单片机原理与应用 第5章 定时器计数器

1、单片机原理与应用,北京交通大学电子信息工程学院自动化系 2017年1月,北京交通大学,2,第5章 定时器/计数器,本章主要内容 定时/计数器的功能 与定时/计数器有关的寄存器 定时/计数器四种工作方式 定时器的应用,北京交通大学,3,本章要求：熟练掌握计数/定时编程方法,定时方法,软件定时 硬件定时 可编程定时器定时,北京交通大学,4,TF1 TR1 TF0 TR0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0,TCON,TMOD,TH1 TL1 TH0 TL0,CPU,一、定时/计数器的功能,图1定时/计数器与TMOD、TCON的结构框图,共有两个可编程的定时/计数器T0和T1

2、 都是十六位加法计数器结构，分别由TH0、TL0 和TH1、TL1四个8位计数器组成 每个定时计数器都具有定时和计数两种功能,北京交通大学,5,图 2 定时/计数器的结构框,北京交通大学,6,功能：对外来脉冲进行计数 外来计数脉冲加在单片机的两个信号引脚T0（P3.4）T1(P3.5） 外部输入的脉冲在负跳变时触发计数 计数器在每个机器周期的S5P2期间采样外部输入信号。 若一个周期采样值为1，下一个周期采样值为0，则计数器加1。 脉冲的频率最高为振荡频率的1/24 外部输入信号的高电平和低电平保持时间大于一个机器周期 计数器计满回零，发中断申请,1.计数功能,北京交通大学,7,2.定时功能

3、计数器的计数来实现 计数脉冲：每个机器周期产生一个计数脉冲。即计数频率为振荡频率的1/12。 根据计数器的预置值计算出定时时间。按定时时间的要求，计算出计数器的预置值。,北京交通大学,8,二、定时/计数器的方式和控制寄存器 1.定时器控制寄存器（TCON） 控制方式：外部中断控制与定时控制。 定时控制功能： 定时器在溢出时，设定标志位(TFx) 控制定时器的运行或停止等(TRx),北京交通大学,9,定时控制寄存器（TCON）,（88H）,TF1 TR1TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88,INT0触发方式 0:电平触发(低) 1:边沿触

4、发(下跳沿),INT0请求标志 0：无请求(硬件置位或清除） 1：有请求,INT1触发 请求标志,用于定时/计数器,位地址,外部中断,北京交通大学,10,TF0(TF1):为T0(T1)定时器溢出中断标志位 当T0(T1)计数溢出时,由硬件置位,并在允许中断的情况下,发出中断请求信号。 当CPU响应中断转向中断服务程序（000BH，001BH）时,由硬件自动将该位清0。 TR0(TR1)：为T0(T1)运行控制位 当TR0(TR1)=1时启动T0(T1); TR0(TR1)=0时关闭T0(T1) 该位由软件进行设置。 复位时TCON清零,北京交通大学,11,2.定时器方式寄存器(TMOD),用

5、于控制两个定时/计数器的工作方式 高4位定义T1,低4位定义T0, 字节地址为89H,格式:,GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0,T0,T1,GATE：门控位,GATE0，以运行控制位TRx启动定时器 GATE1，启动信号=TRxINTx,在没有外中断请求信号(INTx=1)才允许定时器启动,北京交通大学,12,C/T：定时或计数方式选择位: C/T0，定时工作方式; C/T1,计数工作方式。 M1M0：工作方式选择位: M1M000 方式0：13位计数（TL0-4、TH0-7) M1M001方式1：16位计数 M1M010方式2：8位计数 自动装入计数器初值功能 M1

6、M011方式3：T0分为两个8位计数器 TL0允许作为定时或计数方式 TH0只能作为定时方式,北京交通大学,13,三、定时/计数器工作方式 1.方式0 方式0工作逻辑结构图。,12 分频,fosc,C/T=0 C/T=1,TL1 TH1 (5位)(8位),TF1,中断,T1,控 制,GATE INT1,+,TR1,1,软件启动方式,1/24fosc,1/12fosc,计数输入,中断,TF1 ET1 EA,北京交通大学,14,方式0是13位结构的工作方式，其计数器由 TH1的全8位和TL1的低5位构成。TL1的高3位弃之 不用。 计数方式:计数值的范围为：1-8192（213） 定时方式:定时时

