第六章单片微机的定时器PPT讲稿.ppt
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1、第六章单片微机的定时器第1页,共79页,编辑于2022年,星期三通常采用以下三种方法来实现定时或计数:通常采用以下三种方法来实现定时或计数:1硬件法硬件法硬硬件件定定时时功功能能完完全全由由硬硬件件电电路路完完成成,不不占占用用CPU时时间间。但但当当要要求求改改变变定定时时时时间间时时,只只能能通通过过改改变变电电路路中中的的元元件件参参数数来来实实现现,很不灵活。很不灵活。2软件法软件法软软件件定定时时是是执执行行一一段段循循环环程程序序来来进进行行时时间间延延时时,优优点点是是无无额外的硬件开销,时间比较精确。但牺牲了额外的硬件开销,时间比较精确。但牺牲了CPU的时间。的时间。3可编程定
2、时器计数器可编程定时器计数器6.1概述概述第2页,共79页,编辑于2022年,星期三可编程定时器计数器最大特点是可以通过软件编程来实现定时可编程定时器计数器最大特点是可以通过软件编程来实现定时时间的改变,通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能。有专门时间的改变,通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能。有专门的可编程定时器计数器芯片可供选用,比如的可编程定时器计数器芯片可供选用,比如Intel8253。还有一些日历。还有一些日历时钟芯片,如菲利浦公司的时钟芯片,如菲利浦公司的PCF8583等。等。目目前前单单片片微微机机中中往往往往已已配配备备了了定定时时器器计计数数器器(timerco
3、unter)。)。80C51芯芯片片内内包包含含有有两两个个16位位的的定定时时器器计计数数器器:T0和和T1;而而80C52包包含含有有三三个个16位位的的定定时时器器计计数数器器:T0、T1和和T2;在在80C51系系列列的的部部分分产产品品(如如Philips公公司司的的80C552)中中,还还包包含含有有一一个个用用做做看看门门狗狗的的8位位定定时时器(器(T3)。)。定时器计数器的核心是一个加定时器计数器的核心是一个加1计数器其基本功能是计数加计数器其基本功能是计数加1。第3页,共79页,编辑于2022年,星期三若若是是对对单单片片微微机机的的T0、T1或或T2引引脚脚上上输输入入的
4、的一一个个1到到0的的跳跳变变进进行行计数增计数增l,即是计数功能。,即是计数功能。若若是是对对单单片片微微机机内内部部的的机机器器周周期期进进行行计计数数,从从而而得得到到定定时时,这就是定时功能。这就是定时功能。定时功能和计数功能的设定和控制都是通过软件来设定的。定时功能和计数功能的设定和控制都是通过软件来设定的。80C51的的定定时时器器/计计数数器器除除了了可可用用作作定定时时器器或或计计数数器器之之外外,还还可用作串行接口的波特率发生器。可用作串行接口的波特率发生器。第4页,共79页,编辑于2022年,星期三定定时时器器计计数数器器T0、T1的的内内部部结结构构简简图图示示于于图图6
5、1中中。从从图图中可以看出,定时器计数器中可以看出,定时器计数器T0、T1由以下几部分组成:由以下几部分组成:计数器计数器TH0、TL0和和TH1、TL1;特殊功能寄存器特殊功能寄存器TMOD、TCON;时钟分频器;时钟分频器;输入引脚输入引脚T0、T1。6.2定时器计数器定时器计数器T0、T1第5页,共79页,编辑于2022年,星期三定时器计数器定时器计数器T0、T1的方式寄存器的方式寄存器TMOD字节地址为字节地址为89H。TMOD的格式如下:低的格式如下:低4位用来定义位用来定义T0,高,高4位用来定义位用来定义T16.2.1与定时器计数器与定时器计数器T0、T1有关的特殊功能寄存器有关
6、的特殊功能寄存器第6页,共79页,编辑于2022年,星期三D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0各位的意义如下:各位的意义如下:GATE门控位。门控位。GATE1时时,由由外外部部中中断断引引脚脚、和和TR0、TR1共共同同来来启启动动定定时时器器。当当引引脚脚为为高高电电平平时时,TR0置置位位启启动动定定时时器器T0;当当引引脚脚为为高高电电平平时时,TR1置位,启动定时器置位,启动定时器T1。GATE0时,仅由时,仅由TR0和和TR1置位来启动定时器置位来启动定时器T0和和T1。第7页,共79页,编辑于2022年,星期三CT功能选择位。功能选
