第4章-定时器与计数器.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 定时器,/,计数器,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,4.1.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,的结构及功能,4.1.2,定时器,/,计数器,T0,和,T1,的功能寄存器,4.1.3,定时器,/,计数器,T0,和,T1,的工作方式,4.1.4,定时器,/,计数器,T0,和,T1,应用举例,4.2,定时器,/,计数器,T2,4.2.1,定时器,/,计数器,T2,的控制寄存器,4.2.1,定时器,/,计数器,T2,的操作模式,对于定时器,/,计数器来说，不管是独立的定时器芯片还是单片机内的定时器，大都具有以下特点：,定时器,/,计数器有多种工作方式，可以是,计数方式,，也可以是,定时方式,。,定时器,/,计数器的,计数值,是,可变,的，计数的最大值也是有限的，这取决于计数器的位数。计数的最大值也就限定了定时时间的最大值。,在到达设定的定时或计数值时发出,中断申请,，以便实现定时控制。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的结构及功能,定时器,/,计数器,T0,、,T1,是由加法计数器、,TMOD,寄存器和,TCON,寄存器等组成，其结构如下：,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的结构及功能,T0,和,T1,的结构,定时器,/,计数器的,T0,和,T1,的核心是,16,位加法计数器,，图中用特殊功能寄存器,TH0,、,TL0,及,TH1,、,TL1,表示，它们分别为,T0,加法计数器和,T1,加法计数器的高,8,位和低,8,位。,作,计数器,用时，加法计数器对芯片引脚,T0,(P3.4),或,T1,(P3.5),上的输入脉冲计数。每输入一个脉冲，加法计数器增加,1,。加法计数器,溢出时,可向,CPU,发出,中断请求,信号。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的结构及功能,T0,和,T1,的结构,作,定时器,用时，加法计数器对单片机内部,机器周期,脉冲,Tcy,计数。由于机器周期是定值，所以对,Tcy,的计数就相当于定时，如,Tcy=1s,，计数值,100,，相当于定时,100s,。,加法计数器的初值可以由程序设定，设置的初值不同，计数值或定时时间就不同。在定时器,/,计数器的工作过程中，加法计数器的内容可用程序读回,CPU,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的功能寄存器,定时器,/,计数器方式控制字,TMOD,定时器,/,计数器,T0,、,T1,均有,4,种工作方式，可通过方式控制字,TMOD,进行设置，各位定义如下：,TMOD,的低四位用于,T0,，高四位用于,T1,。位为定时或计数功能选择位，位为“,1,”，为计数方式；位为“,0,”，为定时方式。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的功能寄存器,定时器,/,计数器方式控制字,TMOD,M1,、,M0,：定时器,/,计数器工作方式选择位，其值与工作方式对应关系如下表所示。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,M1,M0,工作方式,方 式 说 明,0,0,0,13,位定时器,/,计数器,0,1,1,16,位定时器,/,计数器,1,0,2,具有自动重装初值功能的,8,位定时器,/,计数器,1,1,3,两个,8,位定时器,/,计数器,(T0),定时器,/,计数器,T0,、,T1,的功能寄存器,定时器,/,计数器方式控制字,TMOD,GATE,：门控位，用于控制定时器,/,计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。如果,GATE=1,，定时器,/,计数器,0,的启动受芯片引脚,INT0(P3.2),控制，定时器,/,计数器,1,的启动受芯片引脚,INT1(P3.3),控制；如果,GATE=0,，则定时器,/,计数器的启动与引脚,INT0,、,INT1,无关。,一般情况下,GATE,端为,0,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的功能寄存器,定时器,/,计数器控制寄存器,TCON,TCON,控制寄存器各位定义如下：,TR0(TR1),：,T0(T1),运行控制位,。当,TR0(TR1)=1,时启动,T0(T1),；,TR0(TR1)=0,时关闭,T0(T1),。该位由软件进行设置。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的功能寄存器,定时器,/,计数器控制寄存器,TCON,TCON,控制寄存器各位定义如下：,TF0(TF1),：,T0(T1),定时器,/,计数器,溢出中断,标志位。