允许定时器/计数器中断（如果需要）； 5. 置位EA使CPU开放中断。,例1：设单片机晶振频率fosc6MHz，使用定时器1以方式0产生周期为500us的等宽正方波脉冲，并由P1.7输出。以查询方式完成。 （1）计算计数初值 实现正方波脉冲的方法：P1.0端以250us为周期交替输出高低电平。 则：定时时间应为250us。 若晶振为6MHz，则一个机器周期2us。 设待求的计数初值为X，则： （213X）2us250us 得：X806711111100 00011B TH1FCH， TL103H。,（2）TMOD寄存器初始化 T1在方式0下， M1M000； 定时功能，应使 0； 实现T1的运行控制，则GATE0。 所以： TMOD00H。 （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，则TR11，启动；TR10，停止。,（4）程序清单： ORG 1000H MOV TMOD，#00H ；设置T1工作方式0 MOV TH1， #0FCH ；设置计数初值 MOV TL1， #03H MOV IE， #00H ；禁止中断 SETB TR1 ；启动T1运行 SETB P1.7 ；高电平 LOOP： JB TF1， LOOP1 ；查询计数溢出 AJMP LOOP,LOOP1： MOV TH1， #0FCH ；重新设置计数初值 MOV TL1， #03H ； CLR TF1 ；计数溢出标志位清零 CPL P1.7 ；输出取反 AJMP LOOP ；重复循环 END ；程序结束,6.2.2 方式1 计数器由TH 8位和TL8位构成。 当定时器/计数器用于计数工作方式时，假定要求的计数长度为N，则应装入定时器/计数器的初值X216N。 在方式0下，计数的长度范围为165536。 当工作于定时状态时，若需要的定时时间为Tc，则需要的机器周期数NTc/Tp（Tp机器周期），则应装入定时器/计数器的初值X216N。 若晶振频率为6MHz，则当X65535时，具有最小的定时时间为2us； 当N65536时，具有最大的定时时间为131072us131ms。,图6-3 T0（或T1）方式1结构16位计数器,例2：设单片机晶振频率fosc6MHz，使用定时器1以方式1产生周期为500us的等宽正方波脉冲，并由P1.7输出。以中断方式完成。 （1）计算计数初值 设待求的计数初值为X，则： （216X）2us250us 得： X65411FFA1H， 则： TH1FFH，TL1A1H。 （2）TMOD寄存器初始化,M1M010， C/T 0， GATE0 所以： TMOD10H,（3）程序清单： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP TIMER1 ORG 1000H MAIN： MOV TMOD，#10H ；设置T1工作方式1 MOV TH1， #0FFH ；设置计数初值 MOV TL1， #A1H ； SETB EA ；开中断,SETB ET1 ；定时器1允许中断 LOOP： SETB TR1 ；定时开始 HERE： SJMP $ ；等待中断 TIMER1：MOV TH1，#0FFH ；T1中断服务程序 ；重新设置计数初值 MOV TL1， #A1H ； CPL P1.7 RETI END ；程序结束,6.2.3. 方式2 方式2具有自动重新加载功能，即自动加载计数初值。 在该工作方式下，把16位计数器分为两部分，即 以TL作计数器， 以TH作预置寄存器，初始化时把计数初值分别装入TL和TH中。 当计数溢出时，由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL重新加载，继续计数，循环重复。,当定时器/计数器用于计数工作方式时，假定要求的计数长度为N，则应装入定时器/计数器的初值X28N。 在方式0下，计数的长度范围为1256。 当工作于定时状态时，若需要的定时时间为Tc，则需要的机器周期数NTc/Tp，(Tp为机器周期)，则应装入定时器/计数器的初值X28N。 若晶振频率为6MHz，则当X255时，具有最小的定时时间为2us；当X0时，具有最大的定时时间为512us。,图6-4 T0（或T1）方式2结构8位计数器,例3：有一自动罐装药粒系统，每瓶罐装药粒100片，每满一瓶，累加器A加1操作，若满200瓶，向P1.0输出0，然后停止计数。要求用定时器1以工作方式2计数。 （1）计算计数初值 设待求的计数初值为X，则： （28X）100 得： X15638H， 则： TH138H，TL138H。 （2）TMOD寄存器初始化,M1M010， 1， GATE0 因此：TMOD60H （3）程序清单： ORG 1000H MOV TMOD，#60H ；设置T1工作方式 MOV TH1， #38H ；设置计数初值 MOV TL1， #38H,MOV A, #00H MOV IE， #00H ；禁止中断 SETB TR1 ；启动计数 CHECK：JBC TF1，LOOP ；查询计数溢出 AJMP CHECK LOOP： INC A CJNE A，#200， CHECK CLR P1.0 ；清零P1.0 CLR TR1 ；停止计数器1的运行 END ；程序结束,6.2.4方式3 前三种工作方式下，T0和T1的设置和使用是完全相同的。但是在工作方式3下，二者的设置和使用却是不同的，因此要分开介绍。 （1） 在工作方式3下，T0被拆成两个独立的8位计数器TL0和TH0。其中TL0既可以作计数使用，又可以作定时使用。 T0的各控制位、引脚和中断源，即、GATE、TR0、TF0 和T0（P3.4）引脚、 （P3.2）引脚全归它使用。 功能和操作与方式1完全相同，而且逻辑电路结构也很相似，如图6-5所示。,图6-5 T0工作方式3逻辑结构,而此时TH0只可用作简单的定时器使用。而且由于T0的控制位已被TL0独占，因此只好借用定时器/计数器1的控制位TR1和TF1，即以计数溢出去置位TF1，而定时的启动和停止则受TR1的状态控制。 由于TL0既能作定时器使用也能作计数器使用，而TH0只能作定时器使用，却不能作计数器使用。因此，在工作方式3下，定时器/计数器0可以构成两个定时器或一个定时器和一个计数器。,（2）工作方式3下的定时器/计数器1 如果T0已工作在工作方式3，则T1只能工作在方式0、1或方式2下，因为它的运行控制位TR1及计数溢出标志位TF1已被T0借用，如图6-6所示。,此时，T1通常是作为串行口的波特率发生器使用，以确定串行通信的速率。因为已经没有计数溢出标志位TF1可供使用，因此只能把计数溢出直接送给串行口。若将T1强行设置为模式3，就会使T1立即停止工作。,例4 设定时器/计数器T0工作于方式3，TL0和TH0作为两个独立的8位定时/计数器分别产生250us和500us的定时中断，使P1.1和P1.2产生500us和1000us的方波。设晶振频率为6MHz。 （1）计算计数初值 TL0的计数初值256250us/2us=13183H TH0的计数初值256500us/2us=06H 因此，TL083H，TH006H。 （2）TMOD寄存器初始化,M1M011， 0， GATE0， 同时设 T1工作于方式0 因此： TMOD03H,（3）程序清单： ORG 0000H A