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1、单片机核心内容中断定时器第1页，共13页，编辑于2022年，星期五 定定时时/计计数器的数器的结结构和工作原理构和工作原理 一、定时一、定时/计数器的结构计数器的结构 定时定时/计数器的实质是加计数器的实质是加1计数器（计数器（16位），由高位），由高8位和低位和低8位两个位两个寄存器组成。寄存器组成。TMOD是定时是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；方式和功能；TCON是控制寄存器，控制是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止的启动和停止及设置溢出标志及设置溢出标志。第2页，共13页，编辑于2022年，星期五 定时定时/计数器的工作原理计数器的
2、工作原理 加加1计数器计数器输入的计数脉冲有两个来源输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是分频后送来；一个是T0或或T1引引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1，当加到，当加到计数器为全计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使数器的溢出使TCON中中TF0或或TF1置置1，向，向CPU发出中断发出中断请求（定时请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时计数器中断允许时）。如果定时/计数器工计数器工作于定时模式，则表
3、示定时时间已到；如果工作于计作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。数模式，则表示计数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数计数器的计数值器的计数值。第3页，共13页，编辑于2022年，星期五设置为定时器模式时设置为定时器模式时，加，加1计数器是对内部机器周期计数（计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率个振荡周期，即计数频率为晶振频率的的1/12）。）。计数值计数值N乘以机器周期乘以机器周期Tcy就是定时时间就是定时时间t。设置为设置为计数器模式时
4、计数器模式时，外部事件计数脉冲由，外部事件计数脉冲由T0或或T1引脚引脚输入到计数器。在每个机器周期的输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样期间采样T0、T1引引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个，更新的计数值在下一个机器周期的机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从期间装入计数器。由于检测一个从1到到0的下降沿需要的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为要维持
5、一个机器周期。当晶振频率为12MHz时时，最高计数，最高计数频率不超过频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于，即计数脉冲的周期要大于2 s。第4页，共13页，编辑于2022年，星期五 定时定时/计数器的控制计数器的控制 80C51单片机定时单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。控制。TMOD用于设置其工作方式；用于设置其工作方式；TCON用于控制其启用于控制其启动和中断申请。动和中断申请。一、工作方式寄存器一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器工作方式寄存器TMOD用于设置定时用于设置定时/计数器的工作计数器的工作方式，低四位用于方式，低
6、四位用于T0，高四位用于，高四位用于T1。其格式如下：。其格式如下：第5页，共13页，编辑于2022年，星期五GATE：门控位。：门控位。GATE0时，只要用软件使时，只要用软件使TCON中的中的TR0或或TR1为为1，就可以启动定时，就可以启动定时/计数器工作；计数器工作；GATA1时，要用软件时，要用软件使使TR0或或TR1为为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时时/计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高电平这一条件。电平这一条件。:定时定时/计数模式选择位。计数模式选
7、择位。0为定时模式；为定时模式；=1为计为计数模式。数模式。M1M0：工作方式设置位。定时：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式，由计数器有四种工作方式，由M1M0进进行设置。行设置。第6页，共13页，编辑于2022年，星期五 二、控制寄存器二、控制寄存器TCON TCON的低的低4位用于控制外部中断位用于控制外部中断,已在前面介绍。已在前面介绍。TCON的高的高4位用于控制定时位用于控制定时/计计数器的启动和中断申请。其格式如下：数器的启动和中断申请。其格式如下：TF1（TCON.7）：）：T1溢出中断请求标志位。溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置计数溢出时由硬件自动置TF
8、1为为1。CPU响应中断后响应中断后TF1由硬件自动清由硬件自动清0。T1工作时，工作时，CPU可随时查询可随时查询TF1的状态。所的状态。所以，以，TF1可用作查询测试的标志。可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置也可以用软件置1或清或清0，同硬件置，同硬件置1或或清清0的效果一样。的效果一样。TR1（TCON.6）：）：T1运行控制位。运行控制位。TR1置置1时，时，T1开始工作；开始工作；TR1置置0时，时，T1停停止工作。止工作。TR1由软件置由软件置1或清或清0。所以，用软件可控制定时。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。计数器的启动与停止。TF0（TCON.5）：）：T
9、0溢出中断请求标志位，其功能与溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。类同。TR0（TCON.4）：）：T0运行控制位，其功能与运行控制位，其功能与TR1类同。类同。第7页，共13页，编辑于2022年，星期五 5.3.3 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式 一、方式一、方式0 方式方式0为为13位计数位计数，由，由TL0的低的低5位（高位（高3位未用）和位未用）和TH0的的8位组成。位组成。TL0的低的低5位溢出时向位溢出时向TH0进位，进位，TH0溢出时，置位溢出时，置位TCON中的中的TF0标志，向标志，向CPU发出中断请求。发出中断请求。第8页，共13页，编辑于2022年，星期五
10、定时器模式时定时器模式时有有:Nt/Tcy 计数初值计算的公式为：计数初值计算的公式为：定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。计数模式时，计数脉冲是计数模式时，计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。引脚上的外部脉冲。门控位门控位GATE具有特殊的作用。当具有特殊的作用。当GATE=0时，经反相后使时，经反相后使或门输出为或门输出为1，此时仅由，此时仅由TR0控制与门的开启，与门输出控制与门的开启，与门输出1时，控制开关接通，计数开始；时，控制开关接通，计数开始；当当GATE=1时时，由外中断引脚信，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制号控制或门
11、的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制共同控制。当。当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的时，外中断引脚信号引脚的高电平启动高电平启动计数计数，外中断引脚信号引脚的，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数低电平停止计数。这种方式常用来。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。测量外中断引脚上正脉冲的宽度。第9页，共13页，编辑于2022年，星期五 二、方式二、方式1 方式方式1的计数位数是的计数位数是16位，由位，由TL0作为低作为低8位、位、TH0作为作为高高8位，组成了位，组成了16位加位加1计数器计数器。计数个数与计数初值的关系为：计数个数与
12、计数初值的关系为：第10页，共13页，编辑于2022年，星期五 三、方式三、方式2 方式方式2为自动重装初值的为自动重装初值的8位计数方式。位计数方式。工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。计数个数与计数初值的关系为计数个数与计数初值的关系为：第11页，共13页，编辑于2022年，星期五 四、方式四、方式3 方式方式3只适用于定时只适用于定时/计数器计数器T0，定时器定时器T1处于方式处于方式3时相当于时相当于TR1=0，停止计数。，停止计数。工作方式工作方式3将将T0分成为两个独立的分成为两个独立的8位计数器位计数器TL0和和TH0。第12页，共13页，编辑于2022年，星期五定时定时/计数器应用举例计数器应用举例 初始化程序应完成如下工作：初始化程序应完成如下工作：对对TMOD赋值，以确定赋值，以确定T0和和T1的工作方式。的工作方式。计算初值计算初值,并将其写入并将其写入TH0、TL0或或TH1、TL1。中断方式时，则对中断方式时，则对IE赋值，开放中断。赋值，开放中断。使使TR0或或TR1置位，启动定时置位，启动定时/计数器定时或计数。计数器定时或计数。第13页，共13页，编辑于2022年，星期五