7、择位。C/T1时,选择计数功能;时,选择计数功能;C/T0时,选择定时功能。时,选择定时功能。T0、T1的计数、定时功能是通过的计数、定时功能是通过TMOD中的位来选择的。中的位来选择的。定时器,设置定时器,设置C/T0计计数数输输入入信信号号是是内内部部时时钟钟脉脉冲冲,每每个个机机器器周周期期使使寄寄存存器器的的值值增增1。每每个个机机器器周周期期等等于于12个个振振荡荡周周期期,故故计计数数速速率率为为振振荡荡周周期期的的112。当当采采用用12MHz的的晶晶体体时时,计计数数速速率率为为1MHz。定定时时器器的的定定时时时时间间,与与系系统统的的振振荡频率荡频率fosc、计数器的长度和
8、初始值等有关。、计数器的长度和初始值等有关。计数器,设置计数器,设置C/T1这这时时,通通过过引引脚脚T0(P3.4)和和T1(P3.5)对对外外部部信信号号进进行行计计数数。在在每每个个机机器器周周期期的的S5P2期期间间,CPU采采样样引引脚脚的的输输入入电电平平。若若前前一一机机器器周周期期采采样样值值为为1,下下一一机机器器周周期期采采样样值值为为0,则则计计数数器器增增1,此此后后的的机机器器周周期期S3P1期间,新的计数值装入计数器。期间,新的计数值装入计数器。第8页,共79页,编辑于2022年,星期三所所以以检检测测一一个个1到到0的的跳跳变变需需要要两两个个机机器器周周期期,故
9、故计计数数脉脉冲冲频频率率不不能能高高于于振振荡脉冲频率的荡脉冲频率的124。M1、M0工作方式选择位。工作方式选择位。由于有由于有M1和和M0两位,可以有四种工作方式,如两位,可以有四种工作方式,如表表61所示。所示。定时器计数器定时器计数器T0、T1的控制寄存器的控制寄存器TCON控控制制寄寄存存器器TCON是是一一个个逐逐位位定定义义的的8位位寄寄存存器器,字字节节地地址址为为88H,位位寻址的地址为寻址的地址为88H8FH。其格式如下:。其格式如下:位地址位地址 8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位功能位功能 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0第9页,共79
10、页,编辑于2022年,星期三其中各位的意义如下:其中各位的意义如下:TF1(TCON7)定时器计数器定时器计数器T1的溢出标志。的溢出标志。T1溢溢出出时时,该该位位由由内内部部硬硬件件置置位位。若若中中断断开开放放,即即响响应应中中断断,进进入入中中断断服服务务程程序序后后,由由硬硬件件自自动动清清0;若若中中断断禁禁止止,可可用用于于判判跳跳,用软件清用软件清0。TR1(TCON6)T1的运行控制位。的运行控制位。用软件控制,置用软件控制,置l时,启动时,启动T1;清;清0时,停止时,停止T1。TF0(TCON5)T0的溢出标志。的溢出标志。T0溢溢出出时时,该该位位由由内内部部硬硬件件置
11、置位位。若若中中断断开开放放,即即响响应应中中断断,进进入入中中断断服服务务程程序序后后,由由硬硬件件自自动动清清0;若若中中断断禁禁止止,可可用用于于判判跳跳,用用软软件件清清0。TR0(TCON4)T0的运行控制位。的运行控制位。用软件控制,置用软件控制,置1时,启动时,启动T0;清;清0时,停止时,停止T0。第10页,共79页,编辑于2022年,星期三IE1(TCON3)外部中断外部中断1下降沿触发标志位。下降沿触发标志位。IE0(TCONI)外部中断外部中断0下降沿触发标志位。下降沿触发标志位。IT1(TCON0)外部中断外部中断1触发类型选择位。触发类型选择位。IT0(TCON0)外
12、部中断外部中断0触发类型选择位。触发类型选择位。TCON的低的低4位与中断有关,已在第五章位与中断有关,已在第五章“中断系统中断系统”中讨论过。中讨论过。复位后,复位后,TCON的所有位均清的所有位均清0。T0和和T1均是关断的。均是关断的。定时器计数器定时器计数器T0、T1的数据寄存器的数据寄存器由由TH1(地地址址为为8DH)、TL1(地地址址为为8BH)和和TH0(地地址址为为8CH)、TL0(地地址为址为8AH)寄存器所组成。复位后,所有这四个寄存器全部清零。寄存器所组成。复位后,所有这四个寄存器全部清零。定时器定时器/计数器中断计数器中断第11页,共79页,编辑于2022年,星期三中
