(精品)单片机定时器.ppt
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1、第6章 定时器/计数器 教学目的 了解定时器了解定时器了解定时器了解定时器/计数器的结构与工作原理。计数器的结构与工作原理。计数器的结构与工作原理。计数器的结构与工作原理。掌握定时器掌握定时器掌握定时器掌握定时器/计数器的四种工作方式的特点及应用。计数器的四种工作方式的特点及应用。计数器的四种工作方式的特点及应用。计数器的四种工作方式的特点及应用。用定时器用定时器用定时器用定时器/计数器设计一个可产生一定频率方波的信号源。计数器设计一个可产生一定频率方波的信号源。计数器设计一个可产生一定频率方波的信号源。计数器设计一个可产生一定频率方波的信号源。用定时器用定时器用定时器用定时器/计数器设计一个
2、脉冲宽度调制计数器设计一个脉冲宽度调制计数器设计一个脉冲宽度调制计数器设计一个脉冲宽度调制(PWM)(PWM)信号以控制直流电动机转速。信号以控制直流电动机转速。信号以控制直流电动机转速。信号以控制直流电动机转速。用定时器用定时器用定时器用定时器/计数器设计一个用于流水生产线上的产品自动计数器。计数器设计一个用于流水生产线上的产品自动计数器。计数器设计一个用于流水生产线上的产品自动计数器。计数器设计一个用于流水生产线上的产品自动计数器。用定时器用定时器用定时器用定时器/计数器设计一个测量电平脉冲宽度的程序。计数器设计一个测量电平脉冲宽度的程序。计数器设计一个测量电平脉冲宽度的程序。计数器设计一
3、个测量电平脉冲宽度的程序。用定时器用定时器用定时器用定时器/计数器设计一个电子音乐程序。计数器设计一个电子音乐程序。计数器设计一个电子音乐程序。计数器设计一个电子音乐程序。学习重点和难点学习重点和难点 定时器定时器定时器定时器/计数器的初始化。计数器的初始化。计数器的初始化。计数器的初始化。定时器定时器定时器定时器/计数器与中断的综合应用。计数器与中断的综合应用。计数器与中断的综合应用。计数器与中断的综合应用。第5章 定时器/计数器5.1 定时器/计数器的结构与原理 5.2 定时器/计数器的控制 5.3 定时器/计数器的四种工作方式及应用 本章小结习题 5.1 定时器/计数器的 结构与原理 5
4、.1.1 定时器/计数器的结构 5.1.2 定时器/计数器的原理 5.1.3 定时器/计数器的功能 5.1.1 定时器/计数器的结构80518051单片机内部设有两个单片机内部设有两个单片机内部设有两个单片机内部设有两个1616位可编程定时器位可编程定时器位可编程定时器位可编程定时器/计数器,简计数器,简计数器,简计数器,简称为定时器称为定时器称为定时器称为定时器0(0(T0T0)和定时器和定时器和定时器和定时器1(1(T1T1)。1616位的定时器位的定时器位的定时器位的定时器/计数器分别由两个计数器分别由两个计数器分别由两个计数器分别由两个8 8位寄存器组成,即:位寄存器组成,即:位寄存器
5、组成,即:位寄存器组成,即:T0T0由由由由TH0TH0和和和和TL0TL0构成,构成,构成,构成,T1T1由由由由TH1TH1和和和和TL1TL1构成。每个寄存器均构成。每个寄存器均构成。每个寄存器均构成。每个寄存器均可单独访问,这些寄存器是用于存放定时初值或计数初值可单独访问,这些寄存器是用于存放定时初值或计数初值可单独访问,这些寄存器是用于存放定时初值或计数初值可单独访问,这些寄存器是用于存放定时初值或计数初值的。的。的。的。有一个有一个有一个有一个8 8位的定时器方式寄存器位的定时器方式寄存器位的定时器方式寄存器位的定时器方式寄存器TMODTMOD和一个和一个和一个和一个8 8位的定时
6、器位的定时器位的定时器位的定时器控制寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器TCONTCON。这些寄存器之间是通过内部总线和控制。这些寄存器之间是通过内部总线和控制。这些寄存器之间是通过内部总线和控制。这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的,定时器逻辑电路连接起来的,定时器逻辑电路连接起来的,定时器逻辑电路连接起来的,定时器/计数器的工作方式、定时时计数器的工作方式、定时时计数器的工作方式、定时时计数器的工作方式、定时时间和启停控制通过由指令来确定这些寄存器的状态来实现。间和启停控制通过由指令来确定这些寄存器的状态来实现。间和启停控制通过由指令来确定这些寄存器的状态来实现。间和启停控
