第06章定時(shí)計(jì)數(shù)器

1、第6章定時(shí)器計(jì)數(shù)器2本講課程主要內(nèi)容（1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本概念（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的編程方法（3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器編程舉例3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器存放初值的SFRT0: TH0、TL0T1: TH1、TL1其它相關(guān)的SFR：TMOD（工作方式控制寄存器）TCON（控制寄存器）定時(shí)功能時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1計(jì)數(shù)功能時(shí)，在外部相應(yīng)輸入腳（T0和T1）產(chǎn)生下降沿，計(jì)數(shù)器加1。46.1 定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)框圖6.2 定時(shí)器的控制字工作方式控制寄存器TMOD(89H)GATEC/TM1 M0 GATE C/T M1 M0注意：TMOD不能位尋址控制寄存器TCON (88H) TF1 TR1

2、TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0復(fù)位后兩個(gè)寄存器的狀態(tài)均為00H。566.2.1 TMOD：工作方式控制寄存器GATE：門控位GATE1，T0、T1是否工作受外部引腳輸入電平的控制，INT0引腳控制T0運(yùn)行，INT1引腳控制T1運(yùn)行?？捎糜跍y(cè)量在INT0或INT1引腳出現(xiàn)的正脈沖的寬度。GATE=0，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行不受外部引腳INT0或INT1的控制。C/T位：計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式的選擇位C/T=0，為定時(shí)器模式。內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)晶振頻率12分頻后的脈沖計(jì)數(shù)（該脈沖的周期等于機(jī)器周期），每個(gè)周期計(jì)數(shù)值加1。若選擇12MHz晶振，則計(jì)數(shù)頻率為1MHz。從計(jì)數(shù)值便可求得計(jì)數(shù)的時(shí)間，

3、所以稱為定時(shí)器模式；C/T=1，設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)器對(duì)由引腳T0（P3.4腳）或T1（P3.5腳）輸入的外部脈沖（負(fù)跳變）計(jì)數(shù)，允許最高計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/24。7工作方式控制寄存器TMODM1、M0工作方式選擇位86.2.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCONTF1位：T1計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位。當(dāng)T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)，由硬件置1，申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后被硬件自動(dòng)清0。TR1位：T1計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位。由軟件置1或清0。當(dāng)GATE位（TMOD.7）0時(shí)，若TR1=1，允許T1計(jì)數(shù)；TR1=0時(shí)，禁止T1計(jì)數(shù)。當(dāng)GATE位=1時(shí)，TR11且INT1=1時(shí)，允許T1計(jì)數(shù)。TF0位：T0計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位，功

4、能同TF1。TR0位：T0計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位，由軟件置1或清0。當(dāng)GATE位（TMOD.3）0時(shí)，若TR0=1，允許T0計(jì)數(shù)；TR0=0時(shí)，禁止T0計(jì)數(shù)。當(dāng)GATE位=1時(shí)，TR01且INT0=1時(shí)，允許T0計(jì)數(shù)。96.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的4種工作方式方式0、方式1（13位、16位定時(shí)計(jì)數(shù)方式）T1工作于方式0的等效框圖（M1M0=00、01）GATE=0、A=1、TR1=1GATE=1、INT1=1、TR1=1。注意定時(shí)器初值與定時(shí)時(shí)間的不同106.3.1 方式0、方式1的說明定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1工作在方式0時(shí)，為13位的計(jì)數(shù)器，由TL1的低5位和TH1的8位所構(gòu)成。TL1低5位溢出向TH1進(jìn)位，TH

5、1計(jì)數(shù)溢出置位TCON中的溢出標(biāo)志位TF1。GATE位的狀態(tài)決定定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)行控制取決于TR1一個(gè)條件還是TR1和INT1引腳這兩個(gè)條件。當(dāng)GATE=0時(shí),A點(diǎn)電位恒為1，則只要TR1被置為1，B點(diǎn)電位即為1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被控制為允許計(jì)數(shù)(定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制僅由TR1的狀態(tài)確定,TR1=1計(jì)數(shù)，TR1=0停止計(jì)數(shù))。當(dāng)GATE=1時(shí)，B點(diǎn)電位由INT1輸入的電平和TR1的狀態(tài)確定，當(dāng)TR1=1，且INT1=1時(shí)，B點(diǎn)電平才為1，才允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)(計(jì)數(shù)控制由TR1和INT1二個(gè)條件控制)。方式1時(shí)，TL1的8位都參與計(jì)數(shù)，因而屬于16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。其控制方式，等效電路與方式0完全

