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1、单片机原理及应用课件单片机原理及应用课件(陈林林陈林林)第第5 5章章-定时计数定时计数器原理及其应用器原理及其应用1-rev11-rev1定时定时/计数器的计数器的核心部件是一个核心部件是一个16位的加位的加1计计数器数器两个定时两个定时/计数器的加计数器的加1计数器共由计数器共由2组、组、4个个特殊功能计数器构成，它们分别是：特殊功能计数器构成，它们分别是：TH0：T0加加1计数器的高计数器的高8位位TL0：T0加加1计数器的低计数器的低8位位TH1：T1加加1计数器的高计数器的高8位位TL1：T1加加1计数器的低计数器的低8位位对定时对定时/计数器启动后，加计数器启动后，加1计数器可自动
2、对计数器可自动对规定脉冲规定脉冲源源的脉冲数进行计数，的脉冲数进行计数，TLX计数满后自动向相应的计数满后自动向相应的THX进位，当进位，当THX也计数满后，将置位也计数满后，将置位TCON特殊特殊功能寄存器中的功能寄存器中的TFX位，供程序位，供程序查询查询或向或向CPU发出发出中中断断请求。请求。定时定时/计数器计数器THX和和TLX均可按字节读写，对其写入均可按字节读写，对其写入特定的数值，可控制从开始计数到计数溢出置位特定的数值，可控制从开始计数到计数溢出置位TFX所需计数的脉冲个数；而对其读出，则可了解从启动所需计数的脉冲个数；而对其读出，则可了解从启动定时器到现在所计的脉冲个数。定
3、时器到现在所计的脉冲个数。“规定脉冲源规定脉冲源”定时定时/计数器能够计数的计数器能够计数的“规定脉冲源规定脉冲源”有两个：有两个：一个是内部振荡源一个是内部振荡源12分频后形成的脉冲，即对机器周期进分频后形成的脉冲，即对机器周期进行计数；行计数；另一个是对从另一个是对从T0（或（或T1）引脚引入的外部脉冲计数，这种）引脚引入的外部脉冲计数，这种情况下，计数器在每个机器周期的情况下，计数器在每个机器周期的S5P2节拍期间采样外部节拍期间采样外部输入信号，若一个周期采样值为输入信号，若一个周期采样值为“1”，下一个周期的采样，下一个周期的采样值为值为“0”，则计数器加，则计数器加1，所以，对外部
4、信号的最高计数，所以，对外部信号的最高计数率是振荡频率的率是振荡频率的1/24，且要求外部输入信号的高、低电平，且要求外部输入信号的高、低电平时间均需保持一个机器周期以上。时间均需保持一个机器周期以上。周期信号关系周期信号关系图图由于单片机振荡频率是已知的，因此对内部振由于单片机振荡频率是已知的，因此对内部振荡源荡源12分频后形成的脉冲进行计数时，即可完分频后形成的脉冲进行计数时，即可完成定时。成定时。实现定时实现定时的具体作法是，向的具体作法是，向THX、TLX写入特写入特定的基数，可预先确定从定时定的基数，可预先确定从定时/计数器开始运计数器开始运行到行到THX、TLX溢出所需的时间，一旦
5、溢出所需的时间，一旦TFX置置位，则经历了预期的时间，从而完成定时。位，则经历了预期的时间，从而完成定时。加加1计数器的工作原理计数器的工作原理 定时计数器内部结构示意图1.定时器定时器工作方式寄存器工作方式寄存器TMOD TMOD用于控制用于控制T0和和T1的工作方式，字节地址的工作方式，字节地址89H，高半字节定义高半字节定义T1的工作方式；低半字节定义的工作方式；低半字节定义T0的工的工作方式，作方式，TMOD不能位寻址，复位后，所有位均为零。各位不能位寻址，复位后，所有位均为零。各位定义如下：定义如下：GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定时计数器1定时计数器0D7D6D5D4
6、D3D2D1D0TMOD1）M1、M0：工作方式选择位：工作方式选择位 M1 M0工作方式说 明0 0方 式013位定时/计数器0 1方 式116位定时/计数器1 0方 式2自动重装入8位定时/计数器1 1方 式3T0：拆分为两个8位定时/计数器T1：工作于方式2或停止工作2）C/T：定：定时时/计计数功能数功能选择选择位位C/T0为定时模式；为定时模式；C/T=1为计数模式为计数模式 3）GATE：门控位：门控位GATE0时时，只要用，只要用软软件置件置TCON中的中的TR0或或TR1为为1，就可以启，就可以启动动相相应应的定的定时时/计计数器；数器；GATA1时，软件启动时，软件启动TR0