7、制通过由指令来确定这些寄存器的状态来实现。TMODTMOD主要用于设定主要用于设定主要用于设定主要用于设定定时器的工作方式定时器的工作方式定时器的工作方式定时器的工作方式,TCONTCON主要用于控主要用于控主要用于控主要用于控制制制制定时器的启动与停止定时器的启动与停止定时器的启动与停止定时器的启动与停止,并保存,并保存,并保存,并保存T0T0、T1T1的的的的溢出和中断标志溢出和中断标志溢出和中断标志溢出和中断标志。5.1.1 定时器/计数器的结构 定时器定时器定时器定时器/计数器结构框图计数器结构框图计数器结构框图计数器结构框图 5.1.2 定时器/计数器的原理 1616位的定时器位的定
8、时器位的定时器位的定时器/计数器实质上是一个加计数器实质上是一个加计数器实质上是一个加计数器实质上是一个加l l计数器,可实现计数器,可实现计数器,可实现计数器,可实现定定定定时时时时和和和和计数计数计数计数两种功能,其功能由软件控制和切换。定时器属硬两种功能,其功能由软件控制和切换。定时器属硬两种功能,其功能由软件控制和切换。定时器属硬两种功能,其功能由软件控制和切换。定时器属硬件定时和计数,是单片机中效率高而且工作灵活的部件。件定时和计数,是单片机中效率高而且工作灵活的部件。件定时和计数,是单片机中效率高而且工作灵活的部件。件定时和计数,是单片机中效率高而且工作灵活的部件。在定时器在定时器
9、在定时器在定时器/计数器开始工作之前,计数器开始工作之前,计数器开始工作之前,计数器开始工作之前,CPUCPU必须将一些命令必须将一些命令必须将一些命令必须将一些命令(称称称称为控制字为控制字为控制字为控制字)写入定时器写入定时器写入定时器写入定时器/计数器。将控制字写入定时器计数器。将控制字写入定时器计数器。将控制字写入定时器计数器。将控制字写入定时器/计数计数计数计数器的过程叫器的过程叫器的过程叫器的过程叫定时器定时器定时器定时器/计数器的初始化计数器的初始化计数器的初始化计数器的初始化。在初始化程序中,要将在初始化程序中,要将在初始化程序中,要将在初始化程序中,要将工作方式控制字工作方式
10、控制字工作方式控制字工作方式控制字写入定时器方式寄存写入定时器方式寄存写入定时器方式寄存写入定时器方式寄存器器器器(TMOD)(TMOD),工作状态控制字工作状态控制字工作状态控制字工作状态控制字(或相关位或相关位或相关位或相关位)写入定时器控制寄存写入定时器控制寄存写入定时器控制寄存写入定时器控制寄存器器器器(TCON)(TCON),赋,赋,赋,赋定时定时定时定时/计数初值计数初值计数初值计数初值给给给给TH0(TH1)TH0(TH1)和和和和TL0(TL1)TL0(TL1)。5.1.2 定时器/计数器的原理定时器定时器定时器定时器/计数器的定时功能。计数器的定时功能。计数器的定时功能。计数
11、器的定时功能。l l计数器的加计数器的加计数器的加计数器的加1 1信号由振荡器的信号由振荡器的信号由振荡器的信号由振荡器的1212分频信号产生,即分频信号产生,即分频信号产生,即分频信号产生,即每过一每过一每过一每过一个机器周期,计数器加个机器周期,计数器加个机器周期,计数器加个机器周期,计数器加1 1,直至计满溢出。,直至计满溢出。,直至计满溢出。,直至计满溢出。l l定时器的定时时间与系统的时钟频率有关。因一个机器周定时器的定时时间与系统的时钟频率有关。因一个机器周定时器的定时时间与系统的时钟频率有关。因一个机器周定时器的定时时间与系统的时钟频率有关。因一个机器周期等于期等于期等于期等于1
12、212个时钟周期,所以个时钟周期,所以个时钟周期,所以个时钟周期,所以计数频率应为系统时钟频率的计数频率应为系统时钟频率的计数频率应为系统时钟频率的计数频率应为系统时钟频率的十二分之一十二分之一十二分之一十二分之一。如果晶振频率为。如果晶振频率为。如果晶振频率为。如果晶振频率为12MHz12MHz,则机器周期为,则机器周期为,则机器周期为,则机器周期为1 1 s s。通过改变定时器的定时初值,并适当选择定时器的。通过改变定时器的定时初值,并适当选择定时器的。通过改变定时器的定时初值,并适当选择定时器的。通过改变定时器的定时初值,并适当选择定时器的长度长度长度长度(8(8位、位、位、位、1313
13、位或位或位或位或1616位位位位),可以调整定时时间。,可以调整定时时间。,可以调整定时时间。,可以调整定时时间。5.1.2 定时器/计数器的原理定时器定时器定时器定时器/计数器的计数功能。计数器的计数功能。计数器的计数功能。计数器的计数功能。l l通过外部计数输入引脚通过外部计数输入引脚通过外部计数输入引脚通过外部计数输入引脚T0(P3.4)T0(P3.4)和和和和T1(P3.5)T1(P3.5)对外部信号对外部信号对外部信号对外部信号计数,外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器计数,外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器计数,外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器计数,外
