CF单片机的定时器计数器分析.pptx
10.1 C8051F020定时器/计数器概述10.2 定时器的一般结构和工作原理10.3 定时器/计数器T0和T110.4 定时器/计数器T2和T4第1页/共47页10.1C8051F020定时器/计数器概述定时操作：定时采样，定时扫描，定时中断测量外部信号：累加统计，测量周期等定时输出：PWM等(1)定时器/计数器的功用 C8051F020内部有5 个定时器/计数器：其中三个16 位定时器/计数器与标准8051 中 的计数器/定时器兼容，还有两个16 位自动重装载定时器可用于ADC、SMBus、UART1 或作 为通用定时器使用。(2)C8051F020单片机定时器/计数器资源第2页/共47页C8051F020定时器/计数器的工作方式 第3页/共47页10.2 定时器的一般结构和工作原理方式选择计数器定时器启/停控制执行机构加1计数器：如T0T4溢出标志查询中断第4页/共47页实质是计数器，脉冲每一次下降沿，计数寄存器数值将加1。计数的脉冲如果来源于单片机内部的晶振,由于其周期极为准确，这时称为定时器。计数的脉冲如果来源于单片机的引脚，由于其周期一般不确定，可表示事件发生，这时称为计数器。第5页/共47页 外部输入信号的下降沿触发计数。计数器在每个时钟周期或时钟周期的12分频采样外部输入信号，若一个周期的采样值为1，下一个周期的采样值为0，则计数器加1，故识别一个从1到0的跳变需2个周期。所以，对外部输入信号最高的计数速率是时钟频率的1/2或1/24（取决于是否12分频）。同时，外部输入信号的高电平与低电平保持时间均需大于一个周期。(1)计数方式第6页/共47页(2)定时方式 每一个计数周期计数器加1，直至计满溢出，产生中断请求。对于一个N位的加1计数器，若计数周期Tclock是已知的，则从初值a开始加1计数至溢出所占用的时间为：则，最大定时时间：式中n由工作方式决定，Tclock为定时器/计数器的计数脉冲周期，由C8051F的系统时钟或系统时钟经12分频提供，是否需要12分频取决于对时钟控制寄存器CKCON的设定。第7页/共47页时钟控制寄存器CKCON位7：未用。读=0b，写=忽略。位6-3：T4M-T0M：T4到T0的时钟选择（不包含T3，T3的时 钟选择由T3控制寄存器TMR3CN的第0位T3XCLK决定）。0：定时器按系统时钟的12分频计数 1：定时器按系统时钟频率计数位2-0：保留。读=000b，写入值必须是000b。第8页/共47页10.3 定时器/计数器T0和T1对定时器0 和定时器1 的访问和控制是通过SFR 实现的。定时器/计数器控制寄存器（TCON）用于允许/禁止定时器0 和定时器1 以及指示它们的状态.定时器/计数器方式寄存器（TMOD）中的方式选择位M1-M0 来选择工作方式。T0和T1都是16位的加1计数器，访问时以两个字节的形式出现：TH0+TL0、TH1+TL1第9页/共47页1、计数寄存器TH与TL2、定时器控制寄存器TCON(88H)TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TRx:Timer0/1运行控制位。=1 启动计数；=0 停止计数10.3.1 与定时器有关的特殊功能寄存器TFx:Timer0/1计数溢出标志位。=1 计数溢出；=0 计数未满TFx标志位可用于申请中断或供CPU查询。在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。第10页/共47页3、定时器方式寄存器TMOD(89H)T0M0T0M1C/T0GATE0T1M0T1M1C/T1GATE1TMOD字节地址89H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0控制T0控制T1方式选择00：方式001：方式110：方式211：方式3定时/计数选择0：定时器1：计数器门控位第11页/共47页定时器T0、T1的工作方式第12页/共47页（1）工作方式1：16位的定时/计数器10.3.2 T0和T1的工作方式和电路结构16位计数器启/停控制GATE0=0时：TR0=1 启动计数GATE0=1时：TR0=1且INT0=1启动计数时基选择定时/计数选择第13页/共47页方式1：定时初值/定时时间计算若T0的计数初值为a，则T0从初值a加1计数至溢出所需的时间为：式中fOSC为系统时钟频率，T0M为T0的时钟选择位。