8051定时计数器.ppt

单片机原理与接口应用 8051定时 计数器 华中科技大学光电子工程系 MCS 51 一 8051定时 计数器概述 8051单片机片内有二个十六位定时器 计数器 定时器0 T0 和定时器1 T1 都有定时或事件计数的功能 可用于定时控制 延时 对外部事件计数和检测等场合 2个16位定时器实际上都是16位加1计数器 T0由2个8位持殊功能寄存器TH0和TL0构成 T1由TH1和TL1构成 每个定时器都可由软件设置为定时工作方式或计数工作方式 这些功能都由特殊功能寄存器TMOD设置和TCON所控制 1 定时工作方式 设置为定时工作方式时 定时器计数的脉冲是由8051片内振荡器输出经12分频后产生的 每个机器周期使定时器 T0或T1 的数值加1直至计计数满产生溢出 如 当8051采用12MHz晶体时 每个机器周期为1 s 计数额率为1MHz 2 计数工作方式 设置为计数工作方式时 通过引脚T0 P3 4 和T1 P3 5 对外部脉冲信号计数 当输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时 定时器的值加1 在每个机器周期的S5P2期间采样T0和T1的输入电平 若前一个机器周期采样值为1 下一个机器周期采样值为0 则计数器加1 此后的机器周期S3P1期间 新的数值装入计数器 检测一个1至0的跳变需要二个机器周期 故最高计数频率为振荡频率的二十四分之一 输入脉冲信号的基本要求 虽然对输入信号的占空比无特殊要求 但为了确保某个电平在变化之前至少被采样一次 要求电平保持时间至少是一个完整的机器周期 不管是定时工作方式还是计数方式 定时器T0或T1在对内部时钟或对外部事件计数时 不占用CPU的时间 除非定时器 计数器溢出 才可能中断CPU的当前操作 由此可见 定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件 除了可以选择定时器或计数器工作方式外 每个定时器 计数器还有四种工作模式 也就是每个定时器可构成四种电路结构模式 其中 模式0一模式2对T0和T1是一样的 模式3对两者是不同的 二 定时计数器的控制字 定时器共有两个控制字 定时器控制寄存器TCON 88H 定时器工作模式寄存器TMOD 89H 由软件写入TMOD和TCON两个八位寄存器 用来设置T0或T1的工作模式和控制功能 定时器控制寄存器TCON除可字节寻址外 各位还可位寻址 当8051系统复位时 两个寄存器都被清0 1 工作模式寄存器TMOD 89H TMOD用于控制T0和T1的操作模式 其各位的定义格式如下 定时器T1定时器T0 1 1M1M0工作模式选择位共有四种工作模式 1 2C T计数器方式 定时器方式选择位 C T 0 设置为定时方式 定时器计数805l片内脉冲 亦即对机器周期计数 C T 1 设置为计数方式 计数器的输入是来自T0 P3 4 或Tl P3 5 端的外部脉冲 1 3GATE 门控位 GATE 0时 只要用软件使TR0 或TRl 置1就启动了定时器 而不管INT0 或INT1 的电平是高还是低 GATE l时 只有当INT0 或INT1 引脚为高电平且由软件使TR0 或TRl 置1时 才能启动定时器工作 TMOD不能位寻址 只能用字节设置定时器工作方式 低半字节设定T0 高半字节设定T1 2 控制寄存器TCON 88H TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H 88H TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON各位的作用如下 TF1 T1溢出标志位 当T1溢出时由硬件自动使中断触发器TF1置1 并向CPU申请中断 当CPU响应进入中断服务程序后 TF1又被硬件自动清0 TF1也可以用软件清0 TF0 T0溢出标志位 其功能和操作情况如TF1 TR1 T1运行控制位 可由软件置1或清0来启动或关闭T1 指令 SETBTRl 使TR1位置1 定时器T1便开始计数 TR0 T0运行控制位 其功能及操作情况同TRl 8051复位时 TCON的所有位被清0 三 定时器的四种工作模式 8051单片机的定时器 计数器T0和T1可由软件对特殊功能寄存器TMOD中控制位C