6、相同。116.3.2 方式2(常數(shù)自動(dòng)重裝入)T1工作于方式2的等效圖12方式2的說明TL1作為計(jì)數(shù)器，當(dāng)TL1計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在置1溢出標(biāo)志TF1的同時(shí)，還自動(dòng)的將TH1中的常數(shù)送至TL1，使TL1從初值開始重新計(jì)數(shù)。13這種工作方式可以省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序，簡(jiǎn)化定時(shí)常數(shù)的計(jì)算方法（確定計(jì)數(shù)初值），可以相當(dāng)精確的確定定時(shí)時(shí)間。例如：波特率發(fā)生器146.3.3 方式3（T0具有）T0工作于方式3時(shí)，分為2個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器：TL0、TH0。TL0使用T0的狀態(tài)控制位C/T, GATE,TR0, INT0，而TH0被固定為一個(gè)8位定時(shí)器（不能作外部計(jì)數(shù)方式），并使用定時(shí)器T1的狀態(tài)控制位TR

7、1和TF1，同時(shí)占用定時(shí)器T1的中斷源。此時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1可為方式0、方式1和方式2，作為串行口的波特率發(fā)生器。15工作于方式3的T016T0工作于方式3時(shí)的T117定時(shí)器的工作方式（總結(jié)）方式0：13位定時(shí)計(jì)數(shù)器 注意：TLx的低5位和THx共同組成方式1： 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器方式2： 自動(dòng)重裝入的8位定時(shí)計(jì)數(shù)器 溢出后TFx=1，同時(shí)由THxTLx方式3：T0成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器 TL0作為定時(shí)計(jì)數(shù)器；TH0僅作定時(shí)器用 TL0的控制用原T0的，TH0占用原T1的控制位TR1和TF1，同時(shí)占用定時(shí)器T1的中斷源 此時(shí)，T1可工作于方式02，溢出時(shí)送串行口，經(jīng)常作為串行口波特率發(fā)生器1

8、86.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)工作于定時(shí)器方式：對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)，內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/12，即每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)值加1。例：采用12MHz頻率的晶體時(shí)，每1微秒計(jì)數(shù)值將加1。由于定時(shí)的精度決定于輸入脈沖的周期，因此當(dāng)需要高分辨率的定時(shí)時(shí)，應(yīng)盡量選用頻率較高的晶體（MCS51最高為12MHz）。19定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)工作于計(jì)數(shù)器方式：當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器用作計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自外部輸入引腳T0或T1。當(dāng)輸入信號(hào)產(chǎn)生由1至0的跳變（即下跳變）時(shí)，計(jì)數(shù)器的值增1。需要注意：每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。如在第一個(gè)周期中采得的值為1，而在下一個(gè)周期中采得的值為0，

9、則計(jì)數(shù)器加1。由于確認(rèn)一次下跳變至少要用兩個(gè)機(jī)器周期，即24個(gè)振蕩周期，因此外部輸入的計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為振蕩器頻率的1/24，同時(shí)輸入信號(hào)的高、低電平保持一個(gè)機(jī)器周期以上。例如：選用6MHz頻率的晶體，允許輸入的脈沖頻率為250kHz；如果選用12MHz頻率的晶體，則可輸入500kHz的外部脈沖。20定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)理想的計(jì)數(shù)器輸入信號(hào)：脈沖信號(hào)的高、低電平至少要各保持一個(gè)機(jī)器周期以上，確保電平在變化之前能被采樣一次。216.5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程初始化1 根據(jù)要求給方式寄存器TMOD送一個(gè)方式控制字，以設(shè)定定時(shí)器的工作方式；2 根據(jù)需要給TH和TL選送初值，以確定需要的定時(shí)時(shí)間或計(jì)

