51单片机定时器计数器.ppt

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1、89C51 单片机原理及应用,89C51单片机定时器/计数器,单片机的定时计数器,单片机应用系统中定时计数的需求：如用单片机控制的打铃器、空调的定时开关、啤酒自动生产线上对酒瓶的计数装置等。89C51单片机片内的定时/计数器：两个位可编程的定时计数器：T0和T1，都能定时和对外部事件进行计数。此外，T1还可以作为串行接口的波特率发生器。,定时计数器的结构,.定时和计数的原理,（1）计数 定时计数器的实质是在处置基础上的加计数器（位），,16位定时/计数器的计数容量是65536,单片机是对脉冲个数计数，计数器每接收到一个脉冲，计数值加1，,当接收满65535个脉冲后，再来一个脉冲，计数值清0表明

2、这一轮计数结束，同时将标志位TF0或TF1置1。,（2）定时 单片机内部的计数器用作定时器时，是对标准的时钟进行了计数，每来一个时钟脉冲，计数器加1，只要保证计数脉冲的间隔相等，则计数值就代表了时间的流逝。,由单片机的晶振经过12分频后得到。由于晶振的频率很准，所以这个时钟脉冲的时间间隔也很准。当单片机采用12的晶振时，它提供给计数器的脉冲频率是，脉冲周期就是微秒。,定时/计数器T0的结构示意图,获得标准时间,单片机内部的16位定时计数器由高8位和低8位两个寄存器组成：T0由TH0和TL0组成，T1由TH1和TL1组成，定时计数器的计数值就存放在这里面。定时/计数器T1的结构与T0相同。定时器

3、/计数器的控制寄存器TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作 方式。TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了 T0、T1的状态。,定时/计数器的结构,单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。定时器/计数器控制寄存器TCON,低4位与外部中断有关，已介绍。高4位的功能如下：(1)TF1、TF0计数溢出标志位(2)TR1、TR0计数运行控制位 1：启动定时器/计数器工作 0：停止定时器/计数器工作 工作方式控制寄存器TMOD,8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE门控位 0：以TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。1：用外中断引脚(INT0

4、*或INT1*)上的高电平和TRX来启动定时器/计数器运行。（2）M1、M0工作方式选择位 M1 M0 工 作 方 式 0 0 方式0，13位定时器/计数器。0 1 方式1，16位定时器/计数器。1 0 方式2，8位常数自动重新装载 1 1 方式3，仅适用于T0，T0分成 两个8 位计数器，T1停止计数。,(3)C/T*计数器模式和定时器模式选择位0：定时器模式。1：计数器模式。,定时/计数器的工作方式,一方式0,方式0是13位的定时/计数方式，因而最大计数值为 2的13次幂，等于8192。如计数值为N，则置入的初值X为：X=8192-N例如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为7192

5、，转换成二进制数为1110000011000B，则TH0=11100000B，TL0=00011000B。,工作方式0为13位的计数器，C/T*位决定工作模式：0：开关打在上面，为定时器工作模式；1：开关打在下面，为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4、P3.5引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。GATE位：决定定时器/计数器的运行取决于TRx一个条件还是TRx和INTx*引脚两个条件。（1）0：A点是否计数,仅取决于TRx的状态。（2）1：B点电位由INTX*的输入电平和TRX的状态这两个条件来确定。是否计数是由TRx和INTx*二个条件来控制的。,二、方式1,方式1是16

6、位的定时/计数方式，因而最大计数值为 2的16次幂，等于65536。如计数值为N，则置入的初值X为：X=65536-N如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为65536-1000=64536，转换成二进制数为1111110000011000B，则TH0=11111100B，TL0=00011000B。,三方式2,方式2，16位的计数器只用了8位来计数，用的是TL0（或TL1）的8位来进行计数，而TH0（或TH1）用于保存初值。当TL0（或TL1）计满时则溢出，一方面使TF0（或TF1）置位，另一方面溢出信号又会触发三态门，使三态门导通，TH0（或TH1）的值就自动装入TL0（或TL1）。

7、TLX作为常数缓冲器，当TLX计数溢出时，在置“1”溢出标志TFX的同时，还自动的将THX中的初值送至TLX，使TLX从初值开始重新计数。,特别适合于产生比较精确的连续脉冲信号。,由于是8位的定时/计数方式，因而最大计数值为 2的8次幂，等于256。如计数值为N，则置入的初值X为：X=256-N 如定时/计数器T0的计数值为100，则初值为256-100=156，转换成二进制数为10011100B，则TH0=TL0=10011100B。注意:由于方式2计满后，溢出信号会触发三态门自动地把TH0（或TH1）的值装入TL0（或TL1）中，因而如果要重新实现N个单位的计数，不用重新置入初值。,方式3

8、只有定时/计数器T0才有，当M1M0两位为11时，定时/计数器T0工作于方式3，定时/计数器T0被分为两个部分TL0和TH0，其中，TL0可作为定时/计数器使用，占用T0的全部控制位：GATE、C/T、TR0和TF0；而TH0固定只能作定时器使用，对机器周期进行计数，这时它占用定时/计数器T1的TR1位、TF1位和T1的中断资源。,四、方式3,工作方式3相当于增加一个附加的8位定时器/计数器，从而具有3个定时器/计数器。只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3，T1方式3时相当于TR1=0，停止计数（此时T1可用来作串行口波特率产生器）。1工作方式3下的T0T0分为两个独立的8位计数器

