单片机原理及应用胡乾斌第七章40页PPT

1、 两个可编程的定时器两个可编程的定时器/ /计数器计数器t1t1、t0t0。 两种工作方式：两种工作方式： （1 1）计数器工作方式）计数器工作方式 （2 2）定时器工作方式）定时器工作方式 4 4种工作模式种工作模式( (模式模式0-0-模式模式3) 3) 。 模式模式0 0，1313位定时器位定时器/ /计数器计数器 模式模式1 1，1616位定时器位定时器/ /计数器计数器 模式模式2 2，8 8位常数自动重新装载位常数自动重新装载 模式模式3 3，t0t0分成两个分成两个8 8位定时器位定时器/ /计数器，计数器，t1t1停止计数。停止计数。 单片机复位时，单片机复位时， tmodtm

2、od和和tcontcon两个寄存器的所有位都被清两个寄存器的所有位都被清0 0。7.1 7.1 定时器定时器/ /计数器的结构计数器的结构工作方式寄存器工作方式寄存器tmodtmod：选择定时器：选择定时器/ /计数器计数器t0t0、t1t1的工作方式和的工作方式和工作模式工作模式; ;控制寄存器控制寄存器tcontcon：控制：控制t0t0、t1t1的启动和停止计数，同时包含了的启动和停止计数，同时包含了t0t0、t1t1的状态。的状态。/int0 /int1p3.2 p3.3单片机复位时，单片机复位时， tmodtmod和和tcontcon两个寄存器的所有位都被清两个寄存器的所有位都被清0

3、 0。7.1 7.1 定时器定时器/ /计数器的结构计数器的结构工作方式寄存器工作方式寄存器tmodtmod：选择定时器：选择定时器/ /计数器计数器t0t0、t1t1的工作方式和的工作方式和工作模式工作模式; ;控制寄存器控制寄存器tcontcon：控制：控制t0t0、t1t1的启动和停止计数，同时包含了的启动和停止计数，同时包含了t0t0、t1t1的状态。的状态。88h89h8ah8ch8bh8dh/int0 /int1p3.2 p3.37.1.1 7.1.1 定时器定时器/ /计数器控制寄存器计数器控制寄存器tcontcont1溢出中断标志溢出中断标志:1,有请求有请求;0,无请求无请求

4、; t1运行控制位运行控制位:1,启动启动t1;0,关闭关闭t1; t0溢出中断标志溢出中断标志:1,有请求有请求;0,无请求无请求; t0运行控制位运行控制位:1,启动启动t0; 0,关闭关闭t0 /int0触发方式触发方式:1,下降沿引起下降沿引起;0,低电平引起低电平引起/int0中断请求标志位中断请求标志位1,有请求有请求;0,无请求无请求;/int1触发方式触发方式:1,下降沿引起下降沿引起;0,低电平引起低电平引起/int1中断请求标志位中断请求标志位1,有请求有请求;0,无请求无请求; 低低4 4位与外部中断有关，已介绍。高位与外部中断有关，已介绍。高4 4位的功能如下：位的功能

5、如下： (1) tf0 (1) tf0 、 tf1tf1计数溢出标志位计数溢出标志位 当启动当启动t0t0计数后，定时器计数后，定时器/ /计数器计数器t0t0从初值开始加从初值开始加1 1计数，计数，当最高位产生溢出时，由硬件置当最高位产生溢出时，由硬件置“1”tf01”tf0，向，向cpucpu申请中断，申请中断，cpucpu响应响应tf0tf0中断时，由硬件自动清中断时，由硬件自动清“0”tf00”tf0，tf0tf0也可由软件也可由软件查询，查询后由软件清查询，查询后由软件清0 0 。(2) tr0 (2) tr0 、 tr1tr1计数运行控制位计数运行控制位 1 1：启动定时器：启动

6、定时器/ /计数器工作计数器工作 0 0：停止定时器：停止定时器/ /计数器工作计数器工作 由软件置位由软件置位/ /复位，即由软件置复位，即由软件置“1”1”或或“0”0”。7.1.2 7.1.2 工作方式寄存器工作方式寄存器tmodtmodm1 m0 : 工作模式选择位工作模式选择位计数器方式和定时器方式选择位计数器方式和定时器方式选择位:0：定时器方式：定时器方式; 1：计数器方式。：计数器方式。门控位门控位:1,打开打开;0,关闭关闭 0 0 模式模式0 0 1 模式模式1 1 0 模式模式2 m1 m0 : 工作模式选择位工作模式选择位 0 0 模式模式0 0 1 模式模式1 1 0