当,T0(T1),计数溢出时，由硬件置位，并在允许中断的情况下，向,CPU,发出中断请求信号，,CPU,响应中断转向中断服务程序时，由硬件自动将该位清零（也可用软件清除）。,TCON,的低四位与外部中断有关。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,当,M1M0=00,时，定时器,/,计数器工作于方式,0,下，构成,13,位,定时器,/,计数器（,8,位计数器带,32,分频的预分频器）。其逻辑结构如下图所示。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,THx,是,高,8,位,加法计数器，,TLx,是,低,5,位,加法计数器，,TLx,的高,3,位未用。,TLx,加法计数溢出时向,THx,进位，,THx,加法计数溢出时置位,TFx,，最大计数值为,2,13,。可用程序将,0,8191(2,13,-1),的某一数送入,THx,、,TLx,作为初值。,THx,、,TLx,从初值开始加法计数，直至溢出。所以初值不同，定时时间或计数值不同。,必须注意的是：加法计数器,THx,溢出后，必须用程序重新对,THx,、,TLx,设置初值，否则下一次,THx,、,TLx,将从,0,开始重新计数。（,重写初值,）,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,如果,C/T=1,，图中开关,S1,自动地接到下面，定时器,/,计数器工作在,计数状态,，加法计数器对,Tx,（,x=1,2,）,引脚上的外部脉冲进行计数。,计数值,由下式确定：,式中：,N,为计数值，,x,是,THx,、,TLx,的,初值,。,x,值为,8191,时计数值最小，其值为,1,；当,x,值为,0,时计数值最大，其值为,8192,，即计数范围为,1,8192,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,定时器,/,计数器是在每个机器周期的,S5P2,期间采样,Tx,脚的输入信号，若前一个机器周期的采样值为“,1,”，下一个机器周期的采样值为“,0,”，则计数器当前值加,1,。,由于识别一个高电平到低电平的跳变需两个机器周期，所以对外部计数脉冲的频率应小于,f,osc,/24,，且高电平与低电平的延续时间均不得小于,1,个机器周期。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,当,C/T=0,时为,定时方式,，开关,S1,自动地接到上面，加法计数器对机器周期脉冲,Tcy,计数，每个机器周期,TLx,加,1,。,定时时间,由下式确定：,式中：,Tcy,为单片机的机器周期。如果振荡频率,f,osc,=12MHz,，则,Tcy=1s,，定时范围为,1,8192s,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,定时器,/,计数器的启动或停止由,TRx,控制。,当,GATE,为“,0,”时，只要用软件置,TRx=1,，开关,S2,闭合，定时器,/,计数器就开始工作；当,TRx=0,时，,S2,打开，定时器,/,计数器停止工作。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,0,当,GATE=1,时为,门控方式,。此时，仅当,TRx=1,且,INTx,引脚上出现高电平,(,即无外部中断请求信号,),，,S2,才闭合，定时器,/,计数器开始工作。如果,INTx,引脚上出现低电平,(,即有外部中断请求信号,),，则停止工作。所以，门控方式下，定时器,/,计数器的启动受外部中断请求的影响，可用来测量,INTx,引脚上出现,正脉冲,的,宽度,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,1,当,M1M0=01,时，定时器,/,计数器工作于方式,1,下，构成,16,位,定时器,/,计数器。其逻辑结构图如下所示。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,1,THx,、,TLx,都是,8,位加法计数器。在方式,1,时，计数器的,计数值,由下式确定：,所以计数范围为,1,65536,。,定时器的,定时时间,由下式确定：,如果,f,osc,=12MHz,，则,T,cy,=1s,，定时范围为,1,65536 s,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,2,当,M1M0=10,时，定时器,/,计数器工作于方式,2,下，为,自动重装,初值的,8,位,定时器,/,计数器。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,2,在方式,2,下，,TLx,作为,8,位加法计数器使用，,THx,作为初值寄存器使用，,THx,、,TLx,的初值由程序设定。当,TLx,计数溢出,时，不仅置为,TFx,，而且自动发出重装信号，使三态门打开，将,THx,中的初值自动送至,TLx,，并从初值开始重新计数。,重装初值后，,THx,中的值保持不变，除非用程序重新给,THx,赋值。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,2,在方式,2,时，计数器的,计数值,由下式确定：,所以计数范围为,1,256,。