第五單元時(shí)鐘、時(shí)序與定時(shí)計(jì)數(shù)器

1、第五單元第五單元 時(shí)鐘、時(shí)序與定時(shí)時(shí)鐘、時(shí)序與定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器本單元學(xué)習(xí)要點(diǎn)本單元學(xué)習(xí)要點(diǎn)時(shí)鐘在單片機(jī)中的作用？單片機(jī)有哪時(shí)鐘在單片機(jī)中的作用？單片機(jī)有哪些時(shí)鐘信號(hào)？些時(shí)鐘信號(hào)？定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的作用、結(jié)構(gòu)及其控制。計(jì)數(shù)器的作用、結(jié)構(gòu)及其控制。三個(gè)定時(shí)三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的異同。計(jì)數(shù)器的異同。定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0和定時(shí)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1的工作的工作模式及其設(shè)置。模式及其設(shè)置。振蕩器、時(shí)鐘電路和振蕩器、時(shí)鐘電路和CPUCPU時(shí)序時(shí)序 89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器（引腳益反相放大器（引腳XTAL1和和XTAL2） 與作為反饋元件的外接晶體

2、或陶瓷諧振器與作為反饋元件的外接晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成振蕩器，為單片機(jī)提供最基本的一起構(gòu)成振蕩器，為單片機(jī)提供最基本的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)。 該時(shí)鐘信號(hào)的頻率稱為該時(shí)鐘信號(hào)的頻率稱為振蕩頻率振蕩頻率、或、或時(shí)鐘時(shí)鐘頻率頻率、或、或晶振頻率晶振頻率。振蕩頻率的倒數(shù)稱為。振蕩頻率的倒數(shù)稱為振蕩周期振蕩周期。 89C5189C51的時(shí)鐘電路的時(shí)鐘電路 使用使用HMOS外部外部時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 使用內(nèi)部時(shí)使用內(nèi)部時(shí)鐘電路鐘電路使用使用CHMOS外外部時(shí)鐘電路部時(shí)鐘電路振蕩器、時(shí)鐘電路和振蕩器、時(shí)鐘電路和CPUCPU時(shí)序時(shí)序 89C51的每個(gè)機(jī)器周期包括6個(gè)狀態(tài)周期 每個(gè)狀態(tài)周期劃分為兩個(gè)節(jié)拍 一個(gè)機(jī)器

3、周期有12個(gè)振蕩器周期 S機(jī)器周期1取指令、譯碼指令周期機(jī)器周期2取操作數(shù)、執(zhí)行定時(shí)/計(jì)數(shù)器 89C51有有2個(gè)定時(shí)器個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0和和1（分別簡(jiǎn)記為（分別簡(jiǎn)記為T0和和T1）。）。 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0和和1 在專用寄存器在專用寄存器TMOD（定時(shí)器方式）中，各有一（定時(shí)器方式）中，各有一個(gè)控制位（個(gè)控制位（C/T），分別用于控制定時(shí)器），分別用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0和和1是工作在定時(shí)器方式還是計(jì)數(shù)器方式。是工作在定時(shí)器方式還是計(jì)數(shù)器方式。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1 選擇定時(shí)器工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)選擇定時(shí)器工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)輸入

4、信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)時(shí)鐘周期使寄存器的值增鐘脈沖，每個(gè)時(shí)鐘周期使寄存器的值增1。每個(gè)。每個(gè)機(jī)器周期等于機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩器周期，故計(jì)數(shù)速率為振個(gè)振蕩器周期，故計(jì)數(shù)速率為振蕩器頻率的蕩器頻率的1/12。當(dāng)采用。當(dāng)采用12MHz晶體時(shí)，計(jì)數(shù)速晶體時(shí)，計(jì)數(shù)速率為率為1MHz。 選擇計(jì)數(shù)器工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外選擇計(jì)數(shù)器工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外部輸入引腳部輸入引腳T0或或T1。當(dāng)輸入信號(hào)產(chǎn)生由。當(dāng)輸入信號(hào)產(chǎn)生由1至至0的跳的跳變時(shí)，計(jì)數(shù)寄存器（變時(shí)，計(jì)數(shù)寄存器（TH0、TL0或或TH1、TL1）的）的值增值增1。 由于確認(rèn)一次下跳變要花由于確認(rèn)一次下跳變要花2個(gè)機(jī)器周期，即個(gè)

5、機(jī)器周期，即24個(gè)振蕩器個(gè)振蕩器周期，因此外部輸入的計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為振蕩器周期，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頻率的1/24。 為了確保某一給定的電平在變化之前至少被采樣一次，為了確保某一給定的電平在變化之前至少被采樣一次，則這一電平至少要保持一個(gè)機(jī)器周期。則這一電平至少要保持一個(gè)機(jī)器周期。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1 除了可以選擇定時(shí)器或計(jì)數(shù)器除了可以選擇定時(shí)器或計(jì)數(shù)器工作方式工作方式外，外，每個(gè)定時(shí)器每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器還有計(jì)數(shù)器還有4種種操作模式操作模式 1. 模式模式0 通過通過TMOD寄存器把定時(shí)器寄存器把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0或或1置為置為模式模式0。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0