10、數(shù)的初值；3 根據(jù)需要給中斷允許寄存器IE送中斷控制字，以開放相應(yīng)的中斷和設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)；也可用查詢方式來(lái)響應(yīng)定時(shí)器。4 給TCON送命令字以啟動(dòng)或禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。22定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程6.5.1 初值的計(jì)算計(jì)數(shù)器初值：設(shè)計(jì)數(shù)模值為M，所需的計(jì)數(shù)值為C，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC，則：TC = M -C （M=213，216，28）定時(shí)器初值：定時(shí)器的模值為M，需要的定時(shí)時(shí)間為T， 定時(shí)器的初值TC為：TC=M-T/t機(jī)器周期23幾種工作方式的最大定時(shí)時(shí)間若定時(shí)器初值為0，則定時(shí)時(shí)間為最大，設(shè)fOSC=12MHz，幾種工作方式下的最大定時(shí)時(shí)間為：方式0： TMAX=8.192ms;方式1：

11、TMAX=65.536ms;方式2、3： TMAX=0.256ms;24初值的計(jì)算：fOSC=12MHz,試計(jì)算定時(shí)時(shí)間2ms所需的定時(shí)器的初值.方式2、方式3 Tmax=0.256ms，所以必須將工作方式設(shè)在方式0或方式1：方式0：TC=213-2ms/1us=6192=1830HTH0=C1H ， TL0=10H方式1：TC=216-2ms/1us =63536=F830HTH0=F8H ， TL0=30H256.5.2 編程方式采用查詢方式：程序一直檢測(cè)TF0（TF1)，若TF01(TF1=1)，說明定時(shí)時(shí)間到或計(jì)滿數(shù)，需要軟件清除溢出標(biāo)志位TFx。采用中斷方式：程序初始化時(shí)，設(shè)置定時(shí)器

12、溢出中斷允許后，內(nèi)部硬件自動(dòng)檢測(cè)到TF01(TF1=1)時(shí)，自動(dòng)響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。由硬件自動(dòng)清除TFx。266.6 定時(shí)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例例1 選用T1方式0產(chǎn)生500us的定時(shí)，在P1.1輸出周期為1ms的方波; FOSC=6MHz注意:T0不用時(shí)的處理,一般設(shè)為方式0,禁止進(jìn)入方式3.初值計(jì)算: TC = 213 - 500us /2us，TC=7942TC=7942D=1F06H13位方式下，計(jì)數(shù)初值為F806H6.6.1：方式0的應(yīng)用27主程序Begin：MOVTMOD，#0MOVMOVSETBTL1，#06HTH1，#0F8HTR1Loop： JBCTF1，PF0SJMPLO

13、OPPF0： MOVTL1，#06HMOVCPLAJMPTH1，#0F8HP1.1LOOP6.6.2 T0計(jì)數(shù)、T1定時(shí)工作于方式2從P3.4 T0輸入低頻脈沖,要求該脈沖每發(fā)生一次跳變時(shí)由P1.0輸出一個(gè)500us的負(fù)脈沖,與此同時(shí)由P1.1輸出一個(gè)寬為1ms的正脈沖（6MHz晶振）。先設(shè)T0為計(jì)數(shù)方式，工作于方式2，初值設(shè)為0FFH，即加1即刻產(chǎn)生溢出。當(dāng)外部輸入一個(gè)負(fù)跳變脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)加1,并產(chǎn)生溢出,TF0=1;引起CPU的T0中斷。中斷服務(wù)程序內(nèi)，對(duì)定時(shí)器T1設(shè)定初值，T1也工作于方式2。28296.6.3 含中斷的定時(shí)/計(jì)數(shù)器響應(yīng)程ORG 0HSJMP BEGINORG 000BHA

14、JMP TT1ORG 0030HBEGIN:MOV TMOD,#26HMOV TH0,#0FFHMOVTL0,#0FFHCLR P1.1Setb ET0 ；允許T0中斷Setb EA ；CPU開中斷SETB P1.0SETB TR0SJMP $序工作于方式2的定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷服務(wù)程序ORG300HTT1:MOVMOVSETBCLRSETBTH1,#06HTL1,#06HP1.1P1.0TR1DEL2:JBC TF1,RP1SJMP DEL230RP1:SETB P1.0DEL3:RP2:JBC TF1,RP2SJMP DEL3CLR P1.1CLR TR1RETI例假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘為6MHz，編寫

