定时器计数器

第第8章章 定时器定时器计数器计数器8.1 概述8.2 定时/计数器的结构和工作原理8.3 定时/计数器的控制8.4 定时/计数器的功能扩展第一章第一章 概述概述 实现定时常用的三种方法:软件定时不可编程的硬件定时可编程芯片定时8.1 概述 第一章第一章 概述概述 1.软件定时软件定时执行指令所花费的时间来构成一定的时间间隔，从而达到定时的目的。例如：MOV R0,50H DELAY:NOP DJMZ R0,DELAY 优点：不需要专门的硬件设备。缺点：浪费了宝贵的CPU资源，效率低。第一章第一章 概述概述 2.不可编程的硬件定时不可编程的硬件定时 如555电路，外接必要的元器件，即可构成硬件定时电路。但硬件连接好后，定时不能由软件控制，即不可编程。3.可编程芯片定时可编程芯片定时 定时值和定时范围容易用软件来确定和修改，使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用时，需另外扩展。第第8章章 定时器定时器计数器计数器8.1 概述8.2 定时定时/计数器的结构和工作原理计数器的结构和工作原理8.3 定时/计数器的控制8.4 定时/计数器的功能扩展第一章第一章 概述概述 8.2 定时/计数器的结构和工作原理 1、51单片机内部有2个16位的定时/计数器，结构如下：第一章第一章 概述概述 2、定时/计数器的工作原理计数器脉冲来源：T0或T1引脚输入的外部事件脉冲信号，每来一个脉冲，计数器加1。计数器溢出：计数器全1时，再来1个脉冲就计满回零，并产生溢出中断请求。计数值计数值N =计数器当前值计数器当前值Nc -计数初值计数初值x (1)计数原理计数值计数值N =溢出时计数器值溢出时计数器值(2n)-计数初值计数初值x 第一章第一章 概述概述 定时时间定时时间 t 计数值计数值N x 计数脉冲周期计数脉冲周期T 若 MCS-51主频为12MHz，机器周期为1s，即12MHz晶振时，每1s定时器完成加1操作。(2)定时原理定时器脉冲来源：系统时钟振荡器。定时时间：定时器对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。第第8章章 定时器定时器计数器计数器8.1 概述8.2 定时/计数器的结构和工作原理8.3 定时定时/计数器的控制计数器的控制8.4 定时/计数器的功能扩展第一章第一章 概述概述 8.3 定时/计数器的控制 51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。第一章第一章 概述概述 M1、M0：工作方式设置位 1、工作方式寄存器TMOD TMOD(89H)M1 M0 工作方式说 明0 0013 位定时器(TH的 8 位和TL的低 5 位）0 1116 位定时器/计数器 1 02自动重装入初值的 8 位计数器 1 13 T0 分成两个独立的 8 位计数器,T1 停止工作 第一章第一章 概述概述 C/T：计数器/定时器选择位 =0，定时器（内部时钟信号）=1，计数器（外部计数脉冲）GATE：门控位 =0，启动/停止仅由软件对TRx位写“1”/“0”控制 =1，启动/停止由软件对TRx位写“1”/“0”和在外中断INTx引脚出现信号的高/低共同控制TMOD(89H)第一章第一章 概述概述 （1）TFx定时器的溢出标志位 =0，计数未满。=1，计数溢出 溢出中断服务程序时会自动清零；但查询时必须软件清零。（2）TRx定时器运行控制位 =0，停止计数。=1，启动计数 低4位与外部中断有关。2、控制寄存器TCON 第一章第一章 概述概述 （1）IT0选择外部中断请求0为跳沿触发方式还是电平触发方式：IT0=0（电平触发），IT0=1（脉冲触发），可由软件设置。（2）IE0外部中断请求0的中断请求标志位。IE0=0，无中断请求。IE0=1，有中断请求。（3）IT1与IT0类似。（4）IE1与IE0类似。各标志位的功能：复习第一章第一章 概述概述 （1）EA：中断允许总控制位（总开关）0：CPU屏蔽所有的中断请求(CPU关中断)；1：CPU开放所有中断(CPU开中断)，但中断请求是否允许，还要由IE中的5个中断请求允许控制位决定。