7、 模式模式2 1 1 模式模式3计数器方式和定时器方式选择位计数器方式和定时器方式选择位:0：定时器方式：定时器方式; 1：计数器方式。：计数器方式。门控位门控位:1,打开打开;0,关闭关闭（2)m1 m02)m1 m0工作模式选择位工作模式选择位 m1 m0 m1 m0 工工 作作 模模 式式 0 0 0 0 模式模式0 0，1313位定时器位定时器/ /计数器计数器 0 10 1模式模式1 1，1616位定时器位定时器/ /计数器计数器 1 0 1 0 模式模式2 2，8 8位常数自动重新装载位常数自动重新装载 1 1 1 1 模式模式3 3，仅适用于，仅适用于t0t0，t0t0分成两个分

8、成两个8 8位计数器，位计数器，t1t1停止计数。停止计数。 8 8位分为两组，高位分为两组，高4 4位控制位控制t1t1，低，低4 4位控制位控制t0t0。（1 1）gategate门控位门控位 0 0：以运行控制位以运行控制位trxtrx（x=0,1x=0,1）来启动定时器）来启动定时器/ /计数器运行。计数器运行。1 1：用外中断引脚用外中断引脚(/int0(/int0或或/int1)/int1)上的高电平来启动定时器上的高电平来启动定时器/ /计数器运行计数器运行（trx=1trx=1：x=0,1x=0,1）。）。(3) c/t(3) c/t* *计数器方式和定时器方式选择位计数器方式

9、和定时器方式选择位 0 0：定时器方式。：定时器方式。 1 1：计数器方式。：计数器方式。7.2 7.2 定时器定时器/ /计数器的计数器的4 4种工作模式种工作模式 7.2.1 7.2.1 模式模式0 0 m1m1、m0m0为为00 00 ，定时器，定时器/ /计数器的框图：计数器的框图： 为为13位的定时器位的定时器/计数器计数器 ，c/t* 位控制的电子开关决定了定时器位控制的电子开关决定了定时器/计数器的工作方式。计数器的工作方式。 0：电子开关打在上面，为定时器工作方式，：电子开关打在上面，为定时器工作方式，对机器周期计数，计数信号频率对机器周期计数，计数信号频率fosc/12。 1

10、：电子开关打在下面，为计数器工作方式，计数脉冲为：电子开关打在下面，为计数器工作方式，计数脉冲为p3.4、p3.5引脚上的外部输入引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1，计数信号频率不超过计数信号频率不超过fosc/24。 gate位的状态决定定时器位的状态决定定时器/计数器运行控制取决于计数器运行控制取决于trx一个条件还是一个条件还是trx和引脚这两和引脚这两个条件。个条件。 启动计数方式：启动计数方式：非门控方式：非门控方式：当当gate0, 控制权由控制权由 trx 决定决定trx1 计数开始计数开始trx 0 计数停止计数停止门控方

11、式：门控方式：当当gate1、trx1 控制权由控制权由 intx 决定决定intx1 计数开始计数开始intx 0 计数停止计数停止7.2.2 7.2.2 模式模式1 1 m1m1、m0m0为为0101，1616位的计数器位的计数器。thx8位和tlx8位组成16位加1计数器,最大计数脉冲个数：165536(216)，最长定时时间(晶振12mhz t=1s)：1s 65536t= 65.54ms启动计数方式：启动计数方式：非门控方式：当非门控方式：当gate0, 控制权由控制权由 trx 决定决定 trx1 计数开始计数开始 trx 0 计数停止计数停止门控方式：当门控方式：当gate1、t