7、或或TR1后，外部中断后，外部中断引脚引脚/INT0或或/INT1也必须同时为高电平，才能也必须同时为高电平，才能启动定时启动定时/计数器计数器T0或或T1工作工作GATA1时时,可测量可测量/INT0或或/INT1引脚高电平的引脚高电平的宽度宽度2.定时器定时器控制寄存器控制寄存器TCON TCON用于控制定时用于控制定时/计数器的启动、停止，并寄存计数器的启动、停止，并寄存定时器的溢出状态定时器的溢出状态另有另有4位与中断系统有关位与中断系统有关TCON字节地址位字节地址位88H，可位寻址。各位定义如下：，可位寻址。各位定义如下：TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7D6D5
8、D4D3D2D1D0TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位地址1）TF1：定时：定时/计数器计数器1溢出中断请求标志溢出中断请求标志 2）TR1：定时：定时/计数器计数器1运行控制位运行控制位3）TF0：定：定时时/计计数器数器0溢出中断溢出中断请请求求标标志志4）TR0：定时：定时/计数器计数器0运行控制位运行控制位 定时计数器内部结构示意图5.2定时定时/计数器工作方式计数器工作方式 两个定时两个定时/计数器工作方式计数器工作方式0方式方式2的原理的原理完全相同，只是有关的加完全相同，只是有关的加1计数器计数器(THX、TLX)及及TMOD、TCON中对应的控制、标中对
9、应的控制、标识位不同；对应的外部输入引脚不同。识位不同；对应的外部输入引脚不同。1.工作方式工作方式0 13位位计计数模式：数模式：由由TL1的低的低5位位(高高3位未用位未用)和和TH1的的8位位组组成加成加1计计数器。数器。TL1的低的低5位溢出位溢出时时向向TH1进进位，位，TH1溢出溢出时时，置位，置位TCON中相中相应应的的TF1标标志，向志，向CPU发发出中断出中断请请求或供求或供程序程序查询查询。从启从启动动到溢出的定到溢出的定时时间为时时间为：T213(TH1TL1)初初值值机器周期机器周期最最长长定定时时间为时时间为：T213机器周期机器周期最大脉冲最大脉冲计计数个数数个数为
10、为：N2138192定时计数器工作方式定时计数器工作方式0 02.工作方式工作方式1 加加1计计数器数器长长度度为为16位，由位，由TL1作作为为低低8位、位、TH1作作为为高高8位，位，定定时时间为时时间为：T216(TH1TL1)初初值值机器周期机器周期最最长长定定时时间为时时间为：T216机器周期机器周期最大脉冲最大脉冲计计数个数数个数为为：N21665536定时计数器方式定时计数器方式1 13.工作方式工作方式2 该方式下，加一计数器溢出后可自动重新加载初该方式下，加一计数器溢出后可自动重新加载初值，不必软件干预值，不必软件干预软件简单，定时更为准确，特别适合用于需要连软件简单，定时更
11、为准确，特别适合用于需要连续高精度定时的场合续高精度定时的场合(如串口波特率发生器如串口波特率发生器)。定定时时间为时时间为：T28TL1初初值值机器周期机器周期最最长长定定时时间为时时间为：T28机器周期机器周期 定时计数器方式定时计数器方式24.工作方式工作方式3 该该方式只适合于定方式只适合于定时时/计计数器数器0方式方式3时时T0被拆分被拆分为为两个独立的加两个独立的加1计计数器数器TL0使用原使用原T0的有关控制位、引脚和溢出的有关控制位、引脚和溢出标标志；志；TH0只能作定只能作定时时器使用，但它占用器使用，但它占用T1的启停控制位的启停控制位TR1和溢出和溢出标标志位志位TF1。
12、该方式使系统增加一个额外的该方式使系统增加一个额外的8位定时器，但位定时器，但T0一旦设置为方式一旦设置为方式3，对，对T1的使用有一定的影的使用有一定的影响，响，一般一般将将T1作为串口波特率发生器作为串口波特率发生器 5.3定时定时/计数器应用举例计数器应用举例 应用定时应用定时/计数器，实质是解决两个问题：计数器，实质是解决两个问题：通过通过写入控制字写入控制字，对定时，对定时/计数器计数器初始化初始化，确定恰，确定恰当的工作方式；当的工作方式；计算加计算加1计数器的计数器的初值初值，以确定定时的时间或计数，以确定定时的时间或计数的脉冲数的脉冲数 1.定定时时/计计数器初始化的步数器初始