第14页/共47页 THx/TLx赋初值：THx赋高8位，TLx赋低8位工作方式1 的编程要点：TMOD选方式：写“M1,M0”=01b选方式1 若不用门控位,直接用软件写TRx控制启/停 若使用门控位，先置位TRx，然后由INTx端 的高/低电平来控制其启/停 若要允许中断，还须先置位ETx、EA等中断 允许控制位，并编写中断服务程序 若不用中断，可查询“计数溢出标志TFx”的方式工作，但溢出标志TFx须软件清0第15页/共47页2、工作方式2：8 位自动重装的定时/计数器用于需要重复定时和计数的场合。最大计数值：256(28)第16页/共47页 THx/TLx赋相同初值 在TLx计数达到0FFH 再加“1”时，TL0 将溢出,“TFx”置1去申请中断,同时THx中的 值自动重装(Copy)进TLx工作方式 2 的编程：TMOD寄存器选方式：写“M1，M0”=10 b 选中方式2 其他用法与各种方式1完全相同第17页/共47页3、工作方式3 方式3只适用于定时器0。此时，定时器0的TH0、TL0成为两个独立的计数器。TL0可作为定时器/计数器，占用定时器0在TCON和TMOD中的控制位和标志位。TH0只能作为定时器使用，占用定时器1在TCON和TMOD中的控制位和标志位。第18页/共47页10.3.3 T0和T1的编程 确定定时器/计数器的工作方式-初始化TMOD 根据需要初始化CKCON 计算定时器/计数器的计数初值，装载TH和TL寄存器。中断设置（IE、IP）启动定时/计数器（TCON）1、初始化步骤第19页/共47页2、计数初值的计算 初值a=MC a为计数初值初值为计数器的模，与工作方式有关，C为所需要的计数值最大定时时间（设 fOSC12MHz、T0M=0）：方式0：TMAX=2131s=8.192ms方式1：TMAX=2161s=65.536ms方式2、3：TMAX=28 1s=0.256ms第20页/共47页10.3.4 定时器/计数器的应用实例例1 若fOSC=12MHz，用系统时钟的十二分频作为计数源，请计算定时2ms所需的初值，并给出初始化程序。解：（1）工作方式的选择 fOSC=12MHz，用系统时钟的十二分频作为计数源时，方式2、3的最大定时时间只有0.256ms，因此要想获得2ms的定时时间，必须用方式0或方式1。（2）定时器初值计算方式0a=2132ms/1us=6192=1830H 即：TH0=0C1H；TL0=10H（高三位为0）方式1a=2162ms/1us=63536=F830H 即：TH0=0F8H；TL0=30H第21页/共47页（3）初始化程序void T0_mode1_2ms_init(void)CKCON&=0 xf7;/T0计数源选择系统脉冲的12分频 TMOD=0 x01;/T0，方式1 TH0=0 xf8;/初值 TL0=0 x30;TCON|=0 x10;/启动T0，可用TR0=1代替 第22页/共47页n给定时器赋初值的语句也可以采用如下方法：TH0=(65536-2000)/256;TL0=(65536-2000)%256;或 TH0=-2000/256;TL0=-2000%256;第23页/共47页例2 若fOSC=12MHz，T1工作于方式1，产生50ms的定时中断，TF1为高级中断源。试编写主程序和中断服务程序，使P1.0产生周期为1s的方波。解：让P1.0每500ms取反一次即可实现。定时器的单次定时时间不可能达到500ms，可让定时器多次定时产生500ms的定时时间，如让T1工作在方式1，单次定时时间为50ms，那么T1中断10次就是500ms的时间。（1）定时器初值计算a=21650ms/1us=63536-50000=15536=3CB0H即：TH0=0 x3c；TL0=0 xb0第24页/共47页（2）初始化程序 包括T1初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、CKCON、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入T1。本例中将初始化操作放在主程序中完成，当程序规模较大时，应编写单独的初始化程序，以利于程序的模块化设计。（3）中断服务程序 中断服务程序除了完成要求的方波产生这一工作之外，还要注意将时间常数重新送入T1中，为下一次产生中断作准备。