PIC10定时器／计数器TMR.ppt

第九章 定时器计数器TMR1 前面介绍了定时器计数器TMR0的基本 概念和用途，下面介绍PIC单片机中另外一种定 时器计数器TMR1。 9.1 TMR1的特性 TMR1为16位宽，附带一个3位的分频器， 还自带一个低功耗低频的时基振荡器。TMR1的 主要用途： 类似于TMR0，用于定时和计数； 自带一个时基振荡器，可记录年、月、日、时 、分、秒，实现实时时钟RTC(real time clock); 可以与CCP模块配合使用，实现输入捕捉或输出 比较功能。 TMR1由二个8位寄存器TMR1H和TMR1L对 组成的16位定时器计数器，可以由软件读写 ，这二个寄存器都是和RAM统一编址的，地址分 别为0EH和0FH 。 TMR1H:TMR1L寄存器对，从0000H递增到 FFFFH(065535)之后再返回到0000H时，就会产 生溢出，并且将溢出中断标志位TMR1IF设置为1 。如果此时相关的中断使能位TMR1IE和GIE都 为1，就会引起CPU的中断响应。 TMR1的触发信号源可来自内部系统时钟、 外部触发信号或自带时基振荡器信号；因此即可 以工作于定时器模式，又可工作于计数器模式， 还可以用作实时时钟RTC模式； 9.2 TMR1相关的寄存器 与TMR1有关的寄存器如下表所列。这些寄 存器中的前3个的功能及其作用，在“中断系统” 中已经介绍。在此先介绍T1CON 控制寄存器。 TMRl控制寄存器T1CON TICON只用到其低6位，最高2位未用。其 各位的含义如下： l T1CKPS1T1CKPS0：分频器分频比选择位， 如表3.2所列 l T1OSCEN：TMR1自带振荡器使能位。 1=允许TMR1振荡器起振； 0=禁止TMR1振荡器起振。 l l T1SYNCT1SYNC：TMR1TMR1外部输入时钟与系统时钟同外部输入时钟与系统时钟同 步控制位。该位只有在步控制位。该位只有在TMR1TMR1工作于计数器方工作于计数器方 式式(TMR1CS=1)(TMR1CS=1)才有效：才有效： 1=TMR1外部输入时钟与系统时钟不保持同步； 0=TMR1外部输入时钟与系统时钟保持同步； 当TMR1工作于定时器方式，该位不起作用 。 lTMR1CS：时钟源选择位。 1=选择外部时钟源，即时钟信号来源于外 部引脚或者自带振荡器； 0=选择内部时钟源 lTMR1ON：TMR1使能控制位，这点不同于 TMR0。 1=启用TMR1，使TMR1进入活动状态； 0=关闭TMR1，使TMR1退出活动状态。 9.3 TMR1的电路结构 TMR1模块的内部结构如下图所示。 核心部分由TMR1H:TMR1L构成； 一个与门G1，对送入计数器的触发信号，起到 是否允许通行的控制作用。 一个信号复用器MUX1，允许触发信号来自两个 不同的路径。 同步控制逻辑，将经过外部引脚送入的触发信 号，与单片机内部的系统时钟进行同步。 3位宽的预分频器，允许选择四种不同的分频比 1:1、1:2、1:4或l:8。 在对寄存器对TMR1H:TMR1L进行写操作 时，可以使预分频器被清0。 另一个信号复用器MUX2，允许触发信号有两个 不同的来源：一个是由内部系统时钟产生的指令 周期；另一个是取自于外部引脚的触发信号或自 带振荡器。 一个施密特触发器G2，用于对来自外部引脚的触 发信号或自带振荡器产生的时钟信号进行整形。 一个由受控三态门G3构成的独立的低频低功耗晶 体振荡器，用来为TMR1提供独立于系统时钟的时 间基准信号，如图3.4所示。 只有当使能端T1OSCEN为高电平时，振 荡器才能够工作；而当T1OSCEN为低电平时， 非门G3的输出端呈现高阻状态，振荡器不能工 作，此时，工作于计数器方式的TMR1的触发信 号，从T1OSO端加入。 9.4 TMR1的工作原理 TMR1有定时器方式和计数器方式；计数 器方式又分为同步计数器方式和异步计数器方 式。TMR1的工作信号共有4种获取方式： 由内部系统时钟提供； 从RC0T1OSOT1CKI口线输入； 从RC1T1OSICCP2口线输入； 自带振荡器产生。 lTMR1的工作方式由TMR1CS确定。 当TMR1CS=0， TMR1工作于定时器方式， TMR1的16位计数器在每个指令周期到来时增 加；当TMR1CS=1，TMR1工作于计数器方式 ，TMR1的16位计数器在每个外部时钟输入的上 升沿到来时增加。 l一旦TMR1自带振荡器被使能(T1OSCEN=1)， RC1T1OSICCP2和RC0T1OSOT1CKI 引脚就自动设为专用引脚，此时TRISC方向寄 存器bit1和bit0的值将失效。 