14、部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的周期的周期的周期的S5P2S5P2期间采样引脚输入电平,若一个机器周期期间采样引脚输入电平,若一个机器周期期间采样引脚输入电平,若一个机器周期期间采样引脚输入电平,若一个机器周期S5P2S5P2期间采样值为期间采样值为期间采样值为期间采样值为1 1,下一个机器周期,下一个机器周期,下一个机器周期,下一个机器周期S5P2S5P2期间采样值期间采样值期间采样值期间采样值为为为为0 0,则计数器加,则计数器加,则计数器加,则计数器加1 1,再下一个机器周期,再下一个机器周期,再下一个机器周期,再下一个机器周期S3P1S3P1期间,新的期间,新的期间,新
15、的期间,新的计数值装入计数器。计数值装入计数器。计数值装入计数器。计数值装入计数器。l l因检测一个由因检测一个由因检测一个由因检测一个由1 1至至至至0 0的跳变需要两个机器周期,故的跳变需要两个机器周期,故的跳变需要两个机器周期,故的跳变需要两个机器周期,故外部信号外部信号外部信号外部信号的最高计数频率为时钟频率的二十四分之一的最高计数频率为时钟频率的二十四分之一的最高计数频率为时钟频率的二十四分之一的最高计数频率为时钟频率的二十四分之一。如果晶振频。如果晶振频。如果晶振频。如果晶振频率为率为率为率为12MHz12MHz,则最高计数频率为,则最高计数频率为,则最高计数频率为,则最高计数频率
16、为0.5MHz0.5MHz。虽然对外部输。虽然对外部输。虽然对外部输。虽然对外部输入信号的占空比无特殊要求,但为了确保给定电平在变化入信号的占空比无特殊要求,但为了确保给定电平在变化入信号的占空比无特殊要求,但为了确保给定电平在变化入信号的占空比无特殊要求,但为了确保给定电平在变化前至少被采样一次,前至少被采样一次,前至少被采样一次,前至少被采样一次,外部计数脉冲的高电平与低电平保持外部计数脉冲的高电平与低电平保持外部计数脉冲的高电平与低电平保持外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间均需在一个机器周期以上时间均需在一个机器周期以上时间均需在一个机器周期以上时间均需在一个机器周期以上。5.1.3
17、5.1.3 定时器定时器/计数器的功能计数器的功能 定时器定时器定时器定时器/计数器具有定时和计数两种功能,应用范围如下。计数器具有定时和计数两种功能,应用范围如下。计数器具有定时和计数两种功能,应用范围如下。计数器具有定时和计数两种功能,应用范围如下。1.1.定时与延时控制方面定时与延时控制方面定时与延时控制方面定时与延时控制方面 可产生定时中断信号,以设计出各种不同频率的信号源;产可产生定时中断信号,以设计出各种不同频率的信号源;产可产生定时中断信号,以设计出各种不同频率的信号源;产可产生定时中断信号,以设计出各种不同频率的信号源;产生定时扫描信号,对键盘进行扫描以获得控制信号,对显示生定
18、时扫描信号,对键盘进行扫描以获得控制信号,对显示生定时扫描信号,对键盘进行扫描以获得控制信号,对显示生定时扫描信号,对键盘进行扫描以获得控制信号,对显示器进行扫描以不间断地显示数据。器进行扫描以不间断地显示数据。器进行扫描以不间断地显示数据。器进行扫描以不间断地显示数据。2.2.测量外部脉冲方面测量外部脉冲方面测量外部脉冲方面测量外部脉冲方面 对外部脉冲信号进行计数可测量脉冲信号的宽度、周期,也对外部脉冲信号进行计数可测量脉冲信号的宽度、周期,也对外部脉冲信号进行计数可测量脉冲信号的宽度、周期,也对外部脉冲信号进行计数可测量脉冲信号的宽度、周期,也可实现自动计数。可实现自动计数。可实现自动计数
19、。可实现自动计数。3.3.监控系统工作方面监控系统工作方面监控系统工作方面监控系统工作方面 对系统进行定时扫描,当系统工作异常时,使系统自动复位,对系统进行定时扫描,当系统工作异常时,使系统自动复位,对系统进行定时扫描,当系统工作异常时,使系统自动复位,对系统进行定时扫描,当系统工作异常时,使系统自动复位,重新启动以恢复正常工作。重新启动以恢复正常工作。重新启动以恢复正常工作。重新启动以恢复正常工作。5.2 定时器/计数器的控制 5.2.1 定时器方式寄存器TMOD 5.2.2 定时器控制寄存器TCON5.2.1 定时器方式寄存器TMOD 定时器方式寄存器定时器方式寄存器定时器方式寄存器定时器
