定时计数器及其应用精选PPT.ppt
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1、定时计数器及其应用第1页,此课件共68页哦 定时定时/计数器是单片机系统一个重要的部件,计数器是单片机系统一个重要的部件,其工作方式灵活、编程简单、使用方便,可用其工作方式灵活、编程简单、使用方便,可用来实现来实现定时控制定时控制、延时延时、频率测量频率测量、脉宽测量脉宽测量、信号发生信号发生、信号检测信号检测等。此外,定时等。此外,定时/计数器还可作计数器还可作为串行通信中波特率发生器。为串行通信中波特率发生器。80C5180C51定时定时/计数器计数器第2页,此课件共68页哦 在工业检测、控制中,很多场合都要用到计数或者定时功能。例如对外部脉冲进行计数、产生精确的定时时间、作串行口的波特率
2、发声器等。MCS51单片机内部有两个可编程的定时器/计数器,以满足这方面的需要。它们具有 两种工作模数(计数器模式、定时器模式)和四种工作方式(方式0、方式1、方式2、方式3),其控制字均在相应的特殊功能寄存器(SFR)中,通过对它的SFR的编程,可以方便的选择工作模数和工作方式。第3页,此课件共68页哦 定时器/计数器:Timer/Counter 本质上都是加法计数器,当对固定周期的脉冲信号计数时是定时器,对脉冲长度不确定的信号计数时是计数器。每接收到一个计数脉冲,加法计数器的值就加一,当计满时发生溢出,并从0开始继续计数。加法计数器的计满溢出信号就是定时/计数器的输出,该信号使TCON的某
3、位(TF0或TF1位)置一,作为定时器/计数器的溢出中断标志。第4页,此课件共68页哦1 1定时定时/计数器的结构计数器的结构6.1 6.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理内部总线内部总线工作工作方式方式工作工作方式方式THTH 1 1TLTL 1 1TH TH 0 0TL TL 0 0 TCONTCONTMODTMODT T 1(P3.5)1(P3.5)T T 0(P3.4)0(P3.4)微微处处理理器器定时器定时器:对片内机器时钟对片内机器时钟(周期方波周期方波)进行计数进行计数计数器计数器:对对TxTx引脚引脚输入的负脉冲进行计数输入的负脉冲进行计数第5页,此课件共68页哦
4、80C5180C51单片机内部有单片机内部有两个定时两个定时/计数器计数器T0T0和和T1T1,其核心,其核心是计数器,基本功能是是计数器,基本功能是加加1 1。对外部事件脉冲(对外部事件脉冲(下降沿下降沿)计数,是计数器;对片)计数,是计数器;对片内内机周脉冲计数机周脉冲计数,是定时器。,是定时器。计数器由计数器由二个二个8 8位计数器位计数器组成。组成。定时时间和计数值可以编程设定,其方法是在计数定时时间和计数值可以编程设定,其方法是在计数器内设置一个初值,然后器内设置一个初值,然后加加1 1计满后溢出计满后溢出。调整计数调整计数器初值,可调整从器初值,可调整从初值初值到到计满溢出计满溢出
5、的数值,即调整了的数值,即调整了定时时间和计数值。定时时间和计数值。定时定时/计数器作为计数器时,外部事件脉冲必须从规定计数器作为计数器时,外部事件脉冲必须从规定的引脚输入。且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的引脚输入。且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的的1/241/24。2.2.定时定时/计数器概述计数器概述第6页,此课件共68页哦定时器计数器的功能:定时和计数。定时器计数器的功能:定时和计数。1计数功能计数功能计数:对外部事件进行计数计数:对外部事件进行计数。外外部部事事件件的的发发生生以以输输入入脉脉冲冲表表示示,因因此此计计数数功功能能的的实实质质就就是是对对外来脉冲进行计数。外
6、来脉冲进行计数。计数输入端:计数输入端:T0(P3.4)和)和T1(P3.5)。)。外部输入的脉冲在负跳变时有效,进行计数器加外部输入的脉冲在负跳变时有效,进行计数器加1(加法计数)。(加法计数)。第7页,此课件共68页哦第8页,此课件共68页哦2定时功能定时功能实现方法:通过计数器的计数实现。实现方法:通过计数器的计数实现。与与计计数数功功能能的的不不同同之之处处:计计数数脉脉冲冲来来自自单单片片机机的的内内部部,即即每每个个机器周期产生一个计数脉冲,也就是每个机器周期计数器加机器周期产生一个计数脉冲,也就是每个机器周期计数器加1。一个机器周期一个机器周期=12个振荡周期,个振荡周期,故,计
