单片机原理与C51基础 教学课件 ppt 作者 赵丽清 第6章

1、第6章 定时计数器,第6章 目录,6.1 定时计数器0和1 6.1.1 定时计数器的结构及功能 6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 6.2 T0和T1的4种工作模式 6.2.1 模式0 6.2.2 模式1 6.2.3 模式2 6.2.4 模式3 6.3 定时计数器的应用 6.3.1 定时计数器模式0的应用 6.3.2 定时计数器模式1的应用 6.3.3 定时计数器模式2的应用 6.3.4 定时计数器门控位GATE的应用 6.3.5 运行中读定时计数器,6.1 定时计数器0和1,6.1.1 定时计数器的结构及功能 1、定时计数器的结构 定时计数器的结构如图6-1所示，定时计数器T0、T1是两个16位的定时计数器，其中T0由TH0和TL0构成，T1由TH1和TL1构成。 TMOD(定时模式控制寄存器)用于选择各定时计数器的功能和工作模式。 TCON(定时控制寄存器)用于控制定时计数器T0、T1启动和停止计数，同时可显示定时时间是否到或计数值是否已满等状态。 T0、T1、TMOD、TCON属于特殊功能寄存器，系统复位时，四个特殊功能寄存器的所有位都被清零。,6.1 定时计数器0和

2、1,6.1.1 定时计数器的结构及功能 1、定时计数器的结构 定时计数器T0和T1本质上都是加1计数器，每输入一个脉冲，计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲，就表示定时值到或计数值满，从而发生溢出，CPU会自动对TCON中的相关位置1，编程入员可采用查询模式或中断模式处理相应的事件。,6.1 定时计数器0和1,6.1.1 定时计数器的结构及功能 2、T0和T1的功能选择 T0和T1都具有定时和计数两种功能。在TMOD中，有一个控制位(C/ )，分别用于选择T0和T1是工作在定时器模式还是计数器模式。,图6-1 定时/计数器的结构,6.1 定时计数器0和1,6.1.1 定时计数器的结构及功能 2、T0和T1的功能选择 (1).计数功能 选择计数器模式时，单片机对P3.4或P3.5的外部引脚信号进行采样并计数，计数脉冲从引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)输入。当输入信号发生由1至0的负跳变时，计数器(TH0，TL0或TH1，TL1)的值增1。 每个机器周期的S5P2期间，CPU对输入的外部脉冲信号进行采样。如在第一个周期中采样值为1，而在下一个周期中采样值为0，则在紧跟着的

3、再下一个周期的S3P1期间，计数值就增1。,6.1 定时计数器0和1,6.1.1 定时计数器的结构及功能 2、T0和T1的功能选择 (1).计数功能 由于确认一次外部信号的跳变最短需要2个机器周期，即24个振荡器周期。因此外部输入计数脉冲的最高频率应为振荡器频率的124。对外部输入信号的占空比并没有什么限制，但为了确保某一给定的电平在变化之前至少被采样一次，则这一电平至少要保持一个机器周期。 故对输入信号的基本要求如 图6-2所示，图中， Tcy为机器周期。,图6-2 对输入信号的基本要求,6.1 定时计数器0和1,6.1.1 定时计数器的结构及功能 2、T0和T1的功能选择 (2). 定时功能 T0、T1的定时功能也是通过计数实现的。 选择定时器模式时，计数脉冲来自于单片机内部时钟脉冲，每个机器周期使计数器的值增1。 1个机器周期等于12个振荡器周期，故计数速率为振荡器频率的112。当系统晶振频率时，计数速率为1MHz，即每1s计数器加1。 计数值乘以单片机的机器周期就是定时时间。,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 特殊功能寄存器TMOD和TC

4、ON分别是定时计数器T0和T1的模式选择和状态控制寄存器，用于确定各定时计数器的工作模式和功能等。 1、模式控制寄存器TMOD TMOD寄存器的单元地址是89H，不能位寻址，只能用字节传送指令设置其内容。TMOD用于确定T0和T1的功能及4种工作模式的选择。其中低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。其格式如下：,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 1、模式控制寄存器TMOD (1).GATE位：门控位 当GATE=0时，则只要TR0和TR1置1，定时计数器就被选通，而不管 或 的电平是高还是低。 当GATE=1时，只有或引脚为高电平且TR0或TR1置1时，相应的定时计数器才被选通工作，这种特性可以用于测量在 （X0或1）端出现的正脉冲的宽度。 (2). C 位：定时计数功能选择位 当C =0时，设置为定时器模式，计数器采样的是内部时钟脉冲，每一个机器周期加1。 当C =1时，设置为计数器模式，计数器采样的是外部引脚信号，即T0(P34)或T1(P35)端的外部脉冲。,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 1、模

5、式控制寄存器TMOD (3). M1、M0位：工作模式选择位 2位可形成4种编码，对应于4种工作模式，如表6-1所示。,表6-1 M1、M0工作模式选择,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 2、控制寄存器TCON 控制寄存器TCON字节地址为88H，位地址为88H8FH，TCON用来控制T0和T1的启、停，并给出相应的状态，其格式如下： (1). TF1、TF0位：溢出标志位 当定时计数器溢出时，由硬件自动置1。使用查询模式时，此位做状态位供查询，查询有效后需由软件清零；使用中断模式时，此位做中断申请标志位，进入中断服务子程序后被硬件自动清零。,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 2、控制寄存器TCON (2). TR1、TR0位：计数运行控制位 当TR1位（或TR0位）1时，启动定时/计数器工作的必要条件。 当TR1位（或TR0位）0时，停止定时/计数器工作。,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 3、定时计数器的初始化 80C51系列单片机的定时计数器是可编程的，因此，在