（2）ES：串行口中断允许位（0：禁止，1：允许）（3）ET1ET0：定时器/计数器T1T0的溢出中断允许位（4）EX1EX0：外部中断10的中断允许位复习中断允许寄存器IE，CPU对中断源的开放或屏蔽。第一章第一章 概述概述 (1)方式03.定时器计数器的工作方式 方式 0（13位计数器）第一章第一章 概述概述 计数个数：Nt/Tcy 初值：a213N=8192-N GATE=0时，仅由TR0控制与门的开启；GATE=1时，与门开启,由INTx引脚信号和TR0共同控制。通常用于测量外部输入信号的脉冲宽度。注意门控位GATE的作用：第一章第一章 概述概述 (2)方式1方式 1（16位计数器）计数初值：a216N=65536-N第一章第一章 概述概述 (3)方式2方式 2（初值自动重装的8位计数器）计数初值：a28N=256-N第一章第一章 概述概述 (4)方式3 T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0。此时T1无中断可用。第一章第一章 概述概述 方式0：1-8192；方式1：1-65536；方式2：1-256；定时时间定时时间 t 计数值计数值N x 计数脉冲周期计数脉冲周期T计数值计数值N的取值范围的取值范围：计数值计数值N =溢出时计数器值溢出时计数器值(2n)-计数初值计数初值x 计数初值计数初值Ttxn 2第一章第一章 概述概述 定时/计数器初始化程序：确定工作方式（对TMOD赋值）计算初值（写入TH0、TL0或TH1、TL1）开中断（对IE赋值）启动定时/计数器（TR0或TR1置位）4.定时/计数器应用举例第一章第一章 概述概述 例：用T0的方式0产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波。采用中断方式，设系统时钟频率为6 MHz。20ms第一章第一章 概述概述 解：1、计算计数初值X 晶振为6MHz，故机器周期T为2s。Nt/T 1010-3/210-6=5000 a213500031920C78H 即应将63H(高8位)送入TH0中，18H(低5位)送入TL0中.2、求T0的方式控制字TMOD M1M0=00，GATE=0，C/T=0，所以TMOD设为00H.第一章第一章 概述概述 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H SETB ET0 SETB EA SETB TR0 SJMP$DVT0：CPL P1.0 MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H RETI END采用中断方式：第一章第一章 概述概述 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#00H ;设置T0 LOOP:MOV TH0,#63H ；计数初值 MOV TL0,#18H MOV IE,#00H ；禁止中断 SETB TR0 ；启动定时 JNB TF0,$；查询计数溢出 CLR TF0 ；清溢出标志 CPL P1.0 ；取反输出 SJMP LOOP ；重复循环 END 采用查询方式：第一章第一章 概述概述 例：已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送,产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品个数。假定红灯亮时停止统计,红灯灭时才在上次统计结果的基础上继续统计,试用单片机定时器/计数器T1的方式1完成该项产品的计数任务。第一章第一章 概述概述 方式 1（16位计数器）GATE=1时，INT0=1、TR0=1时启动计数。INT0=0停止计数。第一章第一章 概述概述 (1)初始化:TMOD=11010000B=0D0H （GATE=1,C/T=1,M0M1=01）(2)T1在方式1时,溢出产生中断,且计数器回零,故在中断服务程序中,需用R0记录中断次数,以保护累积计数结果。(3)启动T1计数,开T1中断。