7、数频率为振荡频率的故,计数频率为振荡频率的1/12。若:单片机晶振若:单片机晶振6MHz,则计数频率为则计数频率为0.5MHz,2微秒计数器加微秒计数器加1.第9页,此课件共68页哦定时器工作方式的特点:定时器工作方式的特点:当定时器当定时器设置了设置了某种工作方式之后,定时器就会按设定的工作某种工作方式之后,定时器就会按设定的工作方式独立运行,不再占用方式独立运行,不再占用CPU的操作时间的操作时间,除非定时器计满溢出,除非定时器计满溢出,才可能中断才可能中断CPU当前操作当前操作。因此,因此,定时器定时器/计数器是一种可编程部件。计数器是一种可编程部件。编程:编程:在定时器在定时器/计数器
8、开始工作之前,计数器开始工作之前,CPU必须将一些命令(称为必须将一些命令(称为控制字)写入定时器控制字)写入定时器/计数器,决定计数器,决定T0、T1的工作方式。的工作方式。第10页,此课件共68页哦将将控控制制字字写写入入定定时时器器/计计数数器器的的过过程程叫叫定定时时器器/计计数数器器的的初始化初始化。初始化内容:初始化内容:规定规定T0、T1的工作方式;的工作方式;将工作方式控制字写入方式寄存器将工作方式控制字写入方式寄存器规定规定T0、T1的工作状态;的工作状态;将工作状态控制字写入控制寄存器将工作状态控制字写入控制寄存器赋定时赋定时/计数初值计数初值。第11页,此课件共68页哦高
9、高4 4位控制位控制T1T1低低4 4位控制位控制T0T0门控门控位位计数计数/定时定时方式选择方式选择工作方式工作方式选择选择门控门控位位计数计数/定时定时方式选择方式选择工作方式工作方式选择选择G GC/TC/TM1M1M0M0G GC/TC/TM1M1M0M0TMODTMOD用于设定定时用于设定定时/计数器的工作方式计数器的工作方式低低4 4位位用于控制用于控制T0T0,高高4 4位位用于控制用于控制T1T1。1.1.工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMODTMOD M1M0 M1M0 工作方式选择位工作方式选择位M1M0M1M0工作方式工作方式功能功能0000方式方式0 01313
10、位计数器位计数器,TH,TH高位和高位和TLTL低位低位0101方式方式1 11616位计数器位计数器1010方式方式2 2两个两个8 8位计数器,初值自动装入位计数器,初值自动装入1111方式方式3 3两个两个8 8位计数器,仅适用位计数器,仅适用T0T06.2 6.2 定时器的控制定时器的控制第12页,此课件共68页哦 C/T C/T 计数计数/定时方式选择位定时方式选择位 C/T=1,C/T=1,计数计数工作方式工作方式,对外部事件脉冲计数对外部事件脉冲计数,用作计数器。用作计数器。C/T=0,C/T=0,定时定时工作方式工作方式,对片内机周脉冲计数对片内机周脉冲计数,用作定时器。用作定
11、时器。GATE GATE 门控位门控位 GATE=0GATE=0,运行只受,运行只受TCONTCON中运行控制位中运行控制位TR0/TR1TR0/TR1的控制。的控制。GATE=1GATE=1,运行同时受,运行同时受TR0/TR1TR0/TR1和外中断输入信号和外中断输入信号的双重控制。的双重控制。只有当只有当INT0/INT1=1INT0/INT1=1且且TR0/TR1=1,T0/T1TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。才能运行。TMODTMOD字节地址字节地址89H,89H,不能位操作不能位操作,设置设置TMODTMOD须用字节操作指令。须用字节操作指令。第13页,此课件共68页哦设设
12、 定时器定时器1为定时工作方式,要求由软件启动定时器为定时工作方式,要求由软件启动定时器1,按方式,按方式2工作。定时器工作。定时器0为计数方式,要求由软件启动定时器为计数方式,要求由软件启动定时器0,按方式,按方式1工作。工作。MOV TMOD,#25H。位序号位序号 D7D6D5D4 D3D2D1D0位符号位符号GATE 0C/T0M10M00GATE0C/T1M10M01第14页,此课件共68页哦TCONTCON低低4 4位与外中断位与外中断 、有关,已在有关,已在中断中叙述。中断中叙述。高高4 4位与定时位与定时/计数器计数器T0T0、T1T1有关。有关。TF1:TF1:定时定时/计数
