《《嵌入式系統(tǒng)概論-單片機(jī)基礎(chǔ)》單片機(jī)之定時(shí)計(jì)數(shù)器》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《嵌入式系統(tǒng)概論-單片機(jī)基礎(chǔ)》單片機(jī)之定時(shí)計(jì)數(shù)器（46頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,嵌入式系統(tǒng)概論,單片機(jī)基礎(chǔ),定時(shí)/計(jì)數(shù)器,教學(xué)目的：了解80C51系列單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理；能夠采用查詢方式對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作模式編程、應(yīng)用。,教學(xué)重點(diǎn)：,1.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理；,2.定時(shí)器方式1、2的編程、應(yīng)用。,教學(xué)難點(diǎn)：,1.工作方式寄存器和定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器的設(shè)置,2.定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值的設(shè)置,80C51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,在單片機(jī)應(yīng)用和控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對(duì)某個(gè)控制對(duì)象定時(shí)進(jìn)行控制。這種定時(shí)一般可采用兩種方法。一是利用延時(shí)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這樣會(huì)降低CPU的工作

2、效率；另外一種方法就是通過(guò)一個(gè)可編程的實(shí)時(shí)時(shí)鐘或可編程的時(shí)鐘接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法可以使CPU與時(shí)鐘并行工作，并且不會(huì)影響CPU的效率。除定時(shí)外，還有一些是對(duì)某種事件的計(jì)數(shù)結(jié)果來(lái)進(jìn)行控制的，因此，單片機(jī)內(nèi)部均設(shè)有可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。,80C51單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0和定時(shí)器T1,它們都具有定時(shí)和事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制延時(shí)，對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。,6.1,單片機(jī)的定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器的工作原理,80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器基本概念,在實(shí)時(shí)測(cè)量控制應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要定時(shí)控制及對(duì)外界事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。,定時(shí)：,定時(shí)是對(duì)周期固定、已知的脈沖計(jì)數(shù),。,計(jì)數(shù)：其實(shí)質(zhì)就是對(duì)外

3、部輸入的,周期不固定的脈沖計(jì)數(shù)。,8051單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是一個(gè)部件，只不過(guò)計(jì)數(shù)器記錄的是外界發(fā)生的事件，而定時(shí)器則是由單片機(jī)內(nèi)部提供一個(gè)穩(wěn)定的計(jì)數(shù)源進(jìn)行定時(shí)的。這個(gè)計(jì)數(shù)源是由單片機(jī)的晶振經(jīng)過(guò)12分頻后獲得的一個(gè)脈沖源。所以定時(shí)器計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)間與晶振有關(guān)。,T,N個(gè)方波,脈沖間隔不等下降沿計(jì)數(shù),.3.1定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu),計(jì)數(shù),定時(shí)計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加計(jì)數(shù)器（位），其原理類似于古代用來(lái)計(jì)時(shí)的水鐘：,假設(shè)計(jì)滿一小時(shí)需要100，000，000,滴，這稱為水鐘的計(jì)數(shù)容量,16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量是65536,單片機(jī)是對(duì)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器每接收到一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)值加1，,當(dāng)接收滿65535個(gè)脈沖

4、后，再來(lái)一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)值清0表明這一輪計(jì)數(shù)結(jié)束，同時(shí)將標(biāo)志位TF0或TF1置1。,80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器基本原理,定時(shí),單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器用作定時(shí)器時(shí)，是對(duì),標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘,進(jìn)行了計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器加1，只要保證計(jì)數(shù)脈沖的間隔相等，則計(jì)數(shù)值就代表了時(shí)間的流逝。,計(jì)數(shù)器如何能作為定時(shí)器使用呢？,單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器其實(shí)是一個(gè)器件：,計(jì)數(shù)器：,是對(duì)外部發(fā)生的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，,定時(shí)器：,是對(duì),單片機(jī)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖,進(jìn)行計(jì)數(shù)。,6.1,單片機(jī)的定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器的工作原理,80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu),80C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0、T1?？删幊淌侵钙涔δ苋绻ぷ?/p>

5、方式、定時(shí)時(shí)間、量程、啟動(dòng)方式等均可由指令來(lái)確定和改變。,80C51單片機(jī),有6個(gè)8位寄存器用于T0、T1的控制與管理，其訪問(wèn)地址依次為8AH8DH，每個(gè)寄存器均可單獨(dú)訪問(wèn)。16位的T0、T1寄存器是用于存放定時(shí)或計(jì)數(shù)初值與當(dāng)前值的，兩個(gè)特殊功能寄存器 TCON和TMOD 是用于管理與控制定時(shí)計(jì)數(shù)器工作的。,80C51的16位定時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器，其控制電路受軟件控制、切換。通過(guò)軟件可以設(shè)置為4種工作方式，每種方式都可以用作定時(shí)或者計(jì)數(shù)。不同的工作方式，計(jì)數(shù)器長(zhǎng)度分別為：16位、13位和8位。,K1,K2,可預(yù)置初值計(jì)數(shù)器,中斷,請(qǐng)求,功能,選擇,啟動(dòng),控制,內(nèi)部時(shí)鐘脈沖,（定時(shí)）