6、进行定时或计数之前也要用程序进行初始化。 初始化一般应包括以下四个步骤： 对TMOD寄存器赋值，以确定定时器的功能及工作模式选择； 置定时计数器初值，直接将初值写入寄存器的TH0、TL0或TH1、TL1； 根据需要，对寄存器IE置初值，开放定时器中断（中断模式采用，查询模式该步省略）； 对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，启动定时计数器。TR0或TR1置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进行计数或开始定时。,6.1 定时计数器0和1,6.1.2 定时计数器0和1的控制和状态寄存器 3、定时计数器的初始化 设计数器的最大值为M(在不同的工作模式中，M可以为213=8192，216=65536或28=256) 则置入的初值X可这样来计算。 计数模式时： X=M-计数值 定时模式时 ：(M-X)Tcy=定时值 X=M-定时值/Tcy 当机器周期为1s时，工作在模式0时，最大定值为2131s=8.192 ms。若工作在模式1，则最大定时值2161s=65.536ms。,6.2 T0和T1的4种工作模式, T0和T1除了可以选择定时器或计数器功能外，每个定时计数器还有4种工作模式，其中，

7、前3种模式对两者都是一样的，而模式3对两者是不同的。 6.2.1 模式0 6.2.2 模式1 6.2.3 模式2 6.2.4 模式3,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.1 模式0 当M1M0为00时，则T0或T1便工作在模式0。 图6-3表示了T1在模式0下的逻辑图，对T0也适用。 模式0为13位计数器，由TL1的低5位和TH1的8位构成，TL1中的高3位弃之未用。,图6-3 定时/计数器0、1工作模式0（13位计数器）,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.1 模式0 当C =0时，多路开关接通内部振荡器的12分频输出，此时13位计数器就是对机器周期进行计数，这就是所谓定时器工作模式； 当C =1时，多路开关接通计数引脚P3.5，外部计数脉冲由P3.5输入。 当计数脉冲发生负跳变时，计数器加1，这就是所谓计数工作模式。 不管是哪种工作模式，当TL1的低5位计数溢出时，向TH1进位，而全部13位计数器溢出时，使计数器回零，并使溢出标志TF1置1，向CPU发中断请求。,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.1 模式0 由图中也可以看出门控位GATE的作用。 当GATE=0

8、时，经反相后使或门输出为1，此时仅由TR1控制与门的开启。当TR1=1时，与门输出为1，控制开关闭合，启动计数器工作；当TR1=0时，控制开关断开，停止计数器工作。 当GATE=1时，则由 控制或门的输出，此时与门的开启由 和TR1共同控制。当TR1=1时，外部中断 直接控制定时计数器的启动和停止，即 由0变为1电平时，启动计数，当 由1变为0电平时， 停止计数。这样情况常用来测量在 端出现的正脉冲的宽度。,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.2 模式1 模式1的逻辑电路和工作情况与模式0几乎完全相同，唯一的差别是： 在模式1中，定时器TH0和TL0组合成一个16位定时计数器，即TL0中的高3位也参与计数。 图6-4表示了T0在模式1下的逻辑图，对T1也适用。,图6-4 定时/计数器0、1工作模式0（16位计数器）,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.3 模式2 模式0和模式1的最大特点是计数溢出后，计数器归0。 模式2是一个可以自动重新装载初值的8位计数器。其将16位的T1分解成2个8位的寄存器，其中TL1做8位加1计数器，TH1做8位初值寄存器，TH1的初值由软件设置。

9、当装入初值和启动定时计数器工作后，TL1按8位加1计数器工作，TL1计数溢出时，不仅使溢出标志TF1置1，而且还自动把TH1中的初值重装载到TL1中，重装载后TH1的内容不变。,图6-5 定时/计数器0、1工作模式2逻辑电路图,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.3 模式2 模式2对定时控制特别有用。 例如，当希望利用定时器每隔250s产生一个定时控制脉冲，则可以采用12 MHz的振荡器（其一个机器周期为1s），则只要THX的初值设为6，并使C =0，即可完成250s定时。模式2还特别适合于把定时计数器作为串行口波特率发生器使用。,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.4模式3 模式3是为了增加一个附加的8位定时/计数器而设置的。定 时计数器0和1工作在模式3时情况大不相同。对应T1，设置为 模式3，将使它停止计数并保持原有的计数值，其作用如同使 TR1=0。 1、工作在模式3下的T0 对于T0，工作在模式3时，它将把16位计数器分成两个互相独立的8位计数器TL0和TH0，如图6-6所示。 它的操作情况与模式0和模式1类似，既可以按计数模式工作， 也可以按定时模式工作。而TH0被规定只可用做定时器，即只对机器周期计数，它借用了T1的控制位TR1和TF1。 因此，TH0的启、停受TR1控制，TH0的溢出将置位TF1，这时的TH0占用了T1的中断。,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.4模式3,图6-6 定时/计数器0、1工作模式3逻辑电路图,6.2 T0和T1的4种工作模式,6.2.4模式3 2、T0工作在模式3时 T1的各种工作模式 一般情况下，当T1工作在串行口的波特率发生器时，T0才工作 在模式3。T0处于工作模式3时，T1可定为模式0、模式1、模式 2，用来作串行口的波特率发生器或不需要中断的场合。,6.3 定时计数器的应用, 在定时/计数器的4种工作模式中，模式0与模式1基本相同，只是计数器的计数位数不同。模式0为13位计数器，模式1为16位计数器。由于模式

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