当对寄存器TMR1H或TMR1L进行赋值时 ，预分频器将会自动清0。 9.4.1 禁止TMR1工作 TMRl比TMR0多一种选择，即可以被关闭 。具体方法是，将TMRl使能位TMR1ON清0。 此时，与门G1的一只引脚被低电平封锁，因此 使得累加计数器维持静止状态。等效电路如图 3.5所示。 9.4.2 定时器工作方式 当TMR1CS=0时，TMR1工作于定时器方 式，时钟来自内部fosc4指令周期。在此情况 下，同步控制信号T1SYNC不起作用，因为， TMR1的输入信号与系统时钟总是同步的。其 等效电路如图3.6所示。这种模式常用来延时、 定时功能。 9.4.3 计数器工作方式 当TMRlCS=1，TMR1工作于计数器方式 ，时钟来源于外部引脚或自带振荡器。TMR1 累加计数器在触发信号的上升沿递增。 TMR1在计数器方式时，存在输入触发信 号与系统时钟同步的问题。图3.8所示。 控制位T1SYNC的设定，既可以选择同步 方式，也可以选择异步方式。工作于计数方式 时，TMRl的触发信号有三种获取方法： v第1种：当T1OSCEN=0时，外部触发信号从 T1OSOT1CKI引脚输入，如图3.9(a)所示； v第2种，当T1OSCEN=1时，并且振荡器外部不 接石英晶体时，外部触发信号从引脚T1OSI输入 (如图3.9(b)所示； v第3种：当T1OSCEN=1，并且振荡器外部引脚 接有石英晶体时，TMR1是通过振荡器产生的时 钟脉冲上升沿实现增量的(如图3.9(c)所示。 同步计数器工作方式 当T1SYNC=0，TMR1工作在同步方式。 此时，外部输入信号要与系统时钟脉冲在相位 上进行同步。此时假如单片机进入了睡眠模式 ，即使有外部触发信号输入，TMR1也不会增 加，因为同步逻辑电路被关闭，如下图所示。 异步计数器工作方式 当T1SYNC=1时，TMRl工作在异步方式。此 时，外部输入信号不与系统时钟脉冲相位进行同 步。此时若单片机处于睡眠模式时，计数器随着 外部触发信号所进行的增量操作不受影响，如图 3.11所示。 工作在异步计数器方式期间，对于TMR1寄 存器对的读取、写入操作应特别注意。 读取操作：当对寄存器对TMR1HTMR1L进行 读操作时，可以分两次进行。但是，在读取期间 存在TMR1的低字节向高字节产生进位的可能性 。 此时TMR1H:TMR1L可能正巧发生从00FFH到 0100H或从FFFFH到0000H之类的递增。 若TMR1H:TMR1L正好从00FFH到0100H递 增，先读TMR1H再读TMR1L，则会读到0000H 的错误结果；而先读TMR1L再读TMR1H，则会 读到01FFH的错误结果。 同理若正巧发生TMR1H:TMR1L从FFFFH 到0000H的递增，无论是先读TMR1H再读 TMR1L，或先读TMR1L再读TMRlH，都可能 会产生错误结果。也就是说，在分为两个字节 来读取TMR1时，可能会出现错误结果。下面是 一段实用程序片段，可以避免在不断运行时读 取TMR1而发生错误。 BCF INTCON, GIE ;所有中断被禁止 MOVF TMR1H, W ;读取高字节 MOVWF TMPH ;暂存到TMPH MOVF TMR1L, W ;读取低字节 MOVWF TMPL ;暂存到TMPL MOVF TMR1H, W ;读取高字节 SUBWF TMPH, W ;用第2次读取值减第1次读取值 BTFSC STATUS, Z. ;结果为0否？ GOTO CONTINUE ;是!无溢出，结果正确，结束读操作 MOVF TMR1H, W ;否!重新读取 MOVWF TMPH ;暂存到TMPH MOVF TMR1L, W ;读取低字节 MOVWF TMPL ;暂存到TMPL BSF INTCON, GIE ;放开全局中断屏蔽位 CONTINUE ;继续执行其他程序 写入操作：当对TMR1进行写操作时，如果计数器 正在递增，可能会产生一个不确定值。因此，先 让计数器停止运行，再写入所希望的值。 假如非要在TMR1不间断运行的情况下写入 ，那么，就应该首先清零TMR1L，以确保在它 向TMR1H寄存器发生溢出进位之前，有足够 长的递增距离，尽量避免溢出进位。随即装载 TMR1H寄存器，然后装载TMR1L寄存器。