单片机定时器.pptx
1 定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用n定时器定时器/计数器的应用场合计数器的应用场合: 定时或延时控制、对外部事件的检测、计定时或延时控制、对外部事件的检测、计数等数等；nMCS-51系列系列8031、8051单片机有单片机有两个两个16位位定时器定时器/计数器（即计数器（即T0和和T1）；）；n8032、8052单片机有单片机有3个个16位定时器位定时器/计计数器（即数器（即T0、 T1和和T2）；）；第1页/共65页2定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用n所谓所谓计数器计数器就是就是对外部输入脉冲的计数对外部输入脉冲的计数；n所谓所谓定时器定时器也是对脉冲进行计数完成的，也是对脉冲进行计数完成的，计数的是计数的是MCS-51内部产生的标准脉冲内部产生的标准脉冲，通，通过过计数脉冲个数实现定时计数脉冲个数实现定时。n所以，定时器和计数器本质上是一致的，所以，定时器和计数器本质上是一致的，在以后的叙述中将定时器在以后的叙述中将定时器/计数器计数器笼统称为笼统称为定时器定时器。第2页/共65页3第3页/共65页4第第5章章 定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用n5.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理n5.2 定时器的定时器的TMOD和和TCON寄存器寄存器n5.3 定时器的工作方式定时器的工作方式n5.3.1 方式方式0n5.3.2 方式方式1n5.3.3 方式方式2n5.3.4 方式方式3n5.4 定时器的编程和应用定时器的编程和应用第4页/共65页5第第5章章 定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用5.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理第5页/共65页65.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理n组成：两个组成：两个16位的定时器位的定时器T0和和T1，以及他们的工作方式寄存器，以及他们的工作方式寄存器TMOD和控制寄存器和控制寄存器TCON等组成。内部通过等组成。内部通过总线总线与与CPU相连。相连。n定时器定时器T0和和T1各由两个各由两个8位特殊功能寄存器位特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、TL1构成。构成。n工作方式寄存器工作方式寄存器TMOD：用于设置定时器的用于设置定时器的工作模式和工作方式工作模式和工作方式；n控制寄存器控制寄存器TCON：用于用于启动和停止启动和停止定时器的计数，并控制定时器定时器的计数，并控制定时器的状态；的状态；n单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。8051定时器定时器内部结构框图内部结构框图第6页/共65页75.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理n两个两个可编程可编程的定时器的定时器/计数器计数器T1、T0。n每个定时器内部结构实际上就是一个每个定时器内部结构实际上就是一个可编程的加法计数器可编程的加法计数器，由编程来设置它工作在定时状态还是计数状态。由编程来设置它工作在定时状态还是计数状态。两种工作模式两种工作模式: (1) 计数器计数器工作模式工作模式就是对外部事件进行计数。就是对外部事件进行计数。计数脉冲来自相应的外部输入计数脉冲来自相应的外部输入引脚引脚T0T0（P3.4)P3.4)或或T1(P3.5)T1(P3.5)。当输入信号发生由。当输入信号发生由1 1至至0 0的的负跳变负跳变( (下降沿下降沿) )时，时，计数器（计数器（TH0TH0，TL0TL0或或TH1TH1，TL1TL1）的值增）的值增1 1。计数的最高频率一般为。计数的最高频率一般为振荡频率的振荡频率的1/241/24。Why?(2) 定时器定时器工作模式工作模式也是通过计数实现的。也是通过计数实现的。计数脉冲来自内部时钟脉冲计数脉冲来自内部时钟脉冲，每个机器周期每个机器周期计数值增计数值增1 1，每个机器周期，每个机器周期=12=12个振荡周期，因此计数频率为振荡频个振荡周期，因此计数频率为振荡频率的率的1/121/12。所以。所以定时时间定时时间= =计数值计数值机器周期机器周期。4种工作方式种工作方式 (方式方式0-方式方式3) 。第7页/共65页85.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理n当控制信号当控制信号 定时器工作在定时器工作在定时方式定时方式；加；加1计数器对脉冲计数器对脉冲f进行计数，每来一个脉冲，计数器加进行计数，每来一个脉冲，计数器加1，直到计时器计满溢出；，直到计时器计满溢出； 因为因为 ，即一个计数脉冲的周期就是一个机器周期；计数，即一个计数脉冲的周期就是一个机器周期；计数器计数的是机器周期脉冲个数。从而实现定时。器计数的是机器周期脉冲个数。从而实现定时。n当控制信号当控制信号 定时器工作在定时器工作在计数方式计数方式；加；加1计数器对来自输计数器对来自输入引脚入引脚T0(P3.4)和和T1(P3.5)的外信号脉冲进行计数，每来一个的外信号脉冲进行计数，每来一个脉冲，计数器加脉冲，计数器加1，直到计时器计满溢出；，直到计时器计满溢出；Tx THxTFxTLxTRxINTx定时定时计数计数0f0/12ff 控制信号控制信号K“1 1”启动，计数器运行；启动，计数器运行；“0 0”停止，计数器停止；停止，计数器停止；定时器定时器/ /计数器原理框图计数器原理框图加加1 1计数器计数器0/12ff1C/T=第8页/共65页9n控制信号控制信号K K可以控制计数器的可以控制计数器的“启动启动”和和“停止停止”， TCON（88H）K = TRx(INTx+GATE)第9页/共65页10n振荡周期：是振荡脉冲的周期，也成为“拍”，用P表示。就是晶体振荡器的周期，或外部振荡脉冲的周期。是MCS-51单片机的最小时序单位。P1P2S1振荡周期振荡周期时钟周期时钟周期机器周期机器周期机器周期机器周期指令周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2n时钟周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号，用S表示。