12、rx1 控制权由控制权由 /intx 决定决定 /intx1 计数开始计数开始 /intx 0 计数停止计数停止 模式模式2 2为自动恢复初值的（初值自动装入）为自动恢复初值的（初值自动装入）8 8位定时器位定时器/ /计数器，计数器，tlxtlx作为常数缓冲器，当作为常数缓冲器，当tlxtlx计数溢出时，在置计数溢出时，在置“1”1”溢出标志溢出标志tfxtfx的同时，还自动的将的同时，还自动的将thxthx中的初值送至中的初值送至tlxtlx，使，使tlxtlx从初值开始重新计数。定时器从初值开始重新计数。定时器/ /计数器的模式计数器的模式2 2工作过程工作过程如图所示如图所示(x=0,

13、1)(x=0,1)。7.2.3 7.2.3 模式模式 2 2 计数满后自动装入计数初值。计数满后自动装入计数初值。m1m1、m0=10m0=10，等效框图如下：，等效框图如下： 省去用户软件中重装初值的程序。精确的确定定时时间。省去用户软件中重装初值的程序。精确的确定定时时间。7.2.4 7.2.4 模式模式3 3 只适用于定时器只适用于定时器/ /计数器计数器t0 t0 ，t1t1不能工作在不能工作在模式模式3 3。t1t1为模式为模式3 3时相当于时相当于tr1=0tr1=0，停止，停止计数（此时计数（此时t1t1可用来作串行口波特率产生器）。可用来作串行口波特率产生器）。 工作模式工作模

14、式3 3下的下的t0:t0: t0t0分为两个独立的分为两个独立的8 8位定时位定时/ /计数器计数器:tl0:tl0和和th0th0。tl0tl0使用使用t0t0的状态控制位的状态控制位c/tc/t* *、gategate、tr0tr0，而而th0th0被固定为一个被固定为一个8 8位定时器（不能作外部计数方式）位定时器（不能作外部计数方式），并使用定时器并使用定时器t1t1的状态的状态控制位控制位tr1tr1和和tf1tf1，同时占用定时器，同时占用定时器t1t1的中断请求源的中断请求源tf1tf1。 各引脚与各引脚与t0t0的逻辑关系如图所示。的逻辑关系如图所示。 * t0t0工作在模式

15、工作在模式3 3下下t1t1的各种工作模式的各种工作模式 t0t0处于模式处于模式3 3时，时， t1t1可定为模式可定为模式0 0、模式、模式1 1和模式和模式2 2，用来，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。 最常用的是模式最常用的是模式2 2 ，用来作为串行口的波特率发生器。，用来作为串行口的波特率发生器。 设置设置t1t1为模式为模式0 0、模式、模式1 1和模式和模式2 2就自动运行。就自动运行。 设置设置t1t1为模式为模式3 3就停止工。就停止工。例：例：t1t1工作在工作在模式模式2 2。 * *运行中读定时器运行中读

16、定时器/ /计数器计数器 在读取运行中的定时器在读取运行中的定时器/ /计数器时，需要特别加以注意，计数器时，需要特别加以注意，若恰好出现若恰好出现tlxtlx溢出向溢出向thxthx进位的情况，进位的情况，则读得的（则读得的（tlxtlx）值就完全不对了。同样，先）值就完全不对了。同样，先读（读（thxthx）再读（）再读（tlxtlx）也可能出错。）也可能出错。 方法：先读（方法：先读（thxthx），后读（），后读（tlxtlx），再读（），再读（thxthx）。若两次读得（）。若两次读得（thxthx）相同，则读得的内容正确。相同，则读得的内容正确。若前后两次读得的（若前后两次读得的（

17、thxthx）有变化，则再重复）有变化，则再重复上述过程，这次重复读得的内容就应是正确的。下面是有关的程序，读上述过程，这次重复读得的内容就应是正确的。下面是有关的程序，读得的（得的（th0th0）和（）和（tl0tl0）放置在）放置在r1r1和和r0r0内。内。 org 300h org 300hrdtime:mov a,th0rdtime:mov a,th0；读（；读（th0th0） mov r0,tl0mov r0,tl0；读（；读（tl0tl0） cjne a,th0,rdtime cjne a,th0,rdtime ；比较；比较2 2次读得的（次读得的（th0th0）, ,不相等则重

