单片机原理及应用第2版张兰红第7章定时器计数器及应用PPT格式课件下载.pptx

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7.1.1软件定时/计数器,需要计数较多或定时时间较长，常使用硬件电路完成。

硬件定时/计数的特点是定时/计数功能全部由硬件电路完成，不占用CPU的时间，但需要通过改变电路中的元件参数来调节定时时间和计数长度，使用上不够灵活。

7.1.2数字电路定时/计数,为了使用方便并增加单片机的功能，很多单片机内部都集成了可编程的定时/计数器。

80C51单片机内部就有可编程的定时/计数器，其中51子系列内部有2个，52子系列内部有3个。

本章只介绍51子系列内部的定时器/计数器。

7.1.3可编程定时/计数,7.280C51单片机的定时器/计数器,51子系列单片机内部有两个独立的16位可编程定时/计数器，分别称为定时器0（简称T0）和定时器1（简称T1）。

它们可以编程选择工作于定时模式或外部事件计数模式，此外它们的工作方式、定时时间、计数值、启动、是否允许中断等都可以由程序设定。

定时器/计数器的内部结构框图如图7-1所示。

图7-1定时器/计数器0、1的内部结构框图,7.2.1定时器/计数器的结构,定时器/计数器T0、T1的工作原理图如图7-2所示。

图7-2定时器/计数器的工作原理图,（a）定时器/计数器0（T0）工作原理图,7.2.2定时器/计数器的工作原理,定时器/计数器T0、T1的工作原理图如图7-2所示。

图7-2定时器/计数器的工作原理图,（b）定时器/计数器1（T1）工作原理图,7.2.2定时器/计数器的工作原理,1.工作方式寄存器TMODTMOD用来选择定时器/计数器的工作模式和工作方式，字节地址为89H，不能进行位寻址，低4位用于定时器/计数器T0，高4位用于定时器/计数器T1，其格式如下所示：

8位分为2组，高4位控制T1，低4位控制T0。

各位的含义说明如下：

（1）M1、M0：

工作方式选择位定时器/计数器有四种工作方式，由M1、M0进行设置，如表7-1所示。

表7-1定时器/计数器0、1的工作方式选择,

（2）：

定时器/计数器工作模式选择位。

0，为定时器工作模式；

1，为计数器工作模式。

（3）GATE：

门控位。

GATE=0，定时器/计数器0、1的启动计数由TCON中的TR0、TR1控制，当TR0或TR1为1时，就可以启动定时器/计数器0或1工作。

GATE=1，定时器/计数器0、1的启动计数由TCON中的TR0、TR1和外部中断引脚、一起控制。

当TR0或TR1为1，同时或也为高电平时，才能启动定时器/计数器0或1工作。

例7-1若定时器T1工作于方式2计数模式，定时器T0工作于方式1定时模式，GATE=0，要求设置TMOD。

解：

根据TMOD各位的定义，得TMOD=01100001B=61H。

2控制寄存器TCONTCON的字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H8FH，TCON的格式如下：

低4位与外部中断有关，已在第6章中介绍，高4位的功能如下：

（1）TF1：

定时器/计数器T1溢出中断请求标志位。

定时器/计数器T1计数溢出后，硬件自动将TF1置1。

使用查询方式时，查询到TF1=1后，应该及时用软件方法将TF1清0。

使用中断方式时，CPU响应中断后，进入中断服务程序后由硬件自动将TF1清0。

（2）TR1：

定时器/计数器T1的运行控制位。

TR1=1，启动定时器/计数器工作；

TR1=0，停止定时器/计数器工作。

（3）TF0：

定时器/计数器T0的溢出中断请求标志位，其功能与TF1类似。

（4）TR0：

定时器/计数器T0的运行控制位，其功能与TR1类似。

3.定时器/计数器的工作模式选择定时器/计数器的工作模式选择由决定，如图7-3所示,位控制的电子开关S1决定了定时器/计数器的工作模式，电子开关打在上面0，电子开关打在下面1。

0时为定时器工作模式，以系统晶振频率12分频后的信号，即Tcy信号作为计数器基准信号。

1时为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4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。

4.定时器/计数器的运行控制定时器/计数器的运行控制如图7-4所示，电子开关S2闭合时定时器/计数器启动计数，S2断开时定时器/计数器停止计数。

电子开关S2由门控位GATE、运行控制位及外部中断输入引脚共同控制。

当门控位GATE=0时，或门A输出为1，定时器/计数器T0启动运行受TR0一个条件控制。

当门控位GATE=1时，定时器/计数器T0启动运行受TR0和外部中断0引脚的状态两个条件控制。

此时，定时器T0的运行情况如表7-2所示。

表7-2GATE=1时，与门B输出与定时器T0的运行情况,定时器/计数器的工作方式有4种，由TMOD中的M1M0控制。

1.方式0当TMOD的M1M0=00时，定时器/计数器工作于方式0，为13位的定时器/计数器方式。

由TL0的低5位和TH0的高8位构成13位的计数器，如图7-5所示。

TL0低5位计数溢出则向TH0进位，TH0计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TF0。

7.2.3定时器/计数器的工作方式,单片机内部的定时器/计数器为加法计数器，假设N是计数值，x为计数初值，n为定时器/计数器的位数，它们之间的关系如下：

N=2n-x如果定时器/计数器工作于定时器工作模式，晶振频率为fosc，要求的定时时间为T，则机器周期Tcy为12/fosc，定时时间、计数初值和机器周期的关系如下：