6、和1_模式0 16位寄存器位寄存器TH0+TL0只用了只用了13位，位，TL0的高的高3位位未用。未用。 當(dāng)當(dāng)TMOD中的控制位中的控制位 C/T0時(shí)，選擇定時(shí)器方式，時(shí)，選擇定時(shí)器方式，C/T1時(shí)選擇計(jì)數(shù)器方式。時(shí)選擇計(jì)數(shù)器方式。 TR0是專用寄存器是專用寄存器TCON（定時(shí)器控制）中的一個(gè)控制（定時(shí)器控制）中的一個(gè)控制位，（位，（控制定時(shí)控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的起停計(jì)數(shù)器的起停） GATE是是TMOD中的另一個(gè)控制位，（中的另一個(gè)控制位，（決定是否需要用決定是否需要用外部電平控制起停外部電平控制起停） 引腳引腳INT0（P3.2）是外部中斷）是外部中斷0的輸入端，（的輸入端，（外部控制外部控制電

7、平輸入端電平輸入端） TF0是定時(shí)器是定時(shí)器溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志。 當(dāng)滿足條件（當(dāng)滿足條件（TR0=1）AND（GATE=0 OR INT0=1）為真時(shí)，接通計(jì)數(shù)輸入。當(dāng)計(jì)數(shù)值由全）為真時(shí)，接通計(jì)數(shù)輸入。當(dāng)計(jì)數(shù)值由全1再增再增1變?yōu)槿優(yōu)槿?時(shí)，使時(shí)，使TF0置置1，請(qǐng)求中斷。（，請(qǐng)求中斷。（與中與中斷相關(guān)的內(nèi)容，可以在下一單元去理解斷相關(guān)的內(nèi)容，可以在下一單元去理解） 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式0 若若TR0=1和和GATE=1，則，則TH0+TL0是否計(jì)是否計(jì)數(shù)取決于數(shù)取決于INT0引腳的信號(hào)，當(dāng)引腳的信號(hào)，當(dāng)INT0由由0變變1時(shí)，開始計(jì)數(shù)，當(dāng)時(shí)，開始計(jì)數(shù)，當(dāng)INT0由由1變變0時(shí)，停止計(jì)時(shí)

8、，停止計(jì)數(shù)。這樣就可以測(cè)量在數(shù)。這樣就可以測(cè)量在INT0端出現(xiàn)的正脈端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。沖的寬度。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式1 模式模式1中，定時(shí)器寄存器中，定時(shí)器寄存器TH1和和TL1是以全是以全16位參與操作的。位參與操作的。 其他與模式其他與模式0相同。相同。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式2 定時(shí)器寄存器定時(shí)器寄存器TL0（或（或TL1）配置成一個(gè)可）配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的以自動(dòng)重裝載的8位計(jì)數(shù)器。位計(jì)數(shù)器。 TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅使溢出標(biāo)志計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅使溢出標(biāo)志TF0置置1，而且還自動(dòng)把而且還自動(dòng)把TH0中的內(nèi)容重裝載到中的內(nèi)容重裝載到TL0中。中。TH0的內(nèi)容可以靠軟件預(yù)置，重

9、裝載后內(nèi)的內(nèi)容可以靠軟件預(yù)置，重裝載后內(nèi)容不變。容不變。 利用定時(shí)器計(jì)數(shù)器每隔利用定時(shí)器計(jì)數(shù)器每隔250us產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)控制脈產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)控制脈沖，則可以采用沖，則可以采用12MHz的振蕩器，把的振蕩器，把TH0預(yù)置為預(yù)置為6，并使并使C/T=0。 把定時(shí)器把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器作串行口波特率發(fā)生器使用計(jì)數(shù)器作串行口波特率發(fā)生器使用 定時(shí)控制定時(shí)控制 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式3對(duì)于定時(shí)器對(duì)于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1，設(shè)置為模式，設(shè)置為模式3將使它將使它停止工作，保持原有的計(jì)數(shù)值，其作用如停止工作，保持原有的計(jì)數(shù)值，其作用如同使同使TR1=0。 對(duì)于定時(shí)器對(duì)于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

10、計(jì)數(shù)器0，設(shè)置為模式，設(shè)置為模式3，將使，將使TL0和和TH0成為成為2個(gè)互相獨(dú)立的個(gè)互相獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器。位計(jì)數(shù)器。其中其中TL0利用了對(duì)于定時(shí)器利用了對(duì)于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0本身的本身的一些控制位：一些控制位：C/T，GATE，TR0，INT0和和TF0。它的操作情況與模式。它的操作情況與模式0和模式和模式1類同。類同。但但TH0被規(guī)定只用作定時(shí)器，對(duì)機(jī)器周期被規(guī)定只用作定時(shí)器，對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，它借用了定時(shí)器計(jì)數(shù)，它借用了定時(shí)器1的控制位的控制位TR1和和TF1，故這時(shí)，故這時(shí)TH0控制了定時(shí)器控制了定時(shí)器1的中斷。的中斷。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式2 模式模式3適用于要求增加一個(gè)額外的