18、复不相等则重复 mov r1,amov r1,a；（；（th0th0）送入）送入r1r1中中 retret 7.3 定时器定时器/计数器应用中的两个问题计数器应用中的两个问题* * 定时器定时器/ /计数器对输入信号的要求计数器对输入信号的要求 外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/241/24，例如，例如选用选用12mhz12mhz频率的晶体，则可输入频率的晶体，则可输入500khz500khz的外部脉冲。的外部脉冲。 为了确保某一给定的电平在变化之前能被采样一次，则这一电平至为了确保某一给定的电平在变化之前能被采样一次，则这一电平至

19、少要保持一个机器周期。当一个机器周期采样为高电平，另一个机器少要保持一个机器周期。当一个机器周期采样为高电平，另一个机器周期采样为低电平，计时器加周期采样为低电平，计时器加1.1.故对外部输入信号的基本要求如图所故对外部输入信号的基本要求如图所示，图中示，图中tcytcy为机器周期为机器周期。0 0：禁止中断；：禁止中断；1 1：允许中断。：允许中断。 中断允许寄存器中断允许寄存器ieie # # 中断控制中断控制中断优先级寄存器中断优先级寄存器ip1 1：高优先级中断；：高优先级中断；0 0：低优先级中断。：低优先级中断。# # 定时器定时器/ /计数器控制寄存器计数器控制寄存器tcontc

20、ont1溢出中断标志溢出中断标志:1,有请求有请求;0,无请求无请求; t1运行控制位运行控制位:1,启动启动t1;0,关闭关闭t1; t0溢出中断标志溢出中断标志:1,有请求有请求;0,无请求无请求; t0运行控制位运行控制位:1,启动启动t0; 0,关闭关闭t0 /int0触发方式触发方式:1,下降引起下降引起;0,低电平引起低电平引起/int0中断请求标志位中断请求标志位1,有请求有请求;0,无请求无请求;/int1触发方式触发方式:1,下降引起下降引起;0,低电平引起低电平引起/int1中断请求标志位中断请求标志位1,有请求有请求;0,无请求无请求;# # 工作方式寄存器工作方式寄存器

21、tmodtmodm1 m0 : 工作模式选择位工作模式选择位计数器方式和定时器方式选择位计数器方式和定时器方式选择位:0：定时器方式：定时器方式; 1：计数器方式。：计数器方式。门控位门控位:1,打开打开;0,关闭关闭 0 0 模式模式0 0 1 模式模式1 1 0 模式模式2 m1 m0 : 工作模式选择位工作模式选择位 0 0 模式模式0 0 1 模式模式1 1 0 模式模式2 1 1 模式模式3计数器方式和定时器方式选择位计数器方式和定时器方式选择位:0：定时器方式：定时器方式; 1：计数器方式。：计数器方式。门控位门控位:1,打开打开;0,关闭关闭7.4 7.4 定时器定时器/ /计数

22、器的应用计数器的应用 6.4.1 计算时间常数计算时间常数x(计数初值计数初值) 使用定时器/计数器工作之前，先确定工作方式和工作模式,正确设置ip, ie, tcon, tmod, 对定时器/计数器初始化,并将初值送入定时器/计数器。计数功能：x= 2n -计数值 ， x=模-计数值 定时功能： （ 2n-x ） 12 / fosc = t , （ 模-x） tm = t x= 2n - t fosc /12 ， x= 模 - t fosc /12 x：计数初值； tm：机器周期； t：定时时间（s）； 晶振频率： fosc（hz）；n：8,13,16 模式0： 2n = 213=8192

23、x= 1ff16 - t fosc /12 模式1： 2n = 216=65536 x= fff16 - t fosc /12 模式2： 2n = 28=256 x= f16 - t fosc /12 模式3： 2n = 28=256 例：例： 单片机晶振单片机晶振fosc=6mhz,fosc=6mhz,要求由要求由p1.0p1.0端输出一个周期为端输出一个周期为500us500us的方波信号，的方波信号，方波周期由定时器方波周期由定时器t1t1确定，采用确定，采用查询方法查询方法。( (参考）参考） org 100h mov tmod,#00h ;设置t1的定时模式0 mov th1,#0f