9、:TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。,2T0工作在方式3下T1的各种工作方式 当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0处于方式3时，T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。,定时器/计数器对输入信号的要求 外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如

10、图所示，图中Tcy为机器周期。,定时器/计数器的初始化,定时/计数器的方式寄存器TMOD,其中：M1、M0为工作方式选择位，用于对T0的四种工作方式，T1的三种工作方式进行选择，选择情况如下,C/T：定时或计数方式选择位，当C/T=1时工作于计数方式；当C/T=0时工作于定时方式。,GATE：门控位，用于控制定时/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。,定时/计数器的控制寄存器TCON,其中：TF1：定时/计数器T1的溢出标志位，当定时/计数器T1计满时，由硬件使它置位，如中断允许则触发T1中断。进入中断处理后由内部硬件电路自动清除。TR1：定时/计数器T1的启动位，可由软件置位或清零，当

11、TR1=1时启动；TR1=0时停止。,16位定时计数器计满65536个脉冲时，也会发生溢出。定时计数器溢出后标志位TF0（或TF1）由0变1，由此能够引发定时中断（在中断定时方式下），这就像定时的时间一到，闹钟就会响一样。如果采用12的晶振，对应的脉冲周期是微秒，计满65536个脉冲所对应的时间就是65.536ms。,定时/计数值的设置,计数器的道理是一样的，只要用预置数的方法先在计数容器内存入一个初值，如我们要计100，那就存入65436，只要再来100个脉冲，就刚好会溢出，引发中断。,在时钟频率为12MHz的情况下，每个时钟脉冲是1微秒，则计满65536个脉冲需65.536毫秒，如要定时1

12、0毫秒则存入初值55536，（10毫秒是10000微秒，需计数10000个脉冲）。可见，定时器的定时时间长短与系统时钟和定时器初值有关。,定时器初值的设置,定时器计数器初值计算,定时器计数器用于定时或计数时，必须按照需要给计数器设置初值。定时器计数器在计数初值的基础上以加1的方式进行计数，在计数器从全1变为全0时，将自动产生溢出中断请求。（1）计数初值计算 假设要计数的值为X，由于计数器是加工计数器，所以定时器计数器的初值为 2 X：其中n的值依赖于工作方式，对于方式 0，n=13；即初值=8192-X对于方式 1，n=16；即初值=65536-X对于方式 2和方式 3，n=8；即初值=256

13、-X,n,2）定时初值计算 定时就是定时间，假设晶振频率为f，定时时间为T，对应的计数值为X，此时计数器是将系统时钟12分频后作为计数脉冲，则以下等式成立。要装入的计数器初值 CI=2 Tfosc/12。例如：已知晶振的频率为 6 MHz，要求定时为2 ms，则 当为方式0时，应装入的计数初值为；8192210 610/12=8192-1000=7192,n,3,6,定时时间常数初值X：方式0 X=8192-T(fosc/12)方式1 X=65536-T(fosc/12)方式2、方式3 X=256-T(fosc/12)其中T是需要定时的时间，单位是微秒；fosc是晶振,计数时间常数X：方式0

14、X=8192-S 方式1 X=65536-S 方式2、方式3 X=256-S 说明：式中S是需要计数的次数,定财器计数器初始化步骤,1）确定工作方式：把工作方式控制字写入到TMOD中；2）设置定时或计数的初值：根据问题要求，求出定时或计数的初值，写入到寄存器THO、TLO或THI、TLI中。3）如果需要中断，使定时器中断允许位ET0或ETI置位，如果要求中断嵌套，还应设置相应的中断优先级，然后置位EA，使CPU开放中断；如果不需要中断，仅以软件方式对计数器溢出标志TFO或TFI进行查询，则可略去此步骤；4）启动定时器计数器：将 TRO或 TRI置 1即可启动定时器计数器。,定时器/计数器的编程

15、和应用 4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由于方式0是为兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式0，而采用方式1。方式1应用 例1 假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波，如图所示。,方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0取反。(1)计算初值X 设初值为X，则有:(216-X)210-6=110-3 216-X=500 X=65036 X化为16进制，即X=FE0CH=1111111000001100B。所以，T0的初值为：TH0=0FEH TL0=0

16、CH,例2 假设系统时钟为6MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。（1）T0工作方式的确定 定时时间较长，采用哪一种工作方式？由各种工作方式的特性，可计算出：方式0最长可定时16.384ms;方式1最长可定时131.072ms;方式2最长可定时512s。选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。（2）计算计数初值 因为：(216-X)210-6=10-1 所以：X=15536=3CB0H 因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次计数的实现 采用循环程序法。,方式2的应用 省去程序中重装初值的指令，并可产生相当精确的定时时间。例3 当T0（P3.4）引脚上发生负跳变时，从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图所示。（系统时钟为6MHz）,（1）工作方式选择 T0为方式1计数，初值 0FFFFH，即外部计数输入端T0（P3.4）发生一次负跳变时，T0加1且溢出，溢出标志TF0置“1”，发中断请求。在进入T0中断程序后，把F0标志置“1”，说明T0脚已接收了负跳变信号。T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，启动T1每500s产生一次中断，在中断服务程序中对 P1.0求反，使P1.0产生周期1ms的方波。（2）计算T1初值 设T1的初值为X：则(28-X)210-6=510-4 X=28-250=6=06H,