,定时器的,定时时间,由下式确定：,如果,f,osc,=12MHz,，则,T,cy,=1s,，定时范围为,1,256 s,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,3,当,M1M0=11,时，定时器,/,计数器工作于方式,3,下，构成,两个,8,位,定时器,/,计数器。其逻辑结构图如下所示。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,3,工作方式,3,只适用于,T0,。当,T0,工作于方式,3,时，,TH0,和,TL0,被分为,2,个独立的定时器,/,计数器。其中,TL0,既可以是定时器，也可以是计数器；,TH0,只能用于定时器使用，并且占用了,T1,的两个控制信号,TR1,和,TF1,。在这种情况下，,T1,虽然仍可工作于方式,0,、,1,、,2,，但是不能采用中断方式。此时通常将,T1,用作串行口的波特率发生器。,由于,T1,无方式,3,，若强行将其设置为工作方式,3,，相当于令其停止工作。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的四种工作方式,工作方式,3,在方式,3,下，定时器,/,计数器的定时、计数范围和定时,/,计数值的确定与方式,2,相同。,计数值,确定如下：,所以计数范围为,1,256,。,定时器的,定时时间,可由下式确定：,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,定时器,/,计数器的启动和使用,初始化。包括工作方式字,TMOD,设定、初值设定。,启动定时器（置位,TRx,）。,溢出处理（,TFx=1,）。,中断方式,或,查询方式,。,在中断方式下，,CPU,响应中断时会由硬件自动复位,TFx,，查询方式下需要用,软件复位,。,注意,：为实现“,定时处理,”某任务或事件，,CPU,响应中断后应该重写定时器初值，否则定时器将由,0,值开始计数。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,例,4-1,：设单片机系统时钟为,12MHz,，试编程从,I/O,端口,P1.2,输出,周期为,5ms,的方波（,脉冲序列,）。,分析,：当系统时钟为,12MHz,时，若选用,T0,工作于,方式,0,下，则最大定时时间为,2,13,=8192,s,，满足周期,5ms,的要求；同样，若,T0,也可,工作于方式,1,下，则最大定时时间为,2,16,=65536,s,，亦可满足周期,5ms,的要求。,方波脉宽,为,2.5ms=2500,s,，工作于方式,1,时有：,可知：定时器,T0,初值为,5692,，方式,0,下用到了,TH0,的,8,位和,TL0,的低,5,位，即：,TH0=0B1H,，,TL0=1CH,。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,例,4-1,：,C51,程序如下。,#include,sbit p1_2=P12;,void main(),TMOD=0 x00;,TH0=0 xb1;,TL0=0 x1c;,TR0=1;,while(1);,while(TF0=0);/,等待定时器,0,溢出（程序,查询方式,）,TF0=0;,p1_2=!p1_2;,TH0=0 xb1;/,重写定时器初值,TL0=0c1c;,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,例,4-2,：利用定时器,T0,测量脉冲宽度,。设脉冲从,P3.2,引脚输入，单片机系统时钟为,12MHz,。要求将该脉冲宽度值存入变量,pul_width,中。,分析：,当定时器工作于,方式,0,时，利用门控位,GATE,可以测量外部脉冲宽度。,方法：,令,GATE=1,，然后软件,置位,TR0,（或,TR1,），这时当,INT0,（或,INT1,）为“,1,”时（外部脉冲上升沿），就会自动启动定时器；当,INT0,（或,INT1,）为“,0,”时（外部脉冲下降沿），会关闭定时器。因此，此时定时器的计数值就等同于外部输入脉冲的宽度。,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,例,4-2,：,C51,程序如下。,#include,sbit p3_2=P32;,unsigned int pul_width;,void main(),unsigned char a;,TMOD=0 x09;/T0,工作于方式,1,，,GATE,为,1,while(p3_2=1);/,等待,INT0,为,1,，以检测一个完整正脉冲,while(1);,TH0=0 x00;/,初值为,0,TL0=0 x00;,TR0=1;/,设置,TR0,为,1,while(p3_2=0);/,等待,INT0,上升沿,while(p3_2=1);/,等待,INT0,下降沿，此时为完整正脉冲,TR0=0;/,关闭定时器,T0,a=TH0;/,计数结果的高,8,位存入中间变量,pul_width=a*256+TL0;/,计算脉宽并送变量,pul_width,4.1,定时器,/,计数器,T0,和,T1,