11、適用于要求增加一個(gè)額外的8位定時(shí)器的場(chǎng)合。位定時(shí)器的場(chǎng)合。把定時(shí)器把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0設(shè)置于操作模式設(shè)置于操作模式3，TH0控制了定時(shí)控制了定時(shí)器器1的中斷，而定時(shí)器的中斷，而定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1還可以設(shè)置于模式還可以設(shè)置于模式02，用在任何不需要中斷控制的場(chǎng)合。用在任何不需要中斷控制的場(chǎng)合。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1_模式1 模式模式1中，定時(shí)器寄存器中，定時(shí)器寄存器TH1和和TL1是以全是以全16位參與操作的。位參與操作的。 其他與模式其他與模式0相同。相同。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 專用寄存器專用寄存器TMOD、TCON寄存器的所有位，寄存器的所有位，在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)都被在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)

12、都被清零清零。 模式控制寄存器模式控制寄存器TMODTMOD用于控制定時(shí)器用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0和和1操作模式操作模式 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器GATE：選通門。：選通門。當(dāng)當(dāng)GATE1時(shí)，只有時(shí)，只有INT0或或INT1引腳為高電平且引腳為高電平且TR0或或TR1置置1時(shí)，相應(yīng)的定時(shí)器時(shí)，相應(yīng)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器才被選通工計(jì)數(shù)器才被選通工作，這時(shí)可用于測(cè)量在作，這時(shí)可用于測(cè)量在INTx端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。若若GATE0，則只要，則只要TR0和和TR1置置1，定時(shí)器，定時(shí)器/計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器就被選通，而不管器就被選通，而不管INT0或或INT1的電平是高還是低。的

13、電平是高還是低。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器C/T：計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式的選擇位：計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式的選擇位C/T0，設(shè)置為定時(shí)器方式，內(nèi)部計(jì)數(shù)器的輸，設(shè)置為定時(shí)器方式，內(nèi)部計(jì)數(shù)器的輸入是內(nèi)部脈沖，其周期等于機(jī)器周期。入是內(nèi)部脈沖，其周期等于機(jī)器周期。C/T1，設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，內(nèi)部計(jì)數(shù)器的輸，設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，內(nèi)部計(jì)數(shù)器的輸入來自入來自T0（P3.4）或（）或（P3.5）端的外部脈沖。）端的外部脈沖。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器M0和和M1：操作模式控制位。：操作模式控制位。2位可形成位可形成4種編種編碼，對(duì)應(yīng)于碼，對(duì)應(yīng)于4種操作方式種操作方式 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器

14、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 TF1: 定時(shí)器定時(shí)器1溢出標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器溢出標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，由硬件置位，申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷溢出時(shí)，由硬件置位，申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)后被硬件自動(dòng)清除。服務(wù)后被硬件自動(dòng)清除?？刂萍拇嫫骺刂萍拇嫫鱐CON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 TR1: 定時(shí)器定時(shí)器1運(yùn)行控制位。靠軟件置位或運(yùn)行控制位。靠軟件置位或清除置位時(shí)，定時(shí)器清除置位時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器接通工作，清計(jì)數(shù)器接通工作，清除時(shí)停止工作。除時(shí)停止工作?？刂萍拇嫫骺刂萍拇嫫鱐CON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 TF0：定時(shí)器：定時(shí)器0溢出標(biāo)志。其功能和操作情溢出標(biāo)志。其功能和操作情況類同于況類同于TF1。 TR0： 定時(shí)器定時(shí)器0運(yùn)行控制位。其功能和操作運(yùn)行控制位。其功能和操作情況類同于情況類同于TR1。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 IE1： 外部沿觸發(fā)中斷外部沿觸發(fā)中斷1請(qǐng)求標(biāo)志。檢測(cè)到請(qǐng)求標(biāo)志。檢測(cè)到在在INT1引腳上出現(xiàn)的外部中斷信號(hào)的下降沿引腳上出現(xiàn)的外部中斷信號(hào)的下降沿時(shí)，由硬件置位，請(qǐng)求中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí)，由硬件置位，請(qǐng)求中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)后被硬件自動(dòng)清除。后被硬件自動(dòng)清除。*本頁(yè)以下與中斷相關(guān)的內(nèi)容，可以留在后續(xù)本頁(yè)以下與中斷相關(guān)的內(nèi)容，可以留在后續(xù)單元中去理解單元中去理解定時(shí)器/計(jì)