20、方式寄存器TMODTMOD的作用是设置的作用是设置的作用是设置的作用是设置T0T0、T1T1的工作方式。的工作方式。的工作方式。的工作方式。TMODTMOD的格式:的格式:的格式:的格式:各位的功能说明:各位的功能说明:各位的功能说明:各位的功能说明:(1)(1)GATEGATE:门控位门控位门控位门控位。GATE=0GATE=0:软件启动定时器软件启动定时器软件启动定时器软件启动定时器,即用指令使,即用指令使,即用指令使,即用指令使TCONTCON中的中的中的中的TR1(TR0)TR1(TR0)置置置置1 1即可启动定时器即可启动定时器即可启动定时器即可启动定时器1(1(定时器定时器定时器定
21、时器0)0)。GATE=1GATE=1:软件和硬件共同启动定时器软件和硬件共同启动定时器软件和硬件共同启动定时器软件和硬件共同启动定时器,即用指令使,即用指令使,即用指令使,即用指令使TCONTCON中的中的中的中的TR1(TR0)TR1(TR0)置置置置1 1时,只有外部中断时,只有外部中断时,只有外部中断时,只有外部中断INT0(INT1)INT0(INT1)引脚输入高电平时才能启动定时器引脚输入高电平时才能启动定时器引脚输入高电平时才能启动定时器引脚输入高电平时才能启动定时器1(1(定时器定时器定时器定时器0)0)。5.2.1 定时器方式寄存器TMOD(2)(2)C/TC/T:功能选择位
22、功能选择位功能选择位功能选择位。C/T=0C/T=0时,以定时器方式工作。时,以定时器方式工作。时,以定时器方式工作。时,以定时器方式工作。C/T=1C/T=1时,以计数器方式工作。时,以计数器方式工作。时,以计数器方式工作。时,以计数器方式工作。(3)(3)M1M1、M0M0:方式选择位方式选择位方式选择位方式选择位。定时器工作方式选择位定义定时器工作方式选择位定义定时器工作方式选择位定义定时器工作方式选择位定义 M1 M0M1 M0工作方式工作方式工作方式工作方式功能描述功能描述功能描述功能描述0 00 0方式方式方式方式0 01313位位位位计计计计数器数器数器数器0 10 1方式方式方
23、式方式1 11616位位位位计计计计数器数器数器数器1 01 0方式方式方式方式2 2自自自自动动动动重装初重装初重装初重装初值值值值8 8位位位位计计计计数器数器数器数器1 11 1方式方式方式方式3 3定定定定时时时时器器器器0 0:分:分:分:分为为为为两个独立的两个独立的两个独立的两个独立的8 8位位位位计计计计数器数器数器数器定定定定时时时时器器器器1 1:无中断的:无中断的:无中断的:无中断的计计计计数器数器数器数器5.2.2 定时器控制寄存器TCON 定时器控制寄存器定时器控制寄存器定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCONTCON的作用是控制定时器的启动与停的作用是控制定时器的启
24、动与停的作用是控制定时器的启动与停的作用是控制定时器的启动与停止,并保存止,并保存止,并保存止,并保存T0T0、T1T1的溢出和中断标志。的溢出和中断标志。的溢出和中断标志。的溢出和中断标志。TCONTCON的格式的格式的格式的格式:各位的功能说明:各位的功能说明:各位的功能说明:各位的功能说明:(1)(1)TF1TF1(TCON.7)(TCON.7):定时器定时器定时器定时器1 1溢出标志位溢出标志位溢出标志位溢出标志位。当定时器。当定时器。当定时器。当定时器1 1计满溢计满溢计满溢计满溢出时,由硬件自动使出时,由硬件自动使出时,由硬件自动使出时,由硬件自动使TF1TF1置置置置1 1,并申
25、请中断。对该标志位有,并申请中断。对该标志位有,并申请中断。对该标志位有,并申请中断。对该标志位有两种处理方法,一种是以中断方式工作,即两种处理方法,一种是以中断方式工作,即两种处理方法,一种是以中断方式工作,即两种处理方法,一种是以中断方式工作,即TF1TF1置置置置1 1并申请并申请并申请并申请中断,响应中断后,执行中断服务程序,并由硬件自动使中断,响应中断后,执行中断服务程序,并由硬件自动使中断,响应中断后,执行中断服务程序,并由硬件自动使中断,响应中断后,执行中断服务程序,并由硬件自动使TF1TF1清清清清0 0;另一种以查询方式工作,即通过查询该位是否为;另一种以查询方式工作,即通过
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