7、间T的计算公式为： 启动的条件是： （TRx=1)AND(GATE=1 OR INTx=1),2000H,T(213计数初值x)晶振周期12 或 T(213计数初值x)机器周期 机器周期=12/晶振频率=12*晶振周期,北京交通大学,15,方式0应用举例 设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用定时器1以方式0产生周期为500us的方波，并由P1.0输出。以查询或中断方式完成。 解：计算定时初值x 欲产生500us的方波,在P1.0端以250us为周期交替输出高低电平即可实现。为此,定时时间应为250us。晶振为6MHz,则1个机器周期为(12/6)2us。 则: (213x）*2uS250u

8、S x80671111110000011B(2000H-7DH) 即: TH10FCH，TL103H。,北京交通大学,16,步骤：,TMOD初始化,工作方式选择 计数器初值计算 置位EA使CPU开中断 置位ETx允许C/T中断 置位TRx启动计数,北京交通大学,17, TMOD初始化 定时器1，M1M0=00H（方式0） C/T=0（定时） GATE0（以软件启动定时器） 不用的位设定为0 TMOD为初始化00H。 TCON寄存器的TR1位来启动（1） 或停止（0）定时器,北京交通大学,18,程序设计 查询方式: MOV TMOD,#00H ；T1工作在方式0 SETB TR1 ；启动T1工作

9、 LOOP: MOV TL1,#03H MOV TH1,#0FCH ；置定时初值 WAIT: JNB TF1,WAIT ；定时未到，循环等待 CLR TF1 ；定时到，清TF1 CPL P1.0 ；由P1.0输出，信号取反 SJMP LOOP ；循环输出方波,北京交通大学,19,中断方式: ORG 8000H MOV TMOD,#00H ;T1工作在方式0 MOV TL1,#03H MOV TH1,#0FCH ;置定时初值 SETB EA ;开中断 SETB ET1 ;允许T1中断 LOOP: SETB TR1 ;启动T1工作 WAIT: SJMP WAIT ;等待中断 AJMP LOOP O

10、RG 001BH ;T1中断入口 LJMP SUB ;跳至中断服务程序SUB ORG 8100H ;中断服务程序 SUB1: CPL P1.0 ;输出信号取反 MOV TL1,#03H MOV TH1,#0FCH ;重置定时初值 RETI ;中断返回,北京交通大学,20,2.方式1 其逻辑电路和工作情况与方式完全相同。所不同的只是组成计数器的位数为16位。,计数值的范围为： 1-65536（216） 定时时间的计算公式与方式0类似。即:,TL1,TH1,TF1,计数输入,7 0 7 0,T(216计数初值x)晶振周期12 或 T(216计数初值x)机器周期,北京交通大学,21,12 分频,fo

11、sc,C/T=0 C/T=1,TL0 (8位),TF0,TR0,控 制,GATE INT0,+,TR0,TH0 (8位),重装入,中断,3.方式2 工作方式2逻辑结构如图。,北京交通大学,22,该方式把16位计数器分为两部分 既以TL1作计数器 以TH1作预置计数器 初始化计数初值分别装入TL1和TH1中 当计数溢出后，由预置寄存器TH1， 以硬件方法自动给计数器TL1重新加载 最大计数值只能到256，适用于循环定时或循环计数应用,方式2具有自动重新加载功能，即自动加载计数初值,北京交通大学,23,方式2应用举例 设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用T0以方式2产生周期为200us的方波，

12、并由P1.0输出。 以查询或中断方式完成 解： 计算计数初值x,晶振为6MHz，则1个机器周期为2us。则： （28x）2100，x206CEH 即 TH00CEH，TL00CEH。,TMOD寄存器初始化 定时器0 M1M0=10H（方式2） C/T=0（定时） GATE0 （以软件启动定时器） 不用的位设定为0 最后得TMOD应初始化为02H。,北京交通大学,24,北京交通大学,25, 用TCON寄存器的TR0位来启动（1）或停止（0）定时器。 程序设计(查询方式): MOV TMOD,#02H ；T0工作在方式2 MOV TL0,#0CEH MOV TH0,#0CEH ；置定时初值 SET

13、B TR0 ；启动T0工作 WAIT: JNB TF0,WAIT ；定时未到, 循环等待 CLR TF0 ；定时到，清TF0 CPL P1.0 ；由P1.0输出，信号取反 SJMP WAIT ；循环输出方波,北京交通大学,26,中断方式: MOV TMOD,#02H ；T0工作在方式2 MOV TL0,#0CEH MOV TH0,#0CEH ；置计数初值 SETB EA ; 开中断 SETB ET0 ; 允许T0中断 LOOP: SETB TR0 ；启动T0工作 WAIT: SJMP $ ；等待中断 CLR TF0 ；计数溢出标志位TF0清0 AJMP LOOP ORG 000BH ;中断服务