6、,外部輸入脈沖,（計(jì)數(shù)）,溢出信號(hào),計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)初值,80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的原理,當(dāng),80C51的16位,選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)器作為,定時(shí)器,工作時(shí):計(jì)數(shù)器的加1信號(hào)由振蕩器12分頻信號(hào)產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器增1，直至計(jì)滿溢出為止。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)頻率12MHz的80C51，T=1,s,。若需要改變定時(shí)時(shí)間,可改變定時(shí)器的初值或選擇定時(shí)器的長(zhǎng)度(8位、13位、16位）。,K1,K2,可預(yù)置初值計(jì)數(shù)器,中斷,請(qǐng)求,功能,選擇,啟動(dòng),控制,內(nèi)部時(shí)鐘脈沖,（定時(shí)）,外部輸入脈沖,（計(jì)數(shù)）,溢出信號(hào),計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)初值,80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的原理,T,特點(diǎn)：波形間隔相等，時(shí)間確定,N個(gè)方波,當(dāng),80C

7、51的16位,定時(shí)/計(jì)數(shù)器作為,計(jì)數(shù)器,工作方式時(shí):通過(guò)引腳T0(P3.4)、T1(P3.5)對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)。外部脈沖的下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間對(duì)引腳電平采樣，如果一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1.檢測(cè)一個(gè)由1至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期。對(duì)于頻率12MHz的80C51，T=2,s。,計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率為0.5MHz。,K1,K2,可預(yù)置初值計(jì)數(shù)器,中斷,請(qǐng)求,功能,選擇,啟動(dòng),控制,內(nèi)部時(shí)鐘脈沖,（定時(shí)）,外部輸入脈沖,（計(jì)數(shù)）,溢出信號(hào),計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)初值,80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的原理,一個(gè)機(jī)器周期,P1 P2,P1 P2,80C51

8、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制方法,80C51的定時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程部件，在定時(shí)計(jì)數(shù)器工作之前，CPU須將一些命令（控制字）寫入定時(shí)計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器中,。這個(gè)過(guò)程稱作“,定時(shí)計(jì)數(shù)器的初始化”。在初始化過(guò)程中，須將工作方式控制字寫入工作方式寄存器（TMOD)，工作狀態(tài)控制字寫入控制寄存器(TCON)，賦予定時(shí)計(jì)數(shù)器初值。,控制與管理定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1工作的特殊功能寄存器有2個(gè)，工作方式寄存器TMOD(89H)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON(88H)。,工作方式寄存器TMOD(89H),工作方式寄存器,TMOD用于控制T0、T1的工作方式和4種工作模式。其中低4位用于控制T0，高4位用于控制T1

9、。其格式如下：,M0,M1,C/T,GATE,M0,M1,C/T,GATE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,定時(shí)器T1,定時(shí)器T0,GATE,：門控位,C/T：計(jì)數(shù)/定時(shí)選擇,M1 M0,：工作方式選擇,工作方式寄存器TMOD(89H),M0,M1,C/T,GATE0,M0,M1,C/T,GATE1,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,GATE=0,，只要,(,定時(shí),/,計(jì)數(shù)器控制寄存器,TCON),中,TR0(TR1),置,1,，即可啟動(dòng)定時(shí)器,T0(T1),開始工作。,當(dāng),GATE=1,時(shí)，除需要將,(,定時(shí),/,計(jì)數(shù)器控制寄存器中）,TR0(TR1),置,1,

10、外，還需要使,INT0(INT1),為高電平，才能啟動(dòng)相應(yīng)的定時(shí)器開始工作。,C/T=0,，選擇定時(shí)器工作方式，對(duì)機(jī)器周期脈沖計(jì)數(shù)定時(shí)。,C/T=1,，選擇計(jì)數(shù)器工作方式，對(duì),T0(T1),引腳輸入的負(fù)脈沖下降沿計(jì)數(shù)。,M1,、,M0,位：,T0(T1),工作方式選擇位,M1 M0,工作方式,功能描述,0 0,方式0,13位計(jì)數(shù)器,0 1,方式1,16位計(jì)數(shù)器,1 0,方式2,自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器,1 1,方式3,定時(shí)器0:分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器定 時(shí) 器 1:停止計(jì)數(shù),定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器TCON(88H),控制寄存器,TCON,：,TCON,的作用是,控制定時(shí)器的啟,/,停,標(biāo)志定時(shí)器的溢出和

11、中斷情況。,TCON,在,SFR,的字節(jié)地址為,88H,，可位尋址。,位地址,8FH,8EH,8DH,8CH,8BH,8AH,89H,88H,位符號(hào),TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,D7(D5)TF1(0),定時(shí)器,1(0),溢出標(biāo)志。,當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)由硬件使,TF1,（,0,）置,1,，申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清,0,，查詢方式下用軟件清,0,。,D6(D4)TR1(0),定時(shí)器,1(0),運(yùn)行控制位。,TR1(0)=0,關(guān)閉定時(shí)器,;TR1(0)=1,啟動(dòng)定時(shí)器,當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，,TCON,的所有位均清,0,。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制關(guān)系,定時(shí),/