第25页/共47页#include sbit P1_0=P10;int count=10;/10次T1中断为500msvoid main(void)WDTCN=0 xde;/关看门狗WDTCN=0 xad;XBR2=0 x40;/使能端口输出CKCON&=0 xef;/T1的计数源选择系统脉冲的12分频 TMOD=0 x10;/T1方式1 P1_0=0;TH1=0 x3c;/初值 TL1=0 xb0;IE|=0 x88;/允许T1中断 IP|=0 x08;/TF1中断为高级中断 TCON|=0 x20;/启动T1 while(1);/死循环，等待中断，产生方波主主 程程 序序第26页/共47页void Timer1_ISR(void)interrupt 3 TH1=0 x3c;/重装初值 TL1|=0 xb0;count-;/中断计数 if(count=0)/500ms到，重赋计数初值，P1.0取反 count=10;P1_0=!P1_0;中断服务程序中断服务程序问题：为什么用TL1|=0 xb0;而非TL1=0 xb0？第27页/共47页例3 在频率为12MHz 的标准51单片机上，在P1.0引脚上输出周期为2.5S，占空比为20的脉冲信号。中断次数加1次数高电平?次数周期?P1.0=0P1.0=1返回解：第28页/共47页#include sbit WAVE=P10;uchar period=250;uchar high=50;uchar overflow_count=0;void main(void)WDTCN=0 xde;/关看门狗WDTCN=0 xad;XBR2=0 x40;/使能端口输出CKCON&=0 xef;/T1的计数源选择系统脉冲的12分频TMOD=0 x10;/T1方式1WAVE=0;TH0=(65536 10000)/256;/初值 TL0=(65536 10000)%256;IE|=0 x88;/允许T1中断IP|=0 x08;/TF1中断为高级中断while(1);/死循环，等待中断，产生方波第29页/共47页void timer1_ISR(void)interrupt 1 TH0=(65536 10000)/256;TL0=(65536 10000)%256;if(+overflow_count=high)WAVE=0;else if(overflow_count=period)overflow_count=0;WAVE=1;中断服务程序中断服务程序第30页/共47页10.4 定时器/计数器T2和T4定时器/计数器T2 和T4的结构基本相同，具有三种工作方式：（1）T2用做UART0的波特率发生器 T4用做UART1的波特率发生器T2 和T4其主要区别在于：自动重装初值的16位定时器/计数器方式、带捕捉的16位定时器/计数器方式 波特率发生器方式10.4.1 概 述（2）T2可以用于启动ADC数据转换和触发DAC输出更新 T4可用于触发DAC输出更新第31页/共47页10.4.2 定时器/计数器T2的功能特点 T2为16位定时/计数器，由TL2（低字节）和TH2（高字节）组成。C/T2=0时作为定时器，系统时钟作为定时器的输入（由CKCON的T2M位指定不分频或12分频）。C/T2=1时作为计数器，T2输入引脚上的负跳变使计数器加“1”。T2还可以用于启动ADC数据转换。三种工作方式（由T2CON中的配置位选择）：自动重装初值的16位定时器/计数器方式、带捕捉的16位定时器/计数器方式和波特率发生器方式。第32页/共47页T2控制寄存器T2CONCP/RL2C/T2TR2EXEN2TCLK0RCLK0EXF2TF2字节地址C8H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0n位7（TF2）：T2溢出标志位qT2溢出时由硬件置位。允许T2中断时，使CPU转向T2的中断服务程序。不能由硬件自动清0，必须用软件清0。qRCLK0或TCLK0为1时（波特率发生器方式），TF2不会被置1。n位6（EXF2）：T2外部中断标志位qEXEN2为“1”时，当T2EX输入引脚发生负跳变时，由硬件置位。允许T2中断时，使CPU转向T2的中断服务程序。不能由硬件自动清0，必须用软件清0。第33页/共47页CP/RL2C/T2TR2EXEN2TCLK0RCLK0EXF2TF2字节地址C8H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0n位5（RCLK0）：UART0接收时钟选择标志位q0：T1溢出作为接收时钟。q1：T2溢出作为接收时钟。n位4（TCLK0）：UART0发送时钟选择标志位q0：T1溢出作为发送时钟。q1：T2溢出作为发送时钟。n位3（EXEN2）：T2外部允许标志位q0：T2EX上的负跳变被忽略。q1：T2EX上的负跳变导致一次捕捉或重载。n位2（TR2）：T2启/停控制位q0：停止。q1：启动。