T（2n-x）Tcy,方式0中初值x的设置范围：

08191（0213-1），TH0、TL0从初值开始加法计数，直至溢出，所以设置的初值不同，定时时间或计数值也不同。

因此方式0工作时计数值和定时值分别为：

N=213-x=8192-xT（2n-x）Tcy=（8192-x）Tcy,由于为加1计数器，当x取为8191时，计数值最小，为1；

当x取为0时，计数值最大，为8192。

因此方式0的计数范围为：

18192，定时范围：

（18192）Tcy。

注意：

方式0加法计数器TH0溢出后，必须用程序重新对TH0、TL0设置初值，否则下一次TH0、TL0将从0开始加法计数。

例7-2已知晶振频率fosc=12MHz，要求定时器0产生1ms的定时时间，问送入TH0和TL0的计数初值各为多少？

试对定时器进行初始化编程。

由于晶振频率为12MHz，所以机器周期Tcy=1s，定时器0选用方式0时最大定时时间为8192s，即8.192ms，而题目要求的定时时间为1ms，小于8.192ms，所以可以选用方式0。

（1）计算TH0、TL0的计数初值T=（2n-x）Tcy（213-x）1s=1ms=1000s，所以x=8192-1000=7192=1C18H=0001110000011000B，取其低13位，放入TH0和TL0，则TH0=E0H，TL0=18H。

（2）TMOD寄存器初始化根据题目要求，GATE（TMOD.3）=0，（TMOD.2）=0，M1（TMOD.1）=0，M0（TMOD.0）=0，定时器/计数器1没有使用，相应的各个位随意状态，均取为0，则（TMOD）=00H。

（3）初始化程序voidinit_time0（void）TMOD=0x00;

/设置T0为定时器模式，工作在方式0TH0=0xE0;

TL0=0x18;

TR0=1;

/启动T0方式0是13位定时器/计数器，目的是为了兼容早期的MCS-48单片机，计数初值有高8位和低5位构成，确定初值比较麻烦，所以在实际应用中已应用不多。

2.方式1当TMOD的M1M0=01时，定时器/计数器工作于方式1，工作于16位的定时器/计数器方式。

由8位TL0和8位TH0构成16位计数器，如图7-6所示。

TL0计数溢出则向TH0进位，TH0计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TF0。

方式1和方式0的差别仅在于计数器的位数不同，方式1是16位定时器/计数器，由TH0高8位和TL0低8位构成，方式0是13位定时器/计数器。

方式1中初值x的设置范围：

065535（0216-1），TH0、TL0从初值开始加法计数，直至溢出。

选择方式1工作时计数值和定时值分别为：

N=216-x=65536-xT（216-x）Tcy=（65536-x）Tcy,当x取为65535时，计数值最小，为1；

当x取为0时，计数值最大，为65536。

因此方式1的计数范围为：

165536，定时范围：

（165536）Tcy。

方式1加法计数器TH0溢出后，必须用程序重新对TH0、TL0设置初值，否则下一次TH0、TL0将从0开始加法计数。

例7-3已知晶振频率fosc=12MHz，要求定时器0产生10ms的定时时间，试对定时器进行初始化编程。

由于晶振频率为12MHz，机器周期Tcy=1s，选用方式0时最大定时时间8.192ms，选择方式1时，最大定时时间为65.536ms，要求的定时时间为10ms，所以不能选择方式0，只能选用方式1。

（1）计算TH0、TL0的计数初值由于晶振频率为12MHz，所以机器周期Tcy=1s，则定时时间为：

T=（2n-x）Tcy（216-x）1s=10ms，所以x=65536-10000=55536=D8F0H即TH0=D8H，TL0=F0H，或者TH0=55536/256，TL0=55536%256,

（2）TMOD寄存器初始化根据题目要求，GATE（TMOD.3）=0，（TMOD.2）=0，M1（TMOD.1）=0，M0（TMOD.0）=1，定时器/计数器1没有使用，相应的各个位状态随意，均取为0，则（TMOD）=01H。

（3）初始化程序voidinit_time0（void）TMOD=0x01;

/设置T0为定时器模式，工作在方式1TH0=（65536-10000）/256;

TL0=（65536-10000）%256;

/启动T0,3.方式2当TMOD的M1M0=10时，定时器/计数器工作于方式2，工作于8位自动重装初值的8位定时器/计数器方式。

方式2计数器构成如图7-7所示，TL0作为8位计数器使用，TH0作为初值寄存器用，TL0计数溢出后，将TF0置1，同时发出自动重装初值的信号，使三态门打开，将TH0中初值自动送入TL0，使TL0从初值开始重新计数。

方式2中初值x的设置范围：

0255（028-1），TL0从初值开始加法计数，溢出后TH0中初值重新置入TL0。

方式2工作时计数值和定时值分别为：

N=28-x=256-xT（28-x）Tcy=（256-x）Tcy当x取为255时，计数值为1；

当x取为0时，计数值为256。

因此方式2的计数范围为：

1256，定时范围：

（1256）Tcy由于工作方式2有自动重新装载初值的功能，因此特别适用于定时控制。

例7-4已知晶振频率fosc=12MHz，要求每隔200s产生一定时信号，试对定时器进行初始化。

选择定时器0，工作在方式2。

（1）计算TH0、TL0的计数初值由于晶振频率为12MHz，所以机器周期Tcy=1s，则（2n-x）Tcy（28-x）1s=200s，所以x=256-200=56=38H即TH0=38H，TL0=38H或者TH0=（256-200）%256，TL0=（256-200）%256。

（2）TMOD寄存器初始化GATE（TMOD.