13、断允许寄存器中断允许寄存器IEEA位位-中断允许总控制位中断允许总控制位ET0位、位、ET1位、位、ET2位位-T0、T1和和T2的中断允许控制位。的中断允许控制位。某位某位=0,则禁止对应定时器,则禁止对应定时器/计数器的中断。计数器的中断。某位某位=1,则允许对应定时器,则允许对应定时器/计数器的中断。计数器的中断。中断矢量中断矢量定时器定时器T0:000BH定时器定时器T1:001BH定时器定时器T2:002BH第12页,共79页,编辑于2022年,星期三中断优先级寄存器中断优先级寄存器IP PT0PT0位、位、PT1PT1位、位、PT2PT2位位-T0-T0、T1T1和和T2T2中断优
14、先级控制位。中断优先级控制位。某位为某位为0 0,则相应的定时器,则相应的定时器/计数器的中断为低优先级;计数器的中断为低优先级;某位为某位为1,则相应的定时器,则相应的定时器/计数器的中断为高优先级。计数器的中断为高优先级。第13页,共79页,编辑于2022年,星期三从从图图62中可看到:中可看到:C/T位的电平为位的电平为“0”或或“1”,用来设定是作定时器或计数器。,用来设定是作定时器或计数器。门门控控位位GATE可可用用作作对对INTx引引脚脚上上的的高高电电平平时时间间进进行行计计量量。由由图图62上上可可看看出出,当当GATE0时时,A点点为为高高电电平平,定定时时器器计计数数器器
15、的的启启动动停停止止由由TRx决决定定。TRx1,定定时时器器计计数数器器启启动动;TRx0,定定时时器器计数器停止。计数器停止。当当GATE1时时A点点的的电电位位由由INTx决决定定,因因而而B点点的的电电位位就就由由TRx和和INTx决决定定,即即定定时时器器计计数数器器的的启启动动停停止止由由TRx和和INTx两两个个条条件件决决定。定。计计数数溢溢出出时时,TFx置置位位。如如果果中中断断允允许许,CPU响响应应中中断断并并转转入入中中断断服服务务程程序,由内部硬件清序,由内部硬件清TFx。TFx也可以由程序查询和清零。也可以由程序查询和清零。方式方式1:16位定时器位定时器/计数器
16、计数器当当TMOD中的中的M10、M0l时,选定方式时,选定方式1工作。工作。第14页,共79页,编辑于2022年,星期三方方式式1时时,T0、T1的的逻逻辑辑结结构构如如图图63所所示示。这这种种方方式式下下,计计数数寄寄存存器由器由16位组成,位组成,THx高八位和高八位和TLx的低的低8位。位。计计数数时时,TLx溢溢出出后后向向THx进进位位,THx溢溢出出后后将将TFx置置位位,如如果果中中断断允允许许,CPU响响应应中中断断并并转转入入中中断断服服务务程程序序,由由内内部部硬硬件件清清TFx。TFx也可以由程序查询和清零。也可以由程序查询和清零。方式方式2:定时常数自动重装载的:定
17、时常数自动重装载的8位定时器位定时器/计数器计数器当当TMOD中中的的M11、M00时时,选选定定方方式式2工工作作。这这种种方方式式是是将将16位位计计数数寄寄存存器器分分为为两两个个8位位寄寄存存器器,组组成成一一个个可可重重载载的的8位位计计数数寄寄存存器器。方方式式2时时定定时时器器/计计数数器器T0、T1的的逻逻辑辑结结构构如如图图64所所示。示。在方式在方式2中,中,TLx作为作为8位计数寄存器,位计数寄存器,THx作为作为8位计数常数寄存器。位计数常数寄存器。当当TLx计计数数溢溢出出时时,一一方方面面将将TFx置置位位,并并向向CPU申申请请中中断断;另一方面将另一方面将THx
18、的内容重新装入的内容重新装入TLx中,继续计数。中,继续计数。第15页,共79页,编辑于2022年,星期三根根据据对对TMOD寄寄存存器器中中M1和和M0的的设设定定,T0可可选选择择四四种种不不同同的的工工作作方方式式,而而T1只只具具有有三三种种工工作作方方式式(即即方方式式0、方方式式1和和方方式式2)。)。方式方式0 0:1313位定时器位定时器/计数器计数器当当TMOD中中的的M10、M00时时,选选定定方方式式0工工作作。方方式式0时时的的结结构构如如图图62所所示示。这这种种方方式式下下,计计数数寄寄存存器器由由13位位组组成成,即即THx高高八八位位(作作计计数数器器)和和TL
19、x的的低低5位位(32分分频频的的定定标标器器)构构成成。TLx的的高高3位位未未用。用。计计数数时时,TLx的的低低5位位溢溢出出后后向向THx进进位位,THx溢溢出出后后将将TFx置置位位,并向并向CPU申请中断。申请中断。6.2.2 6.2.2 定时器计数器定时器计数器T0T0、T1 T1 的工作方式的工作方式第16页,共79页,编辑于2022年,星期三重新装入不影响重新装入不影响THx的内容。的内容。方式方式2适合于作为串行口波特率发生器使用。适合于作为串行口波特率发生器使用。方式方式3当当TMOD中中的的M1l、M01时时,选选定定方方式式3工工作作。这这种种方方式式是是是是将将T0