推 荐程序段如下： BCF INTCON, GIE ;所有中断被禁止 CLRF TMR1L ;清除低字节，确保不会发生向高字节的进位 MOVLW HI_BYTE ;取高字节给定值 MOVWF TMR1H, F ;装载高字节寄存器 MOVLW LO_BYTE ;取低字节给定值 MOVWF TMR1L, F ;装载低字节寄存器 BSF INTCON, GIE ;放开全局中断屏蔽位 CONTINUE ;继续执行其他程序 9.5 定时器计数器TMR1的应用举例 q例1 蠕动灯 l实现的功能 把演示板上的8只发光二极管D0D7，设 计为“进三步，退两步”的蠕动前进的方式依次发 光，即发光的规律是： D0D1D2D3D2D1D2D3D4D 3D2 D3D4D5+D4+.。并且在各个 状态之间切换时，插入一个l4s的延时。 硬件电路规划： 电路如图10.12所示。由RC振荡器为电路提 供系统时钟信号，其频率按4MHz计算。 硬件电路规划： 电路如图10.12所示。由RC振荡器为电路提供系统 时钟信号，其频率按4MHz计算。 软件设计思路 利用TMR1产生1/4s的延时。具体方法是，利用 中断方式和反复装载初始值的方式，将预分频器的分 频比设定为1:4。下面计算TMR1的16位寄存器的初值。 TMR1的初值 因为系统时钟为4MHZ，那么机器周期为1s。 延迟时间为14s=250,000s。 假设初值为X，则以下公式成立： 4*(65536-X)*1 s = 250,000s X= 65536- (250,000/4)= 3,036=0BDCH T1CON的控制字 要求：分频比设定为1:4，定时模式，先关闭TMR1， 则控制字为：0010 0000 = 20H。 程序流程图：主程序流程图和中断服务子程序流程图 ，分别如图3.13和图3.14所示。 PCL EQU 02H ;程序计数器低字节寄存器地址 STATUS EQU 3H ;状态寄存器地址 Z EQU 2H ;状态寄存器中的0标志位的位地址 INTCON EQU 0BH ;中断控制寄存器地址 PORTC EQU 7H ;端口C的数据寄存器地址 TRISC EQU 87H ;端口C的方向控制寄存器地址 COUNT EQU 20H ;定义一个计数器变量寄存器 RP0 EQU 5H ;状态寄存器中的页选位RP0 TMR1L EQU 0EH ;TMR1低字节寄存器地址 TMR1H EQU 0FH ;TMR1高字节寄存器地址 PIR1 EQU 0CH ;第一中断标志寄存器 PIE1 EQU 8CH ;第一中断使能寄存器 T1CON EQU 10H ;TMR1控制寄存器_ TMR1LB EQU 0DCH ;TMR1低字节寄存器初始值 TMR1HB EQU 0BH ;TMR1高字节寄存器初始值 ORG 0000H NOP GOTO MAIN ORG 0004H ;* TMR1延时子程序(1/4S)* DELAY BCF PIR1,0 ;清除TMR1溢出标志位 BCF T1CON,0 ;关闭TMR1计数器 MOVLW TMR1LB ;TMR1低字节赋初值 MOVWF TMR1L MOVLW TMR1HB ;TMR1高字节赋初值 MOVWF TMR1H MOVF COUNT,0 ;COUNT作为查表地址偏移量送W CALL READ ;调用读取显示信息子程序 MOVWF PORTC ;将查表得到的驱动码送显 INCF COUNT,1 ;计数器加1 MOVLW D40 ;表中只有40个元素，计数值只能=039 SUBWF COUNT,0 ;检查计数器=40? ;BTFSC STATUS, Z ;否!跳一步 CLRF COUNT ;是!应该回到0 RETFIE ; 中断返回 ;* * MAIN BSF STATUS, RP0 ;设置文件寄存器的体1 MOVLW 00H MOVWF TRISC BSF PIE1,0 ;开放TMR1中断使能位 BCF STATUS,RP0 ;恢复到文件寄存器的体0 MOVLW 24H ;设置控制寄存器：暂时不打开TMR1 MOVWF T1CON ;预分频器设为1:4 MOVLW 0C0H ;GIE=1,PEIE=1 MOVWF INTCON CLRF COUNT ;清0计数器(即查表索引值) MOVLW TMR1LB ;TMR1低字节赋初值 MOVWF TMR1L MOVLW TMR1HB ;TMR1高字节赋初值 MOVWF TMR1H LOOP BSF T1CON,0 ; 启动TMR1开始计数 GOTO LOOP ;等待TMR1超时溢出中断 ;*读取显示信息的查表子程序* READ ADDWF PCL,1 ;地址偏移量加当前PC值 RETLW B10000000 ;