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,