13、化的步骤骤包括：包括：向向TOMD写入工作方式控制字；写入工作方式控制字；向向TH、TL装入初装入初值值；如果要使用中断，如果要使用中断，则则置置EA1(总总的中断允的中断允许许)和和ETx1(允允许许定定时时器中断器中断)；置置TRx1，启动定时，启动定时/计数器。计数器。2.初值的计算初值的计算设设计数器模值计数器模值(TH、TL记满时的值记满时的值)为为M，计，计数脉冲个数为数脉冲个数为N，计数器初值为，计数器初值为TC 则：则：TCMN，或，或NMTC 在定在定时时模式下，模式下，计计数脉冲是数脉冲是单单片机主脉冲的片机主脉冲的12分分频频，设设周期周期为为T计计数数，则则定定时时间时
14、时间T与其它参与其它参数的关系数的关系为为：T(MTC)T计计数数即：即：TCMT/T计数计数 TC0时，定时时间最长时，定时时间最长 若主若主频频12MHZ，则则最大定最大定时时间为时时间为：方式方式0：Tmax2131 s8.192ms方式方式1：Tmax2161 s65.536ms方式方式2、3：Tmax281 s0.256ms计算定时器初值：计算定时器初值：系系统时钟频统时钟频率率为为12MHz，所以，所以计计数脉冲周期数脉冲周期T计计数数121/12MHZ1 s。选择选择方式方式1，则则：计计数脉冲数数脉冲数NT/T计计数数10103/(1106)10000定定时时初初值值X2161
15、000055536D8F0HTH初值为初值为D8H中，送入中，送入TL0初初值为值为F0H 例51 利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，设系统时钟频率为12MHz设设置置T0的方式控制字的方式控制字TMOD：M1M0=01，GATE=0，C/=0，方式控制字为方式控制字为01H ORG0000HMAIN：MOVTMOD，#01H；置工作方式；置工作方式1MOVTH0，#0D8H；装入；装入计计数初数初值值MOVTL0，#0F0HSETBTR0；启；启动动T0JNBTF0，$；等待定；等待定时时间时时间到到CPLP1.0；P1.0取反取反
16、输输出出SJMPMAIN；循；循环环，输输出方波出方波END 例52 使用定使用定时时器器实现长时间实现长时间的延的延时时思路：思路：把定时器设置为把定时器设置为50ms，另外设置两个软件计，另外设置两个软件计数器数器20、60，总时间为，总时间为50ms2060=60000ms=1分钟分钟T1为方式为方式1则则M1M0=01H，使用定时器，使用定时器G/T=0，GATE=0，TMOD=10H时钟频时钟频率率为为12MHz。方式方式1为为16位计数器，最位计数器，最大大65536，减去，减去50000等于等于15536，则计数器初，则计数器初值为值为3CB0H ORG0000H;程序开始程序开
17、始LJMPMAINORG0030HMAIN:MOV30H,#20;30h,31h分别置常数分别置常数20,60MOV31H,#60;MOVTMOD,#10H;定时器方式定时器方式1MOVTH1,#03CH;置定时器初值置定时器初值MOVTL1,#0B0HMOVIE,#00H;禁止中断禁止中断SETBTR1;起动定时器起动定时器LOOP:JBCTF1,LOOP1;查询定时器时间到转查询定时器时间到转loop1AJMPLOOPLOOP1:MOVTH1,#03CH;重置定时器重置定时器MOVTL1,#0B0HDJNZ30H,LOOP;定时是否到了定时是否到了20次次MOV30H,#20DJNZ31H
18、,LOOP;定时是否到了定时是否到了60次次MOV31H,#60CPLP1.0;取反取反p1.0AJMPLOOPEND定时器小结：定时器小结：（2 2个个1616位加法计数器）位加法计数器）运行运行/停止停止由由TRxTRx位控制，位控制，(当当GATE=1GATE=1时：时：由由TRxTRx位和位和TxTx引脚上的信号共同控制引脚上的信号共同控制)工作方式工作方式由由TMODTMOD决定决定;计数计数/定时定时由由C/TC/T位决定位决定 工作方式工作方式0 0（1313位）位）永远不用永远不用 工作方式工作方式3 3（T0T0拆为双拆为双8 8位）位）几乎几乎无无用用 工作方式工作方式1 1（1616位）位）经常用到经常用到 工作方式工作方式2 2（8 8位自动重装）位自动重装）经常用到经常用到从初值按机器周期或外部脉冲递加，溢出位从初值按机器周期或外部脉冲递加，溢出位 TFxTFx申请中断申请中断；中断允许中断允许由由ETxETx位和位和EAEA位控制位控制OVER!结束！结束！