20、分分为为一一个个8位位定定时时器器计计数数器器和和一一个个8位位定定时时器器,TL0用用于于8位位定定时时器器计计数数器器,TH0用用于于8位位定定时时器器。方方式式3时时定定时时器器计计数数器器T0、T1逻逻辑辑结结构构分分别别如如图图65、图图66所示。所示。工作方式工作方式3下的定时器下的定时器/计数器计数器T0方方式式3时时,T0的的结结构构见见图图65所所示示。其其工工作作与与方方式式0时时相相同同,只只是是此此时时的的计计数数器器为为8位位计计数数器器TL0,它它占占用用了了T0的的GATE、INT0、启启动动停停止止控控制制位位TR0、T0引引脚脚(P3.4)以以及及计计数数溢溢
21、出出标标志志位位TF0和和T0的的中中断断矢矢量量(地地址址为为000BH)等。等。第17页,共79页,编辑于2022年,星期三TH0所所构构成成的的定定时时器器只只能能作作为为定定时时器器用用,因因为为此此时时的的外外部部引引脚脚T0已已为为定定时时器器计计数数器器TL0所所占占用用。这这时时它它占占用用了了T1的的启启动动停停止止控控制制位位TR1、计计数数溢出标志位溢出标志位TF1及及T1中断矢量中断矢量(地址为地址为001BH)。T0方方式式3时时,T1的的结结构构如如图图66所所示示,T1只只可可选选方方式式0、1或或2。由由于于此此时时计计数数溢溢出出标标志志位位TF1及及T1中中
22、断断矢矢量量(地地址址为为001BH)已已被被TH0所所占占用用,所所以以T1仅仅能能作作为为波波特特率率发发生生器器或或其其它它不不用用中中断断的的地地方方。作作串串行行口口波波特特率率发发生生器器时时,T1的的计计数数输输出出直直接接去去串串行行口口,只只需需设设置置好好工工作作方方式式,串串行行口口波波特特率率发发生生器器自自动动开开始始运运行行,如如要要停停止止工工作,只需向作,只需向T1送一个设为工作方式送一个设为工作方式3的控制字即可。的控制字即可。第18页,共79页,编辑于2022年,星期三80C52中中的的T2是是一一个个16位位的的、具具有有自自动动重重装装载载和和捕捕获获能
23、能力力的的定定时时器器计计数数器器。在在T2的的内内部部,除除了了两两个个8位位计计数数器器TL2、TH2和和控控制制寄寄存存器器T2CON及及T2MOD之之外外,还还设设置置有有捕捕获获寄寄存存器器RCAP2L(低低字字节节)和和RCAP2H(高高字字节节)。T2的的计计数数脉脉冲冲源源可可以以有有两两个个:一一个个是是内内部部机机器器周周期期,另另一一个个是是由由T2(P10)端端输输入入的的外外部部计计数数脉脉冲冲。T2象象T0、T1一一样样,既既可可用用做做定定时时器器,也也可可用用做做计计数数器器,由由T2CON中中的的C/T位位的的电电平平所所决决定定。T2有有3种种工工作作方方式
24、式 自动重装载、俘获和波特率发生器方式,由自动重装载、俘获和波特率发生器方式,由T2CON中有关位决定。中有关位决定。输输入入引引脚脚T2(P10)是是外外部部计计数数脉脉冲冲输输入入端端;输输入入引引脚脚T2EX(P11)是外部控制信号输入端。)是外部控制信号输入端。6.3 6.3 定时器计数器定时器计数器T2T2 第19页,共79页,编辑于2022年,星期三控制寄存器控制寄存器 T2CONT2控制寄存器控制寄存器T2CON是一个逐位定义的特殊功能寄存器,其是一个逐位定义的特殊功能寄存器,其字节地址为字节地址为C8HC8H,位地址为,位地址为C8HC8HCFHCFH。其格式如下:。其格式如下
25、:位地址位地址 CFHCEHCDHCCHCBHCAHC9HC8H位功能位功能 TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2/T2CP/RL2TF2(T2CON7)T2 T2 溢出标志。溢出标志。定定时时器器T2T2溢溢出出时时置置位位,并并申申请请中中断断。只只能能靠靠软软件件清清除除。但但在在波波特特率率发发生生器器方方式下,也即式下,也即RCLK1或或TCLK1时,定时器溢出不对时,定时器溢出不对TF2TF2置位。置位。EXF2(T2CON6)T2外部标志。外部标志。当当EXEN21,且,且T2EX引脚上出现负跳变而造成捕获或重装载时,引脚上出现负跳变而造成捕获或重装载时,6.3.1 6
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