每个时钟周期分成P1、P2两个节拍，又被称为一个状态。是MCS-51单片机的最基本的时序单位。n机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期，由6个状态（12拍）组成，所以一个机器周期可以依次表示为S1P1、S2P2S6P1、S6P2。通常算术逻辑操作发生在节拍P1期间，而内部寄存器到寄存器的传送发生在节拍P2期间。n指令周期：是指CPU执行一条指令所需要的时间。是MCS-51单片机的最大的时序单位，由若干个振荡周期组成。一个指令周期通常含有14个机器周期，MCS-51典型的指令周期为一个机器周期。 振荡周期、振荡周期、时钟周期时钟周期、机器周期机器周期和和指令周期指令周期第10页/共65页115.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理n在每个机器周期的在每个机器周期的S5P2S5P2期间采样检测引脚输入电平期间采样检测引脚输入电平。n若前一个机器周期采样值为若前一个机器周期采样值为“1 1”，后一个机器周期采样值，后一个机器周期采样值为为“0 0”，则计数器加，则计数器加1 1。n新的计数值在检测到输入引脚电平发生新的计数值在检测到输入引脚电平发生“1 1”到到“0 0”的负的负跳变（下降沿）后，于下一个机器周期的跳变（下降沿）后，于下一个机器周期的S3P1S3P1期间装入计期间装入计数器中数器中。n由于由于CPUCPU需要两个机器周期来识别一个需要两个机器周期来识别一个“1 1”到到“0 0”的跳变的跳变信号，所以最高的计数频率为振荡周期的信号，所以最高的计数频率为振荡周期的1/241/24。P1P2S1振荡周期振荡周期状态周期状态周期机器周期机器周期机器周期机器周期指令周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2第11页/共65页125.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理n定时定时/ /计数器对输入信号的要求计数器对输入信号的要求1.外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如例如选用选用12MHz频率的晶体，则可输入频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。的外部脉冲。2.输入信号的高、低电平至少要分别保持一个机器周期。输入信号的高、低电平至少要分别保持一个机器周期。如图所示，图中如图所示，图中Tcy为机器周期。为机器周期。第12页/共65页13n可编程定时器的工作方式、启动、停止、溢出标可编程定时器的工作方式、启动、停止、溢出标志、计数器等都是志、计数器等都是可编程可编程的的通过设置寄存器通过设置寄存器TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1和和TL1 实现。实现。n当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后，当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后，定时器就按被设定好的工作方式独立工作，定时器就按被设定好的工作方式独立工作，不再不再占用占用CPU，只有在计数器计满溢出时才向，只有在计数器计满溢出时才向CPU申申请中断，占用请中断，占用CPU。n由此可见，定时器是单片机中工作效率高且应用由此可见，定时器是单片机中工作效率高且应用灵活的部件。灵活的部件。5.1 定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理第13页/共65页14第第5章章 定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用5.2 定时器的定时器的TMOD和和TCON寄存器寄存器第14页/共65页155.2 定时器的定时器的TMOD和和TCON寄存器寄存器n8051单片机定时器主要有几个特殊功能寄存器组单片机定时器主要有几个特殊功能寄存器组成：成：TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1,TL1。nTMOD：设置定时器的工作方式；：设置定时器的工作方式；nTCON：控制定时器的启动和停止；：控制定时器的启动和停止；nTH0和和TL0 ：存放定时器：存放定时器T0的的初值或计数结果初值或计数结果； TH0存放高存放高8位，位，TL0 存放低存放低8位；位；nTH1和和TL1 ：存放定时器：存放定时器T1的的初值或计数结果初值或计数结果； TH1存放高存放高8位，位，TL1 存放低存放低8位；位；第15页/共65页165.2.1 工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMOD8位分为两组，高位分为两组，高4位控制位控制T1，低，低4位控制位控制T0。(1) GATE 门控位门控位 0: 以以TRX (X=0,1) 来启动定时器来启动定时器/计数器运行。计数器运行。1: 用外中断引脚用外中断引脚 (INT0*或或INT1*) 上的高电平和上的高电平和TRX来启来启动定时器动定时器/计数器运行。计数器运行。(2) M1、M0 工作方式选择位工作方式选择位 M1 M0 工工 作作 方方 式式 0 0 方式方式0，13位定时器位定时器/计数器。计数器。 0 1方式方式1，16位定时器位定时器/计数器。计数器。 1 0 方式方式2，8位常数自动重新装载位常数自动重新装载 1 1 方式方式3，仅适用于，仅适用于T0，T0分成两个分成两个8位计数器，位计数器，T1停止计数。停止计数。(3) C/T* 计数器模式和定时器模式选择位计数器模式和定时器模式选择位0: 定时器模式。定时器模式。 1: 计数器模式。计数器模式。(4) TMOD无位地址，不能位寻址。无位地址，不能位寻址。(5) 复位时，复位时，TMOD所有位均为所有位均为“0”。第16页/共65页17低低4位与外部中断有关，后面介绍。高位与外部中断有关，后面介绍。高4位的功能如下位的功能如下: (1) TF1、TF0 计数溢出标志位计数溢出标志位 定时器定时器T0或或T1计数溢出时，由硬件计数溢出时，由硬件自动自动将此位将此位置置“1”；TFx可以由程序查询，也是定时中断的请求源；可以由程序查询，也是定时中断的请求源；(