T的设置 以选择定时功能或计数功能 对M1 M0位的设置 可选择四种工作模式 即模式0 模式1 模式2和模式3 在模式0 I和2时 T0与T1的工作模式相同 在模式3时 两个定时器的工作模式不同 1 模式0 模式0是选择定时器 T0或T1 高8位加低5位的 个13位定时器 计数器 在这种模式下 16寄存器 TH0和TL0 只用13位 其中TL0的高3位末用 其余位占整个13位的低5位 TH0占高8位 当TL0的低5位溢出时向TH0进位而TH0溢出时向中断标志位TF0进位 硬件置位TF0 并申请中断 T0溢出否可查询TF0是否置位 以产生T0中断 T0在模式0时的逻辑电路结构 C T 0时 控制开关接通振荡器十二分频输出端 就是定时工作方式 其定时时间为 t 213一T0初值 振荡周期 12 当C T 1时 控制开关使引脚T0 P3 4 与13位计数器相连 外部计数脉冲由引脚T0 P3 4 输入 当外部信号电平发生 1 到 0 跳变时 计数器加1 这时 T0成为外部事件计数器 这就是计数工作方式 GATE 0时 使或门输出A点电位为常 1 或门被封锁 于是 引脚INT0输入信号无效 这时或门输出的常 1 打开与门 B点电位取决于TR0状态 于是由TR0一位就可控制计数开关K开启或关断T0 若软件使TR0置1 便接通计数开关K 启动T0在原值上加1计数 直至溢出 溢出时 13位寄存器清0 TF0置位 并申请中断 T0仍从0重新开始计数 若TR0 0 则关断计数开关K 停止计数 当GATE 1时 A点电位取决于 P3 4 引脚的输入电平 仅当 P3 4 输入高电平时TR0 l时 B点才是高电平 计数开关K闭合T0开始计数 当INT0由1变0时 T0停止计数 这一特性可以用来测量在 P3 4 端出现的正脉冲的宽度 2 模式1 该模式是一个16位定时器 计数器 其结构与操作几乎与模式0完全相同 唯一的差别是 在模式1中 寄存器TH0和TL0是以全16位参与操作 用于定时工作方式时 定时时间为 t 216一T0初值 时钟周期 12 用于计数工作方式时 计数长度为216 65536 个外部脉冲 3 模式2 模式2把T0 或T1 配置成 个可以自动重装载的8位定时器 计数器 TL0计数溢出时 不仅使溢出中断标志位TF0置1 而且还自动把TH0中的内容重装载到TL0中 这时16位的计数器被拆成两个8位 TL0用作8位计数器 TH0用以保持初值 在程序初始化时 TL0和TH0由软件赋予相同的初值 旦TL0计数溢出 置位TF0 并将TH0中的初值再自动装入TL0 继续计数 循环重复 用于定时器工作方式时 其定时时间 TF0溢出周期 为 t 28 TH0初值 振荡周期 12 用于计数器工作方式时 最大计数长度 TH0初值 0 为 28 256 个外部脉冲 这种工作方式可省去用户软件中重装常数的程序 并可产生相当精度的定时时间 特别适用作串行口波待率发生器 4 模式3 操作模式3对T0和T1是大不相同的 若将T0设置为模式3 TL0和TH0被分成为两个互相独立的8位计数器 其中TL0用原T0的各控制位 引脚和中断源 即C T GATE TR0 TF0和T0 P3 4 引脚 P3 2 引脚 TL0除仅用8位寄存器外 其功能和操作与模式0 13位计数器 模式1 16位计数器 完全相同 TL0也可工作为定时器方式或计数器方式 TH0只可用作简单的内部定时功能 它占用了定时器T1的控制位TR1和T1的中断标志位TF1 其启动和关闭仅受TRl的控制 定时器T1无操作模式3状态 四 定时器 计数器的编程和应用 例1 假设利用定时器T0模式1产生一个50Hz的方波 由P1 0输出 采用12MHz时钟定时器 CPU不作其它工作 定时器不作其它工作 因而可以采用查询的方式进行控制 初值可由下式算得 216一x 1 10 6 1 50 1 2 得 x 55536 0D8F0H 程序如下 MOVTMOD 01H 定时器T0模式0SETBTR0 启动T0L0 MOVTH0 0D8H 置初值MOVTL0 0F0H L1 JNBTF0 L1 等待溢出CLRTF0 清标志CPLP1 0 取反SJMPL0 例2 测量在 P3 3 端出现的正脉冲的宽度 门控制位GATE使定时器 计数器T1的启动计数受INT1的控制 当GATE为1 TR1为1时 只有INT1引脚输入高