12、,計(jì)數(shù)器的功能,定時(shí)功能,-,計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)頻率是振蕩頻率的1/12。,計(jì)數(shù)功能,-,計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳，T0為P3.4，T1為P3.5。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的核心部件是二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器(TH0、TL0)或(TH1、TL1)。,定時(shí)器T1,定時(shí)器T0,TH1,TL1,(8DH),(8BH),0,0,7,7,TH0,TL0,(8CH),(8AH),0,0,7,7,89C51,CPU,TCON(88H),TMOD(89H),工作模式,工作模式,啟動(dòng),啟動(dòng),T0(P3.4),T1(P3.5),溢出,溢出,INT0,P3.2,INT1,P3.3,中斷,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu),定時(shí)/

13、計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu),80C51單片機(jī)內(nèi)有2個(gè)獨(dú)立的16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。它們的結(jié)構(gòu)相似。還有1個(gè)工作方式寄存器TMOD和1個(gè)控制寄存器TCON。下面是T0的結(jié)構(gòu)如圖所示：(現(xiàn)在是定時(shí)狀態(tài)，且,GATE=0,是否開始定時(shí)取決于控制寄存器的TR0控制。）,振蕩器,12,C/T=0,C/T=1,+,加1計(jì)數(shù)器,TF0,合/斷,T0,TR0,GATE0,INT0,工作方式寄存器TMOD(89H),振蕩器,12,C/T=0,C/T=1,+,加1計(jì)數(shù)器,TF0,合/斷,T0,TR0,GATE0,INT0,CT：用來(lái)確定T0(T1)是工作在計(jì)數(shù)方式還是工作在定時(shí)方式。,CT=0為定時(shí)方式。,CT=1

14、為計(jì)數(shù)方式。即對(duì)外部引腳的外部輸入脈沖計(jì)數(shù)，外部引腳T0(1)上輸入的每一個(gè)脈沖的負(fù)跳變使計(jì)數(shù)值加1，,M1和M0：兩位用來(lái)確定T0(T1)的具體工作模式。M1、M0的四種組合剛好與四種工作模式對(duì)應(yīng)，分別是方式0、方式1、方式2、方式3。,GATE0(1)：門控標(biāo)志位。當(dāng) GATE0(1)=0,且TR0(1)=1時(shí),啟動(dòng)T0(1)開始工作;當(dāng)GATE0(1)=1時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)除了受TR0(1)控制外，還受INT0引腳的控制。此時(shí)當(dāng)TR0(1)=1且INT0引腳上出現(xiàn)高電平時(shí)才能啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器。,TMOD,M0,M1,C/T,GATE0,M0,M1,C/T,GATE1,D0,D1,D2,D

15、3,D4,D5,D6,D7,定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器TCON(88H),振蕩器,12,C/T=0,C/T=1,+,加1計(jì)數(shù)器,TF0,合/斷,T0,TR0,GATE0,INT0,TCON,TF0(1):T0(1)溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)T0(1)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，TF0(1)=1。在允許中斷的情況下，CPU響應(yīng)T0(1)中斷，轉(zhuǎn)向T0(1)中斷服務(wù)程序，此時(shí)由硬件自動(dòng)將TF0(1)清0。該標(biāo)志位可由軟件查詢，也可用軟件清0或置1。,TR0(1)：為T0(1)啟動(dòng)控制位。當(dāng)TR0(1)=1時(shí)，啟動(dòng)T0(1)；TR0(1)=0時(shí)，關(guān)閉T0(1)。該位由軟件進(jìn)行設(shè)置。,位地址,8FH,8EH,8DH,8CH,8BH

16、,8AH,89H,88H,位符號(hào),TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,振蕩器,12,C/T=0,C/T=1,+,加1計(jì)數(shù)器,TF0,合/斷,T0,TR0,GATE0,INT0,80C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器占用兩個(gè)特殊功能寄存器,（,C/T=0 定時(shí) C/T=1 計(jì)數(shù)）,T0由TH0和TL0兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器組成，字節(jié)地址分別是8CH和8AH。,T1由TH1和TL1兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器組成，字節(jié)地址分別是8DH和8BH。,用于存放定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值。當(dāng)計(jì)數(shù)器工作時(shí)，其值隨計(jì)數(shù)脈沖做加1變化。,計(jì)數(shù)寄存器,TH0,TL0,由于T0由TL0(低8位)和TH0(高8位)組成；T1由TH0和TH1組成。所以T0、T1都是16位計(jì)數(shù)器。但是若將它們?cè)O(shè)置成不同的工作方式，其計(jì)數(shù)長(zhǎng)度(最大值)和計(jì)數(shù)方式都可變化。內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器一共有四種工作方式，由TMOD的相關(guān)位設(shè)置。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的的,工作方式寄存器TMOD(89H),M1和M0：,兩位用來(lái)確定T0(T1)的具體工作模式。M1、M0的四種組合剛好與四種工作模式對(duì)應(yīng)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作模式如