15、定時(shí)器T0產(chǎn)生1秒定時(shí)的程序。（1）T0工作方式的確定定時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，采用哪一種工作方式？由各種工作方式的特性，可計(jì)算出：方式0最長(zhǎng)可定時(shí)16.384ms;方式1最長(zhǎng)可定時(shí)131.072ms;方式2最長(zhǎng)可定時(shí)512s。選方式1，每隔100ms中斷一次，中斷10次為1s。316.6.4 長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間的產(chǎn)生32（2）計(jì)算計(jì)數(shù)初值因?yàn)椋?216-X)210-6 = 10-1所以：X=15536=3CB0H因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)采用循環(huán)程序法。（4）程序設(shè)計(jì)參考程序 :33ORG0000HRESET： LJMPORGLJMPORGMAIN： MOVMOVMOVMOVMO

16、VSETBMAIN000BHIT0P1000HSP,#60HB,#0AHTMOD,#01HTL0,#0B0HTH0,#3CHTR0；上電，轉(zhuǎn)主程序入口MAIN；T0的中斷入口；轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P；設(shè)堆棧指針；設(shè)循環(huán)次數(shù)10次；設(shè)T0工作在方式1；給T0設(shè)初值；啟動(dòng)T0SETB ET0 ；允許T0中斷SETB EA ；CPU開放中斷HERE： SJMP HERE ；等待中斷ITOP： MOV TL0,#0B0H ；T0中斷子程序，重裝初值MOV TH0,#3CH ；DJNZ B，LOOPCLR TR0 ；1s定時(shí)時(shí)間到，停止T0工作LOOP： RETI346.6.5 門控位的應(yīng)用利用GA

17、TE位可實(shí)現(xiàn)：外部輸入正脈沖對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器控制。利用這個(gè)特性，可測(cè)量輸入脈沖的寬度。如：利用T1門控位測(cè)試INT1引腳上出現(xiàn)的正脈沖的寬度，并以周期數(shù)顯示。35測(cè)量原理程序清單ST:MOV TMOD, #90HMOV TL1,#00HMOV TH1,#00HWAIT1:JB P3.3,WAIT1；等待INT1為0SETB TR1WAIT2:JNB P3.3, WAIT2；等待INT1為1WAIT3:JB P3.3 ,WAIT3；等待INT1為0CLR TR1MOV 20H,TL1MOV 21H,TH1366.6.6實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)1實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)的基本思想如何獲得1秒的定時(shí)，可把定時(shí)時(shí)間定為100m

18、s，采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累計(jì)，計(jì)滿10次，即得到秒計(jì)時(shí)。片內(nèi)RAM中規(guī)定3個(gè)單元作為秒、分、時(shí)單元，具體安排如下：42H：“秒”單元 ；41H：“分”單元；40H：“時(shí)”單元從秒到分，從分到時(shí)是通過軟件累加并進(jìn)行比較的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。37382程序設(shè)計(jì)（1）主程序的設(shè)計(jì)39（2）中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)中斷服務(wù)程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)處理。參考程序略。6.6.7 運(yùn)行中讀定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在讀取運(yùn)行中的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)，需注意：若恰好出現(xiàn)TLX溢出向THX進(jìn)位的情況，則讀得的（TLX）值就完全不對(duì)。同樣，先讀（THX）再讀（TLX）也可能出錯(cuò)。方法：先讀（THX），后讀（TLX），再讀（

19、THX）。若兩次讀得（THX）相同，則讀的內(nèi)容正確。若前后兩次讀的（THX）有變化，則再重復(fù)上述過程，這次重復(fù)讀得的內(nèi)容就應(yīng)是正確的。下面是有關(guān)的程序，讀得的（TH0）和（TL0）放置在R1和R0內(nèi)。40RDTIME:MOVMOVCJNEMOVA,TH0 ；讀（TH0）R0,TL0 ；讀（TL0）A,TH0,RDTIME；比較2次讀得的（TH0）；不相等則重復(fù)讀R1,A ；（TH0）送入R1中RET4142習(xí)題1. 如果采用的晶振的頻率為3MHz，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式0、1、2下，其最大的定時(shí)時(shí)間各為多少？答：方式0下，其最大的定時(shí)時(shí)間為32.768ms；方式1下，其最大的定時(shí)時(shí)間為262.1