第六章定时计数器精选文档.ppt

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1、第六章定时计数器本讲稿第一页，共二十页 第六章 定时/计数器定时定时/计数器结构与原理计数器结构与原理6.1定时定时/计数器的控制计数器的控制6.2定时器的工作方式定时器的工作方式6.3定时器应用举例定时器应用举例6.4定时定时/计数器计数器T26.5WDT监视定时器监视定时器6.6本讲稿第二页，共二十页80C51的定时的定时/计数器计数器 实现定时功能，实现定时功能，比较方便的办法是利用比较方便的办法是利用单片机内部的定时单片机内部的定时/计数器计数器。也可以采用下面。也可以采用下面三种方法三种方法:v软件定时软件定时v采用时基电路定时采用时基电路定时v采用可编程芯片定时采用可编程芯片定时软

2、件定时不占用硬件资源，软件定时不占用硬件资源，但占用了但占用了CPU时间，降低了时间，降低了CPU的利用率的利用率。例如采用例如采用555电路，外接必电路，外接必要的元器件（电阻和电容），要的元器件（电阻和电容），即可构成硬件定时电路。但即可构成硬件定时电路。但在硬件连接好以后，定时值在硬件连接好以后，定时值与定时范围不能由软件进行与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。控制和修改，即不可编程。这种定时芯片的定时值及定这种定时芯片的定时值及定时范围很容易用软件来确定时范围很容易用软件来确定和修改，此种芯片定时功能和修改，此种芯片定时功能强，使用灵活。在单片机的强，使用灵活。在单片机的定

3、时定时/计数器不够用时，可以计数器不够用时，可以考虑进行扩展。考虑进行扩展。本讲稿第三页，共二十页6.1 6.1 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）位），由高，由高8位和低位和低8位两个寄存器组成。位两个寄存器组成。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的的启动和停止及设置溢出标志。启动和停止及设置溢出标志。本讲稿第四页，共二十页二、定时

4、二、定时/计数器的工作原理计数器的工作原理 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:1、由系统时钟振荡器输出脉冲经、由系统时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；分频后送来；2、T0或或T1引脚输入的外部脉冲源。引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲则计数器加每来一个脉冲则计数器加1，当加到计数器为全，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使使TCON中中TF0或或TF1置置1，向，向CPU发出中断请求（定发出中断请求（定时时/计数器中断允许时）。如果定时计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定

5、时计数器工作于定时模式，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。表示计数值已满。因此，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加因此，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值计数器的计数值。本讲稿第五页，共二十页v设置为定时器模式：设置为定时器模式：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个振荡周期，即计数频率为晶振频率的率的1/12）。）。计数值计数值N乘以机器周期乘以机器周期Tc就是定时时间就是定时时间t。v设置为设置为计数器模式：计数

6、器模式：外部事件计数脉冲由外部事件计数脉冲由T0或或T1引脚输入引脚输入到计数器。在每个机器周期的到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样期间采样T0、T1引脚电平。引脚电平。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，则计数器加时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期期间装入计数器。由于检测一个从间装入计数器。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。当晶振期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。

7、当晶振频率为频率为12MHz时时，最高计数频率不超过，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数，即计数脉冲的周期要大于脉冲的周期要大于2 s。本讲稿第六页，共二十页 6.2 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计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；用于设置其工作方式；TCON用用于控制其启动和中断申请。于控制其启动和中断申请。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/计数器的工作方计数器的工作方式，低四位用于式，低四位用于T0，高四位

8、用于，高四位用于T1。其格式如下：。其格式如下：本讲稿第七页，共二十页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，要用软件使时，要用软件使TR0或或TR1为为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。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。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。:定时定时/计数模式选择位。计数模式选择位。0为定时模式；为定时模式；=1为计

9、数模为计数模式。式。M1、M0：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M1、M0进行设置。进行设置。本讲稿第八页，共二十页 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/计数计数器的启动和中断申请。其格式如下：器的启动和中断申请。其格式如下：vTF1（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TF1为为1。CPU响应中断后响应中断后TF1由硬件自动清

10、由硬件自动清0。T1工作时，工作时，CPU可随时查可随时查询询TF1的状态。的状态。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或清或清0的效果一样。的效果一样。vTR1（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停止工作。停止工作。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/计数器的启计数器的启动与停止。动与停止。vTF0（TCON.5）：）：T0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。vTR0（TCON.4）：）：T0运

11、行控制位，其功能与运行控制位，其功能与TR1类同。类同。本讲稿第九页，共二十页 6.3 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位组位组成。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。本讲稿第十页，共二十页定时器模式时定时器模式时有有:Nt/Tc 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

12、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

13、脚的高电平启动计数高电平启动计数，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。这种方式常用来测量外中。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。断引脚上正脉冲的宽度。本讲稿第十一页，共二十页 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：计数个数与计数初值的关系为：本讲稿第十二页，共二十页 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

14、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：本讲稿第十三页，共二十页 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。本讲稿第十四页，共二十页 定时定时/计数器用于外部中断扩展计数器用于外部中断扩展 扩展方法：将定时扩展方法：将定时/计数器设置为计数器方式，计数初值设定为计数器设置为计数器方式，计数初值设定为满程，将待扩展的外部中断源接到定时满程，将待扩展的外部中断源接到定时/计