第一章第一章 概述概述 程序编写:ORG 0000H AJMP START ;复位入口 ORG 001BH AJMP T1INT ;T1中断入口 ORG 0100H START:MOV TMOD,0D0H ;初始化程序 MOV TH1,00H MOV TL1,00H MOV R0,00H ;清中断次数计数单元第一章第一章 概述概述 SETB ET1;开T1中断 SETB EA ;开总中断 SETB TR1 ;启动T1 MAIN:ACALL DISP;主程序,调显示子程序 ORG 0A00H T1INT:INC R0 ;中断服务子程序 RETI DISP:;显示子程序 RET 第一章第一章 概述概述 例：用于外部中断扩展（P185）假设有一个用户系统中已使用了两个外部中断源。现要求再增加一个外部中断源,并由 P1.0 口输出一个 5 Hz的方波（假设晶振频率为 6 MHz）。分析：T0 置于工作方式3，把 TL0 预置为 0FFH,当T0 端出现由1至0 的负跳变时,TL0 立即溢出,申请中断,相当于边沿触发的外部中断源。在方式3下,TH0 总是作 8 位定时器用,可以靠它来控制由 P1.0 输出的 5 kHz方波。第第8章章 定时器定时器计数器计数器8.1 概述8.2 定时/计数器的结构和工作原理8.3 定时/计数器的控制8.4 定时定时/计数器的功能扩展计数器的功能扩展第一章第一章 概述概述 8.4 定时/计数器的功能扩展 一、一、8253的主要功能的主要功能具有3个独立的16位计数器；每个计数器都可按二进制或BCD码进行计数；每个计数器有6种工作方式；第一章第一章 概述概述 1.8253内部结构图内部结构图图：8253的内部结构2）缓冲器。8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器3）读/写逻辑。8253内部操作的控制部分。读数据由8253传向CPU，写数据由CPU传向8253。4）控制寄存器。在8253初始化编程时，由CPU写入控制字以决定计数器的工作方式。此寄存器只能写入而不能读出1）计数器0、1、2。三个独立的16位可预置值的减1计数器第一章第一章 概述概述 CLK：输入脉冲线，计数器就是对：输入脉冲线，计数器就是对这个脉冲计数。这个脉冲计数。GATE：控制计数的启动、禁止。：控制计数的启动、禁止。OUT：输出引脚，当计数减到：输出引脚，当计数减到0时，时，该引脚有输出。该引脚有输出。2.8253外部引脚外部引脚第一章第一章 概述概述 3.8253的控制字的控制字SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDD7D6D5D4D3D2D1D0BCD1二进制二进制0方式方式5101方式方式4001方式方式311方式方式201方式方式1100方式方式0000先读写低位字节先读写低位字节后读写高位字节后读写高位字节11只读写高位字节只读写高位字节01只读写低位字节只读写低位字节10计数器锁存操作计数器锁存操作00非法非法11计数器计数器201计数器计数器110计数器计数器000第一章第一章 概述概述 例：设8253的端口地址是8000h-8003h，计数器1工作在方式0，按二进制计数，计数初值为4。写出初始化程序。1.控制字为01010000B=50H。2.计数初值为4。3.初始化程序为：MOV DPTR，#8003H ;控制寄存器地址送DPTR MOV A,#50H ;设置控制字 MOVX DPTR,A ;送控制寄存器 MOV DPTR,#8001H ;T1计数器地址送DPTR MOV A,#4 ;设置计数初值 MOVX DPTR,A ;送计数器1，启动计数第一章第一章 概述概述 4.8253的工作方式的工作方式方式0 计数结束中断方式方式1 可编程单拍脉冲方式方式2 频率发生器（n分频器）方式3 方波发生器方式4 软件触发选通工作方式方式5 硬件触发选通工作方式第一章第一章 概述概述 5.8253的初始化编程的初始化编程 (1)写入每个计数器的控制字,规定计数器的工作方式；(2)写入计数初值。若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0；若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。第一章第一章 概述概述 例：设8253计数器1工作于方式0，按BCD码计数，计数初值为400，端口地址为8000H-8003H。写出8253的初始化程序。