第34页/共47页CP/RL2C/T2TR2EXEN2TCLK0RCLK0EXF2TF2字节地址C8H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0n位1（C/T2）：定时器/计数器功能选择位q0：定时器功能，由T2M(CKCON.5)定义的时钟加“1”。q1：计数器功能，由外部输入引脚(T2)的负跳变加“1”。n位0（CP/RL2）：捕捉/重载选择位qEXEN2必须为1才能使T2EX上的负跳变能够被识别并触发捕捉和重载。当RCLK0或TCLK0为“1”时，该位被忽略，T2将工作在自动重装载方式。q0：T2溢出或T2EX上发生负跳变时将自动重装载q1：T2EX发生负跳变时捕捉。第35页/共47页第36页/共47页10.4.3 定时器/计数器T2的工作方式和电路结构（1）方式0：自动重装初值的16位定时器/计数器方式自动重装初值两中断标志为0时忽略T2EX负跳变，不产生EXF2中断第37页/共47页TH2、TL2构成16位加“1”计数器。RCAP2H、RCAP2L构成16位初值寄存器。EXEN2=1时，当T2EX上有负跳变或T2溢出时，将RCAP2H、RCAP2L中预置的初值自动重新装入TH2、TL2，T2重新开始计数，并置位中断标志EXF2或TF2，向CPU申请中断。EXEN2=0时，T2EX上的负跳变被忽略，只有当T2溢出时才重载初值并向CPU申请中断。第38页/共47页（2）方式1：带捕捉的16位定时器/计数器方式 RCLK0=0、TCLK0=0、CP/RL2=1时，T2工作在此方式。EXEN2=1时为允许捕捉方式。T2EX引脚上的负跳变将TH2、TL2的当前值捕捉到RCAP2H、RCAP2L寄存器，同时置EXF2=1，发出中断请求。EXEN2=0时为禁止捕捉，RCAP2H、RCAP2L不起作用，此时T2与T1、T0的方式1完全相同。即：C/T20时为16位定时器方式，C/T21时为16位计数器方式，计数溢出时TF21，发送中断请求信号。CP/RL2C/T2TR2EXEN2TCLK0RCLK0EXF2TF2字节地址C8H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0第39页/共47页是否捕捉捕捉并产生EXF2中断带捕捉的16位定时器/计数器方式的电路结构第40页/共47页（3）方式2：波特率发生器方式 RCLK0或TCLK0置1时，T2工作于波特率发生器方式。与自动重装载方式相似。但不置位TF2，也不产生中断。溢出事件用作UART0的移位时钟输入。T2溢出可用于产生独立的发送或接收波特率,也可同时产生发送和接收波特率，取决于T2CON的设置。T2的计数源可以是系统时钟的二分频，也可以是T2引脚上的输入，取决与C/T2的设置。CP/RL2C/T2TR2EXEN2TCLK0RCLK0EXF2TF2字节地址C8H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0第41页/共47页做UART0波特率发生器T1作UART0波特率发生器产生外部中断时基选择T2用做波特率发生器方式的电路结构第42页/共47页当选择系统时钟的二分频做计数源时，T2 为UART0提供的波特率可以用如下公式计算：当选择外部引脚T2上的输入作为时基时，T2为UART0提供的波特率可以用如下公式计算：波特率的计算第43页/共47页10.5 定时器/计数器T316位定时/计数器，由TMR3L（低字节）和TMR3H（高字节）组成 T3的时钟输入可以通过程序选择为外部振荡器的8分频、系统时钟或系统时钟的12分频。T3只有自动重装初值一种工作方式，初值保存在TMR3RLL（低字节）和TMR3RLH（高字节）两个SFR中，T3没有计数器方式。除作为通用定时/计数器使用外，T3还可以用于启动ADC数据转换、SMBus定时等。1.定时器T3的结构第44页/共47页时基选择仅此一种方式启动ADC定时器T3的电路结构第45页/共47页2.定时器T3控制寄存器TMR3CN 位7（TF3）：T3溢出标志位溢出时置1，不能由硬件自动清0，必须用软件清0 位2（TR3）：T3运行控制位 0：停止。1：启动。位1（T3M）：T3时钟选择位 0：T3使用系统时钟的12分频。1：T3使用系统时钟。位0（T3XCLK）：T3外部时钟选择位 0：由T3M定义。1：外部振荡器输入的8分频。T3XCLKT3MTR3-TF3字节地址C8H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0第46页/共47页感谢您的观赏！第47页/共47页