15、数器的外部计数引脚。从计数器的外部计数引脚。从该引脚输入一个下降沿信号，计数器加该引脚输入一个下降沿信号，计数器加1后便产生定时后便产生定时/计数器溢出计数器溢出中断。中断。例如，利用例如，利用T0扩展一个外部中断源。将扩展一个外部中断源。将T0设置为计数器方式，按方式设置为计数器方式，按方式2工作，工作，TH0、TL0的初值均为的初值均为0FFH，T0允许中断，允许中断，CPU开放中断。开放中断。其其初始化程序如下：初始化程序如下：MOV TMOD，#06H ；置；置T0为计数器方式为计数器方式2 MOV TL0，#0FFH ；置计数初值；置计数初值 MOV TH0，#0FFH SETB T

16、R0 ；启动；启动T0工作工作 SETB EA ；CPU开中断开中断 SETB ET0 ；允许；允许T0中断中断 本讲稿第十五页，共二十页6.4 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：v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。v计算初值计算初值,并将其写入并将其写入TH0、TL0或或TH1、TL1。v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。vTR0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。本讲稿第十六页，共二十页 例例 利用定时利用定时/计数器计数

17、器T0的方式的方式1，产生，产生10ms的定时，并使的定时，并使P1.0引脚上输出周期为引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系的方波，采用中断方式，设系统时钟频率为统时钟频率为12 MHz。解：解：1、计算计数初值、计算计数初值X：由于晶振为由于晶振为12 MHz，所以机器周期，所以机器周期Tc为为1 s。所以：所以：Nt/Tc101000/1 10000X655361000055536D8F0H即应将即应将D8H送入送入TH0中，中，F0H送入送入TL0中中 2、求、求T0的方式控制字的方式控制字TMOD：M1M0=01，GATE=0，C/T=0，方式控制字为，方式控制字为01H

18、；本讲稿第十七页，共二十页 软件查询方式：ORG 0000HORG 0000H LJMP MAIN LJMP MAIN ；跳转到主程序；跳转到主程序 ORG 0100H ORG 0100H MAIN MAIN：MOV TMODMOV TMOD，#01H#01H ；置；置T0T0工作于方式工作于方式1 1 MOV TH0 MOV TH0，#0D8H#0D8H ；装入计数初值；装入计数初值 MOV TL0 MOV TL0，#0F0H#0F0H SETB TR0 SETB TR0 ；启动；启动T0T0 HERE HERE：JNB TF0JNB TF0，HERE HERE ；等待中断；等待中断 CLR

19、 TF0 CLR TF0 CPL P1.0 CPL P1.0 ；P1.0P1.0取反输出取反输出 MOV TH0 MOV TH0，#0D8H#0D8H ；重新装入计数值；重新装入计数值 MOV TL0 MOV TL0，#0F0H#0F0H SJMP HERE SJMP HERE ；中断返回；中断返回 END END硬件定时器采用软件查询方式同样占用了CPU，与软件定时程序相比效率并没有提高。怎么办？本讲稿第十八页，共二十页 ORG 0000HORG 0000H LJMP MAIN LJMP MAIN ；跳转到主程序；跳转到主程序 ORG 000BH ORG 000BH ；T0T0的中断入口地址

20、的中断入口地址 LJMP DVT0 LJMP DVT0 ；转向中断服务程序；转向中断服务程序 ORG 0100H ORG 0100H MAIN MAIN：MOV TMODMOV TMOD，#01H#01H ；置；置T0T0工作于方式工作于方式1 1 MOV TH0 MOV TH0，#0D8H#0D8H ；装入计数初值；装入计数初值 MOV TL0 MOV TL0，#0F0H#0F0H SETB ET0 SETB ET0 ；T0T0开中断开中断 SETB EA SETB EA ；CPUCPU开中断开中断 SETB TR0 SETB TR0 ；启动；启动T0T0 SJMP$SJMP$；等待中断；等

21、待中断 DVT0 DVT0：CPL P1.0 CPL P1.0 ；P1.0P1.0取反输出取反输出 MOV TH0 MOV TH0，#0D8H#0D8H ；重新装入计数值；重新装入计数值 MOV TL0 MOV TL0，#0F0H#0F0H RETI RETI ；中断返回；中断返回 END END本讲稿第十九页，共二十页6.4 定时器的应用定时器的应用例5：利用T0门控位测试 引脚上出现的正脉冲宽度。已知晶振频率12MHz，将所测得值高位存入片内71H单元，低位存入片内72H单元。思路：1、利用门控位，控制T0计数 2、一定要确保能捕捉到正脉冲的上升沿。3、被测脉冲的宽度应小于65536个机器

22、周期。MOV TMOD,#0000,1001B ;门控，门控，16位定时位定时MOV TL0,#0MOV TH0,#0MOV R0,#70HJB P3.2,$;等待下降沿到来，确保能测量完整波形等待下降沿到来，确保能测量完整波形SETB TR0 ;软件启动定时器软件启动定时器(但还受门控信号控制但还受门控信号控制)JNB P3.2,$;等待一个上升沿的到来，才真正开始测量等待一个上升沿的到来，才真正开始测量JB P3.2,$;等待下一个下降沿到来，完成测量过程等待下一个下降沿到来，完成测量过程CLR TR0 ;测量完成，测量完成，T0停止工作停止工作MOV R0,TL0INC R0MOV R0,TH0SJMP$本讲稿第二十页，共二十页