解：1）控制字为01110001B=71H。写入控制寄存器，端口地址为8003H。2）计数初值为400，由于采用BCD码计数，故按BCD码方式组成0400H，送入计数器1的数据端口，地址为8001H，16位数送两次，先送低00H，再送高8位04H。第一章第一章 概述概述 3）初始化程序 MOV DPTR，#8003H MOV A,#71H MOVX DPTR，A ；把控制字写入端口 MOV DPTR，#8001H MOV A，#00H MOVX DPTR，A ；先写低8位计数值 MOV A，#04H MOVX DPTR，A ；然后写高8位计数值第一章第一章 概述概述 1、重点掌握51系列单片机内部2个16位的定时计数器，有四种不同的工作方式。2、了解8253的功能、工作方式及应用等。本章小结第一章第一章 概述概述 方式0计完最后一个数时中断当CPU写控制字之后，OUT输出端变低，但计数器没有赋予初值，也没开始计数。要开始计数，GATE信号必须为高电平，并在写入计数初值后，通道开始计数，在计数过程中 OUT一直维持为低，直到计数到“0”时。OUT输出变高。第一章第一章 概述概述 方式0的基本时序第一章第一章 概述概述 当CPU写控制字之后，输出为高。当CPU写完计数值后，计数器并不开始计数，直到GATE的上升沿出现时，输出OUT变低。因整个计数过程中，OUT都维持为低，直到计数到0，输出为高，因此输出为一个单拍脉冲。若外部再次启动GATE，则可以再产生一个单拍脉冲。方式1可编程的单拍脉冲第一章第一章 概述概述 方式1的基本时序GATE43210OUTPUT34210 CLKGATEOUTPUT234WRGATE上升沿后的上升沿后的下一个CLK脉冲的下降沿开始计数。GATE每启动一次，就重新开始计数。第一章第一章 概述概述 在计数过程中，若GATE变为低电平，停止计数，OUT保持为高电平。GATE恢复到高电平时，计数器装入初值重新开始计数，计数到1时，输出低电平，经过一个CLK周期，输出恢复为高，且计数器自动开始重新计数。方式2速率发生器第一章第一章 概述概述 方式2的基本时序4321 0(3)OUTGATEOUT CLKn=4n=3 0(4)3212100(3)3210(3)210(3)210WR当GATE为低电平时，计数停止。计数器自动开始重新计数。第一章第一章 概述概述 方式3和方式2的输出都是周期性的，主要区别：方式3输出有一半时间为高，另一半时间为低。（1）当计数值n为偶数时，输出对称方波，在前n/2计数值时输出高电平，后n/2计数值时输出低电平；（2）当计数值n为奇数时，在前(n+1)/2计数值时输出高电平，后(n-1)/2计数值时输出低电平。方式3方波速率发生器第一章第一章 概述概述 计数值分别为4和5的两种情况。方式3的基本时序422 1 0(4)OUT n=4GATEOUT n=4n=4n=3 0(4)2103210(4)21 331 CLKOUT n=53210(5)43210(5)430(5)430当GATE为低电平时，计数停止。第一章第一章 概述概述 当写入控制字后，输出为高。当写入计数值后立即开始计数，计数到0后，输出变低，经过一个输入时钟周期，输出又变高，计数器停止计数。一次性计数，只有在输入新的计数值后，才开始新的计数。计数期间，GATE出现低电平时，计数器停止工作，但GATE恢复高电平后，又从原设定的计数值开始重新计数。方式4软件触发选通第一章第一章 概述概述 方式4的基本时序 CLKn=4n=4OUTOUTn=4n=40 01 12 23 34 44 44 43 32 21 10 0LOAD nLOAD n GATEGATEOUTOUTWR第一章第一章 概述概述 写入控制字后，输出为高。在设置了计数值后，计数器并不立即开始计数，而是由门控脉冲GATE的上升沿触发启动。当计数到0时，输出变低，经过一个CLK脉冲，输出恢复为高，停止计数。要等到下次GATE信号的触发才能再计数。在计数期间，GATE变为低电平时，不禁止计数，但GAET再次出现上升沿，则重新按原设定的计数值开始计数。方式5硬件触发选通第一章第一章 概述概述 方式5的基本时序 CLKOUTOUT(n=4)(n=4)0 01 12 23 34 44 43 32 21 10 0GATEGATE GATEGATEOUTOUT4 43 3