第六章定時(shí)計(jì)數(shù)器

第六章定時(shí)計(jì)數(shù)器第1頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六章定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)與原理6.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制6.2定時(shí)器的工作方式6.3定時(shí)器應(yīng)用舉例6.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器T26.5WDT監(jiān)視定時(shí)器6.6第2頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月80C51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器

實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，比較方便的辦法是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。也可以采用下面三種方法:軟件定時(shí)采用時(shí)基電路定時(shí)采用可編程芯片定時(shí)軟件定時(shí)不占用硬件資源，但占用了CPU時(shí)間，降低了CPU的利用率。例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。但在硬件連接好以后，定時(shí)值與定時(shí)范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改，即不可編程。這種定時(shí)芯片的定時(shí)值及定時(shí)范圍很容易用軟件來(lái)確定和修改，此種芯片定時(shí)功能強(qiáng)，使用靈活。在單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器不夠用時(shí)，可以考慮進(jìn)行擴(kuò)展。第3頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理

一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。

第4頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理

加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源:1、由系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來(lái)；2、T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來(lái)一個(gè)脈沖則計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。

因此，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。

第5頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)置為定時(shí)器模式：加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tc就是定時(shí)時(shí)間t

。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式：外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測(cè)一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過(guò)1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2

s。

第6頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

6.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制80C51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。一、工作方式寄存器TMOD工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：第7頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GATE：門(mén)控位。GATE＝0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；GATA＝1時(shí)，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)條件，加上了或引腳為高電平這一條件。:定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。＝0為定時(shí)模式；=1為計(jì)數(shù)模式。M1、M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由M1、M0進(jìn)行設(shè)置。第8頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、控制寄存器TCON

TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下：TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF1的狀態(tài)。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)，T1開(kāi)始工作；TR1置0時(shí)，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TF1類(lèi)同。TR0（TCON.4）：T0運(yùn)行控制位，其功能與TR1類(lèi)同。第9頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

6.3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式

一、方式0

方式0為13位計(jì)數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0溢出時(shí)，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。第10頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定時(shí)器模式時(shí)有:N＝t/Tc計(jì)數(shù)初值計(jì)算的公式為：定時(shí)器的初值還可以采用計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)直接取補(bǔ)法獲得。計(jì)數(shù)模式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。門(mén)控位GATE具有特殊的作用。當(dāng)GATE=0時(shí)，經(jīng)反相后使或門(mén)輸出為1，此時(shí)僅由TR0控制與門(mén)的開(kāi)啟，與門(mén)輸出1時(shí)，控制開(kāi)關(guān)接通，計(jì)數(shù)開(kāi)始；當(dāng)GATE=1時(shí)，由外中斷引腳信號(hào)控制或門(mén)的輸出，此時(shí)控制與門(mén)的開(kāi)啟由外中斷引腳信號(hào)和TR0共同控制。當(dāng)TR0=1時(shí)，外中斷引腳信號(hào)引腳的高電平啟動(dòng)計(jì)數(shù)，外中斷引腳信號(hào)引腳的低電平停止計(jì)數(shù)。這種方式常用來(lái)測(cè)量外中斷引腳上正脈沖的寬度。

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二、方式1方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

第12頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三、方式2方式2為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。

工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號(hào)發(fā)生器。

計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

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四、方式3方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，定時(shí)器T1處于方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)。

工作方式3將T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0

。

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定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展

擴(kuò)展方法：將定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為滿程，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部計(jì)數(shù)引腳。從該引腳輸入一個(gè)下降沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器加1后便產(chǎn)生定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷。例如，利用T0擴(kuò)展一個(gè)外部中斷源。將T0設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，按方式2工作，TH0、TL0的初值均為0FFH，T0允許中斷，CPU開(kāi)放中斷。其初始化程序如下：MOVTMOD，#06H；置T0為計(jì)數(shù)器方式2MOVTL0，#0FFH；置計(jì)數(shù)初值MOVTH0，#0FFHSETBTR0；啟動(dòng)T0工作SETBEA；CPU開(kāi)中斷SETBET0；允許T0中斷

第15頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例

初始化程序應(yīng)完成如下工作：對(duì)TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式。計(jì)算初值,并將其寫(xiě)入TH0、TL0或TH1、TL1。中斷方式時(shí)，則對(duì)IE賦值，開(kāi)放中斷。TR0或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。第16頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

例利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的方式1，產(chǎn)生10ms的定時(shí)，并使P1.0引腳上輸出周期為20ms的方波，采用中斷方式，設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為12MHz。解：1、計(jì)算計(jì)數(shù)初值X：由于晶振為12MHz，所以機(jī)器周期Tc為1

s。所以：N＝t/Tc＝10×1000/1＝10000X＝65536－10000＝55536＝D8F0H即應(yīng)將D8H送入TH0中，F(xiàn)0H送入TL0中2、求T0的方式控制字TMOD：M1M0=01，GATE=0，C/T=0，方式控制字為01H；第17頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

軟件查詢方式：

ORG0000HLJMPMAIN；跳轉(zhuǎn)到主程序ORG0100HMAIN：MOVTMOD，#01H；置T0工作于方式1MOVTH0，#0D8H；裝入計(jì)數(shù)初值MOVTL0，#0F0HSETBTR0；啟動(dòng)T0HERE：JNBTF0，HERE；等待中斷CLRTF0CPLP1.0；P1.0取反輸出MOVTH0，#0D8H；重新裝入計(jì)數(shù)值MOVTL0，#0F0HSJMPHERE；中斷返回END硬件定時(shí)器采用軟件查詢方式同樣占用了CPU，與軟件定時(shí)程序相比效率并沒(méi)有提高。怎么辦？第18頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

ORG0000HLJMPMAIN；跳轉(zhuǎn)到主程序ORG000BH；T0的中斷入口地址LJMPDVT0；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序ORG0100HMAIN：MOVTMOD，#01H；置T0工作于方式1MOVTH0，#0D8H；裝入計(jì)數(shù)初值MOVTL0，#0F0HSETBET0；T0開(kāi)中斷SETBEA；CPU開(kāi)中斷SETBTR0；啟動(dòng)T0SJMP$；等待中斷DVT0：CPLP1.0；P1.0取反輸出MOVTH0，#0D8H；重新裝入計(jì)數(shù)值MOVTL0，#0F0HRETI；中斷返回END第19頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4定時(shí)器的應(yīng)用例5：利用T0門(mén)控位測(cè)試引腳上出現(xiàn)的正脈沖寬度。已知晶振頻率12MHz，將所測(cè)得值高位存入片內(nèi)71H單元，低位存入片內(nèi)72H單元。思路：1、利用門(mén)控位，控制T0計(jì)數(shù)

2、一定要確保能捕捉到正脈沖的上升沿。

3、被測(cè)脈沖的寬度應(yīng)小于65536個(gè)機(jī)器周期。MOVTMOD,#0000,1001B