13、器计数器T1T1溢出标志。溢出标志。TF0:TF0:定时定时/计数器计数器T0T0溢出标志。溢出标志。TR1:TR1:定时定时/计数器计数器T1T1运行控制位。运行控制位。TR1=1,T1TR1=1,T1运行运行;TR1=0,T1;TR1=0,T1停。停。TR0:TR0:定时定时/计数器计数器T0T0运行控制位。运行控制位。TR0=1,T0TR0=1,T0运行运行;TR0=0,T0;TR0=0,T0停。停。TCONTCON的字节地址为的字节地址为88H88H,每一位有位地址,均可位操作。,每一位有位地址,均可位操作。2.2.控制控制寄存器寄存器TCONTCONTCONTCONT1T1中断中断标
14、志标志T1T1运行运行标志标志T0T0中断中断标志标志T0T0运行运行标志标志INT1INT1中断中断标志标志INT1INT1触发触发方式方式INT0INT0中断中断标志标志INT0INT0触发触发方式方式位名称位名称TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT0位地址位地址8FH8FH8EH8EH8DH8DH8CH8CH8BH8BH8AH8AH89H89H88H88H第15页,此课件共68页哦6.3定时器定时器/计数器的四种工作方式计数器的四种工作方式四种工作方式四种工作方式:即方式即方式0、方式、方式1、方式、方式2和方式和方式3。其中其中
15、:方式方式0、1和和2下,下,T0和和T1的工作方式相同,的工作方式相同,方式方式3下,两个定时器的工作方式不同。下,两个定时器的工作方式不同。6.3.1方式方式013位计数结构的工作方式。位计数结构的工作方式。图图6-2是定时器是定时器/计数器计数器0在工作方式在工作方式0下的逻辑结构。下的逻辑结构。T1的结构和操作与的结构和操作与T0完全相同。完全相同。第16页,此课件共68页哦计数脉冲输入定时器计数器共有四种工作方式 1.方式013位方式 TF0T0TR0GATEINT011&C/T=1振荡器1/12C/T=0TL0 TH08位低5位13位计数器定时器计数器第17页,此课件共68页哦定时
16、时间的计算公式为:定时时间的计算公式为:T=(MT0初值)振荡周期 12(或TC=MT/T0)其中:其中:T定时器的定时时间,即设计任务要求的定时时间;M计数器的模值;T0定时器需要预置的初值。若设初值T0=0,则定时器定时时间为最大。若设单片机系统主频为12MHz,则各种工作方式定时器的最大定时时间为:工作方式工作方式0 0:Tmax=2131s=8.192ms工作方式工作方式1 1:Tmax=2161s=65.536ms工作方式工作方式2 2和和3 3:Tmax=281s=0.256ms第18页,此课件共68页哦当当GATE0时,时,若若TR0=1,接接通通计计数数控控制制K,启启动动T0
17、在在原原计计数数值值上上加加1计数,直至溢出。计数,直至溢出。若若TR00,则关断控制开关,停止计数。,则关断控制开关,停止计数。当当GATE1,且,且TR01时,时,或或门门、与与门门全全部部打打开开,外外信信号号电电平平通通过过引引脚脚直接开启或关断定时器计数。直接开启或关断定时器计数。输入输入1电平时,允许计数,否则停止计数。电平时,允许计数,否则停止计数。第19页,此课件共68页哦由于定时器由于定时器/计数器以加计数器以加1方式计数,方式计数,当定时器当定时器/计数器用于计数工作方式时,假定要求的计数长度为计数器用于计数工作方式时,假定要求的计数长度为N,则应装入定时器则应装入定时器/
18、计数器的初值计数器的初值X213N。在方式在方式0下,计数的长度范围为下,计数的长度范围为18192。第20页,此课件共68页哦当当工工作作于于定定时时状状态态时时,由由于于定定时时器器/计计数数器器是是计计数数内内部部的的机机器器周期,每个机器周期包括周期,每个机器周期包括12个振荡周期,若晶振频率为个振荡周期,若晶振频率为6MHz,则:,则:机器周期机器周期Tp12/晶振频率晶振频率12/(6106)2us若需要的定时时间若需要的定时时间:Tc,则需要的机器周期数则需要的机器周期数NTc/Tp。则应装入定时器则应装入定时器/计数器的初值计数器的初值X213N。若晶振频率为若晶振频率为6MH
19、z,则当,则当X8191时,具有最小的定时时间为时,具有最小的定时时间为2us;当当X0时,具有最大的定时时间为时,具有最大的定时时间为16384us。第21页,此课件共68页哦其中其中:N:N与工作方式有关与工作方式有关:方式方式0 0时时,N=N=1313;方式方式1 1时时,N=N=1616;方式方式2 2、3 3时时,N=N=8 8。机周时间与主振频率有关机周时间与主振频率有关:机周时间机周时间=12/fosc=12/fosc fosc=fosc=12MHZ12MHZ时时,1 1机周机周=1 1 S S;fosc=fosc=6MHZ6MHZ 时时,1 1机周机周=2 2 S S。80C