14、程序 CPL P1.0 ;由P1.0输出，信号取反 RETI ;中断返回,北京交通大学,27,TH0 (8位),TF1,T0,控制,GATE INT0,+,TR0,C/T=0 C/T=1,1/12fosc,1/12fosc TR1,中断,TL0 (8位),TF0,控制,中断,4. 方式3,计数/定时,定时,北京交通大学,28,工作在方式3下的T0 T被拆成两个独立的8位计数器。 1.TL0既可以作计数器使用，又可以作定时器使用，其功能和操作方式与方式或方式1完全相同。 2.TH0只能作8位定时器使用，并占用了T的中断资源TR1和TF1。,北京交通大学,29,工作在方式3下的T1 如果T已工作在

15、方式3下: T1只能工作在方式02下，用于任何不需要中断控制的场合 用作串行口的波特率发生器 通常只有当T1用作串行口的波特率发生器时： T0才被定义为方式，以增加一个8位计数器。 T1设定工作方式2、计数器初值，T1便可自动运 如停止计数：只需送入一个把它设为方式3的控制字即可,这时T1直接把溢出标志TF1送给串行口,北京交通大学,30,四、定时器的应用,定时器门控位GATE的应用: 当GATE=1时，定时器的启动受外部INTx的控制。 在TRx=1时，若INTx=1，则启动计数； 若INTx=0，则停止计数。 应用：测试外部脉冲的宽度。,北京交通大学,31,12 分频,fosc,C/T=0

16、 C/T=1,TL1 TH1 (8位)(8位),TF1,中断,T1,控 制,GATE INT1,+,TR1,1,软件启动方式,1/24fosc,1/12fosc,计数输入,中断,TF1 ET1 EA,例：设被测脉冲由P3.3输入，利用T1测试正脉冲的宽度。设fosc=12MHz，将测试结果存放在内部RAM的40H，41H单元中。,北京交通大学,32,四、定时器的应用,分析： 测试时，1.检测INT1端由低变高时， TR1=1启动计数；,P3.3 (INT1),置TR1=1 启动计数,停止计数,2. INT1再次变低时，计数停止，此时的计数值即为被测正脉冲的宽度。 3.由于T1工作于方式1，所以

17、可测最大脉宽为65536uS(fosc=12MHz)； 4.由于外部脉宽的最高频率为fosc/24，所以，测试值的合理范围是2-65536x2。,北京交通大学,33,四、定时器的应用,ORG 300H START：MOV TMOD，#90H ；GATE=1 ，T1方式1 MOV TL1，#00H ;从零开始计数 MOV TH1，#00H MOV R0，#40H ；置数据指针 DONE：JNB P3.3，DONE ；等INT1变高 SETB TR1 ；启动计数 DONE1：JB P3.3，DONE1 ；等INT1变低,北京交通大学,34,四、定时器的应用,CLR TR1 ；停止计数 MOV A，

18、TH1 ；存结果 MOV R0，A INC R0 MOV A，TL1； MOV R0，A END,北京交通大学,35,练习题,编程实现利用定时器T1产生一个50Hz的方波，由P1.3输出，设晶体振荡器频率为12MHz。,北京交通大学,36,作业 P118: 2, 9,北京交通大学,37,ORG 8000H START:MOV TMOD,#09H ;GATE=1,方式1，定时 MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H WAIT1:JB P3.2,WAIT1 SETB TR0 WAIT2:JNB P3.2,WAIT2 WAIT3:JB P3.2,WAIT3 CLR TR0 MOV R0,TL0 MOV R1,TH0 SJMP $,习题： 1.利用T0门控GATE测量INT0引脚出现的脉冲宽度 脉宽=计数值X机器周期 设T0方式1，GATE=1,TR0=1，计数初值=00H,INT0 (P3.2),计数,停止,北京交通大学,38,2.设重复周期大于1ms的低频脉冲信号从T0（P3.4)输入。要求P3.4每发生一次负跳变时，P1.0,P1.1输出如下波形. 设晶振为6MHz,P3.4 (T0),P1.0,P1.1,500US,1ms,方法：T0方式2计数，初值为FFH。当T