24、ch ;设置计数初值 mov tl1,#03h mov ie,#00h ;禁止中断 setb tr1 ;启动定时器loop: jbc tf1,loop1 ;查询计数溢出位tf1后清0 ajmp looploop1: mov th1,#0fch ;重新置计数初值 mov tl1,#03h clr tf1 ;计数溢出标志位清零(可省) cpl p1.0 ;输出值取反 ajmp loop end解：解：周期为500us的方波，其脉宽为250us，故定时值t=250us。 采用模式0：晶振频率：fosc=6mhz；x=模模- t fosc /12 t fosc /12 =25010-6 6 106 /

25、12 =125d=7dh x= 1ff16-7dh=1f83h=1111110000011b th1=fch tl1=00000011b=03h例：例： 单片机晶振单片机晶振fosc=6mhz,fosc=6mhz,用定时器用定时器t1t1的定时模式的定时模式1 1，以中断方式由，以中断方式由p1.0p1.0端输端输出一个周期为出一个周期为500us500us的方波信号。的方波信号。 org 2000hmain: mov tmod,#10h ;设置定时器t1的定时模式1 mov th1,#0ffh ; 设置计数初值 mov tl1,#83h setb ea ；开中断 setb et1 ；允许定时

26、器t1 中断loop: setb tr1 ；定时器t1 开始计数here: sjmp $ ；等待中断中断服务程序: org 001bh ljmp softim org 2400hsoftim:mov th1,#0ffh ;重设计数初值 mov tl1,#83h cpl p1.0 ;输出取反 reti解：解：周期为500us的方波，其脉宽为250us，故定时值t=250us。 采用模式1：晶振频率：fosc=6mhz；x=模- t fosc /12 t fosc /12 =25010-6 6 106 /12 =125d=7dh x= fff16-7dh=ff83h th1=ffh tl1=83h

27、查询方式查询方式的参考程序的参考程序: org 1000h mov tmod,#10h ；设置；设置t1为定时模式为定时模式1loop: mov th1, #0ffh ； 设置计数初值设置计数初值 mov tl1, #83h setb tr1 ；定时器；定时器t1 开始计数开始计数loop1：jnb tf1, loop1 ；查询；查询tf1标志标志 clr tf1 ；t1溢出，清溢出，清tf1 cpl p1.0 ；p1.0的状态求反的状态求反 sjmp loop end例：例： 单片机晶振单片机晶振fosc=6mhz, fosc=6mhz, 定时器定时器t1t1用于产生用于产生1ms1ms定时

28、定时,t0,t0用于模式用于模式2 2计数方计数方式式, ,计数器初值为计数器初值为ffhffh。t0t0作为外部中断请求输入线，以中断方式由作为外部中断请求输入线，以中断方式由p1.0p1.0端输端输出一个周期为出一个周期为2ms2ms的方波信号。的方波信号。 org 0000hreset: ajmp main ；转主程序；转主程序 org 0100hmain: mov sp, #60h mov tmod, #16 ；t1定时器模式定时器模式1 ；t0计数器模式计数器模式2 mov tl0, #0ffh ；t0置初值置初值 mov th0, #0ffh mov tl1, #0ch ；t1置初

29、值置初值 mov th1, #0feh clr psw.5 setb et0 ；允许；允许t0中断中断 setb ea ；开中断；开中断 setb tr0 ；启动；启动t0loop: mov c, psw.5 ；t0产生中断了吗产生中断了吗? jnc loop setb et1 ;允许允许t1中断中断 setb tr1 ；启动；启动t1here: ajmp here org 000bh ajmp itop ;转转t0中断服务程序中断服务程序 org 140hitop: clr tr0 ；停止；停止t0计数计数 setb psw.5 reti org 001bh ajmp itip ；转；转t1

30、中断服务程序中断服务程序 org 150hitip: mov tl1, #0ch mov th1, #0feh cpl p1.0 ；p1.0位取反位取反 reti例：用定时器t0的模式3，分别产生200us，400us的定时中断，使晶振频率为6mhz的单片机的p1.0和p1.1上产生400us和800us的方波。（参考） org 0000hreset: ajmp main ；转主程序 org 000bh ajmp itop ；转t0中断服务程序 org 001bh ajmp itip ；转t1中断服务程序 org 0100hmain: mov sp, #60h acall ptom3here:

31、 ajmp hereptom3: mov tmod, #03h ；t0模式3，两 ；个8位定时器 mov tl0, #09ch ；t0置初值 mov th0, #38h setb tr0 ；启动tl0 setb et0 ；允许tl0中断 setb tr1 ；启动th0 setb et1 ；允许th0中断 setb ea ；全局开中断 retitop: mov tl0, #9ch cpl p1.0 retiitip: mov th0, #38h cpl p1.1 reti门控位门控位gategate的功能和使用方法的功能和使用方法测量脉冲宽度测量脉冲宽度 gate1=1gate1=1时，定时器时

32、，定时器/ /计数器计数器t0t0，t1t1的启动受的启动受/int0/int0、/int1/int1的控制，可测的控制，可测量引脚量引脚/int0/int0（p3.2)p3.2)、 /int1/int1（p3.3p3.3）上正脉冲的宽度（机器周期数）。）上正脉冲的宽度（机器周期数）。org 2000hmov tmod, #09h mov tl0, #00hmov th0, #00hclr ei ; 关中断mov r0, #30hhere1: jb p3.2, here1; 等/int0=0 setb tr0 ;启动启动t0t0here2: jnb p3.2, here2 ;等/int0=1h

33、ere3: jb p3.2, here3 ;等/int0=0 clr tr0 ;t0停止工作 mov r0, th0 ；存计数值 inc r0 , mov r0 ,tl0 sjmp $显示th0、tl0计数值，即显示脉宽有多少个机器周期。例例 利用定时器利用定时器t1t1的模式的模式2 2对外部信号计数，要求每计满对外部信号计数，要求每计满100100个数，个数，将将p1.0p1.0取反。（自学）取反。（自学）（1 1）选择工作模式）选择工作模式 外部信号由外部信号由t1(p3.5) t1(p3.5) 脚输入脚输入, ,每发生一次负跳变计数器每发生一次负跳变计数器加加1 1，每输入，每输入10

34、0100个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将程序中将p1.0p1.0取反一次。取反一次。 t1t1工作在模式工作在模式2 2的控制字为的控制字为tmod=60htmod=60h。不使用。不使用t0t0时，时，tmodtmod的低的低4 4位可任取，但不能使位可任取，但不能使t0t0进入方式进入方式3 3，这里取全，这里取全0 0。（2 2）计算）计算t1t1的初值的初值x=2x=28 8-100=156d=9ch-100=156d=9ch 因此，因此，tl1tl1的初值为的初值为9ch9ch，重装初值寄存器，重装初值寄存器th1=9chth1=9

35、ch（3 3）程序设计）程序设计 org 0000horg 0000hljmp mainljmp mainorg 001bhorg 001bh；t1t1中断服务程序入口中断服务程序入口 cpl p1.0cpl p1.0；p1.0p1.0位取反位取反 retireti org 0100horg 0100hmain: mov tmod,#60h main: mov tmod,#60h ；设；设t1t1为模式为模式2 2计数计数 mov tl1,#9ch mov tl1,#9ch ；t1t1置初值置初值 mov th1,#9ch mov th1,#9ch setb ea setb ea setb e

36、t1 setb et1 setb tr1setb tr1 ；启动；启动t1t1here: ajmp herehere: ajmp here编程和应用编程和应用 例例 假设系统时钟为假设系统时钟为6mhz，编写定时器，编写定时器t0产生产生1秒定时的程序。（参秒定时的程序。（参考）考）（1）定时器）定时器t0工作方式的确定工作方式的确定 模式模式1最长可定时最长可定时131.072ms; 选选模式模式1，每隔，每隔100ms中断一次，中断中断一次，中断10次为次为1s。 （2）计算计数初值）计算计数初值 因为：因为：(216-x)210-6 = 10-1 所以：所以：x=15536=3cb0h 因此：因此：th0=3ch，tl0=b0h （3）10次计数的实现次计数的实现 对于中断对于中断10次计数，也可用循环程序的方法实现。本例采用循环程序次计数，也可用循环程序的方法实现。本例采用循环程序法。法。（4）程序设计）程序设计 参考程序参考程序 : org 0000horg 0000hresetreset： ljmp main ljmp main ；上电，转主程序入口；上电，转主程序入口mainmain org 000bhorg 000bh ；t0t0的中断入口的中断入口 ljmp