20、5180C51定时定时/计数初值计算公式:计数初值计算公式:第22页,此课件共68页哦解:解:工作方式工作方式0 0:2 21313500500 S/2S/2 S=8192-250=7942=1F06HS=8192-250=7942=1F06H 1F06H 1F06H化成二进制:化成二进制:1F06H=0001 1111 0000 1F06H=0001 1111 0000 0110B0110B=000 =000 1111100011111000 0011000110 B B其中:其中:低低5 5位位0011000110前添加前添加3 3位位000000送入送入TL0TL0 TL0=000 TL
21、0=000 0011000110B=06HB=06H;高高8 8位位11111000B11111000B送入送入TH0TH0 TH0=TH0=1111100011111000B=F8HB=F8H。【例例】已知晶振已知晶振6MHz6MHz,要求定时,要求定时0.5ms0.5ms,试分别求出,试分别求出T0T0工作于方式工作于方式0 0、方式、方式1 1、方式、方式2 2、方式、方式3 3时的定时初值。时的定时初值。第23页,此课件共68页哦 工作方式工作方式1 1:T0T0初值初值 =2=21616-500-500 s s/2/2 s s=65536250=65286=FF06H=6553625
22、0=65286=FF06H TH0=FFH TH0=FFH;TL0=06HTL0=06H。工作方式工作方式2 2:T0T0初值初值 =2=28 8-500-500 s s/2/2 s s=256-250=6=256-250=6 TH0=06H TH0=06H;TL0=06HTL0=06H。工作方式工作方式3 3:T0T0方式方式3 3时,被拆成两个时,被拆成两个8 8位定时器,定时初值可分别计算,位定时器,定时初值可分别计算,计算方法同方式计算方法同方式2 2。两个定时初值一个装入。两个定时初值一个装入TL0TL0,另一个装入,另一个装入TH0TH0。因此:因此:TH0=06HTH0=06H;
23、TL0=06HTL0=06H。从上例中看到,从上例中看到,方式方式0 0时计算定时时计算定时初值比较麻烦初值比较麻烦,根据公式计,根据公式计算出数值后,还要变换一下,容易出错,不如直接用方式算出数值后,还要变换一下,容易出错,不如直接用方式1 1,且方式,且方式0 0计计数范围比方式数范围比方式1 1小,小,方式方式0 0完全可以用方式完全可以用方式1 1代替,方式代替,方式0 0与方式与方式1 1相相比,无任何优点比,无任何优点。第24页,此课件共68页哦6.3.2方式方式1计数器由计数器由TH8位和位和TL8位构成。位构成。当当定定时时器器/计计数数器器用用于于计计数数工工作作方方式式时时
24、,假假定定要要求求的的计计数数长长度度为为N,则则应应装入定时器装入定时器/计数器的初计数器的初值值X216N。在方式在方式0下,计数的长度范围为下,计数的长度范围为165536。当当工工作作于于定定时时状状态态时时,若若需需要要的的定定时时时时间间为为Tc,则则需需要要的的机机器器周周期期数数NTc/Tp(Tp机机器器周周期期),则则应应装装入入定定时时器器/计计数数器器的的初初值值X216N。若若晶晶振振频频率率为为6MHz,则则当当X65535时时,具具有有最最小小的的定定时时时时间间为为2us;当当N65536时,具有最大的定时时间为时,具有最大的定时时间为131072us131ms。
25、第25页,此课件共68页哦图图6-3T0(或(或T1)方式)方式1结构结构16位计数器位计数器第26页,此课件共68页哦例例:设设单单片片机机晶晶振振频频率率fosc6MHz,使使用用定定时时器器1以以方方式式1产产生生周周期期为为500us的等宽正方波脉冲,并由的等宽正方波脉冲,并由P1.7输出。以中断方式完成。输出。以中断方式完成。(1)计算计数初值)计算计数初值设待求的计数初值为设待求的计数初值为X,则:,则:(216X)2us250us得:得:X65411FFA1H,则:则:TH1FFH,TL1A1H。(2)TMOD寄存器初始化寄存器初始化第27页,此课件共68页哦位序号位序号 D7D
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