計(jì)時(shí)器定時(shí)器原理

單片機(jī)定器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和原理作者:佚名來源:不詳錄入:更新時(shí)間：2008-7-26點(diǎn)擊數(shù)：3【字體：

】定時(shí)器、計(jì)數(shù)器定時(shí)器／計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)稱定時(shí)器，其作用主要包括產(chǎn)生各種時(shí)標(biāo)間隔、記錄外部事件的數(shù)量等，是微機(jī)中最常用、最基本的部件之一。單片機(jī)有個(gè)16位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器：定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)。由2定時(shí)寄存器TH0TL0成，則由TH1和構(gòu)成，它們都分別映射在特殊功能寄存器中，從而可以通過對(duì)特殊功能寄存器中這些寄存器的讀寫來實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩個(gè)定時(shí)器的操作。作定時(shí)器時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)寄存器自動(dòng)加l，所以定時(shí)器也可看作是計(jì)量機(jī)器周期的計(jì)數(shù)器。由于每個(gè)機(jī)器周期為時(shí)鐘振蕩周期，所以定時(shí)的分辨率是時(shí)鐘振蕩頻率的12。作計(jì)數(shù)時(shí)，只要在單片機(jī)外部引腳T0(T1)從1到0電平的負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加1。計(jì)數(shù)的最高率一般為振蕩頻率的l24。工作方式：或T1無論用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器都有種工作方式：方式、式1方式2和方式除方式3外，和T1有完全相同的工作狀態(tài)。下面以T1為例，分述各種工作方式的特點(diǎn)和用法。1、工作方式：13位方式由TL1的低5位和TH18構(gòu)成13計(jì)數(shù)器（TL1的高無效）。工作方式的結(jié)構(gòu)見下圖：

圖中／T定時(shí)／計(jì)數(shù)選擇：C／＝0，T1為定時(shí)器，定時(shí)信號(hào)為振蕩周12分頻后的脈沖；C／＝l，為計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)信號(hào)來自引腳T1外部信號(hào)。定時(shí)器T1能否啟動(dòng)工作，還受到了引腳信號(hào)INT1的控制。由圖中的邏輯電路可知，當(dāng)GATE＝0只要TR1＝1就可打開制門使定時(shí)器工作當(dāng)GATE＝1時(shí)只有＝1且INT1＝1才可打開控制門。GATE，TR1，C／狀態(tài)選擇由定時(shí)器的控制寄存器，TCON相應(yīng)位狀態(tài)確定，INT1則是外部引腳上的信號(hào)。在一般的應(yīng)用中，通常使GATE＝0，從而由TRl狀態(tài)控制Tl開閉：TRl1，打開；TRl0，殊的應(yīng)用場(chǎng)合利用定時(shí)器測(cè)量接于INT1引腳上的外部脈沖高電平的寬度時(shí)＝，TRl＝1。外部脈沖出現(xiàn)上升沿，亦即由變1平時(shí)，啟動(dòng)T1定時(shí)，測(cè)量開始；一旦外部脈沖出現(xiàn)下降沿，亦即由l變O時(shí)就關(guān)閉了。定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)或計(jì)數(shù)脈沖加到TLl的低，從預(yù)先設(shè)置的初(時(shí)間常數(shù))開始不斷增1TL1計(jì)滿后，THl進(jìn)位。TL1和THl計(jì)滿之后，置T1定時(shí)器回零標(biāo)志TFl，以此表明定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)次數(shù)已到，以供查詢或在打開中斷的條件下，可CPU求中斷。如需進(jìn)一步定/計(jì)數(shù)，需用指令重置時(shí)間常數(shù)。2、工作方式：16位方式。與工作方式基本相同，區(qū)別僅在于工作方式1計(jì)數(shù)器TL1和成16計(jì)數(shù)器，從而比工作方式有更寬的定時(shí)計(jì)數(shù)范圍。工作方式的結(jié)構(gòu)見下圖。

3、工作方式8自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式由TLl構(gòu)8位計(jì)數(shù)器僅用來存放時(shí)間常數(shù)啟動(dòng)T1前TLl和THl裝入相同的時(shí)間常數(shù)當(dāng)TL1計(jì)滿后除時(shí)器回零標(biāo)志置位有向CPU請(qǐng)求中斷的條件外中的時(shí)間常數(shù)還會(huì)自動(dòng)地裝入TLl并重新開始定時(shí)或計(jì)數(shù)所以工作方式一種自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)的位計(jì)數(shù)器方式。由于這種方式不需要指令重裝時(shí)間常數(shù)，因而操作方便，在允許的條件下，應(yīng)盡量使用這種工作方式然種方式的定時(shí)／計(jì)數(shù)范圍要小于方式0方式1作方式的結(jié)構(gòu)見下圖．4、工作方式2個(gè)位方式。工作方式只適用于定時(shí)器。如果定時(shí)器為工作方3則定時(shí)器1將處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)T0為工作方式3時(shí)，THo和TL0分成個(gè)獨(dú)立的8計(jì)數(shù)器。其中，TL0可用作定時(shí)器，又可用作計(jì)數(shù)器，并使用原T0的所有控制位及其定時(shí)器回零標(biāo)志和中斷源。TH0只能用作定時(shí)器，并使用T1的控制位TRl回零標(biāo)志和斷源，見下圖。通常情況下，T0不行于工作方式，只有在T1處于工作方式2并不要求中斷的條件下才可能使用。這時(shí)，T1往往用作串行口波特率發(fā)生器(見1，用作定時(shí)器，TL0為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。所以，方式是為了使單片機(jī)有個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器定時(shí)器以及個(gè)串行口波特率發(fā)生器的應(yīng)用場(chǎng)合而特地提供的。這時(shí)，可把定時(shí)器l用工作方式把定時(shí)器0用于工作方式下才可能使用。這時(shí)，T1往往用作串行口波特率發(fā)生器，TH0用作定時(shí)器，TL0作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。所以方式3為了使單片機(jī)有1個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器／數(shù)器1個(gè)定時(shí)器以及1個(gè)串行口波特率發(fā)生器的應(yīng)用場(chǎng)合而特地提供的。這時(shí)，可把定時(shí)器l用工作方式2，把定時(shí)于工作方式?？刂萍拇嫫鞫〞r(shí)器／計(jì)數(shù)器T0和T1有2控制寄存器-TMODTCON們分別用來設(shè)置各定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的工作方式，選擇定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，控制啟動(dòng)運(yùn)行，以及作為運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志等。其中，TCON寄存器中另有位用于中斷系統(tǒng)。1、定時(shí)器方式控制存器TMODTMOD特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為89H，無位址。TMOD的式如下圖年示。

由圖可見，TMOD高4用于T1，低使于T0，4種符號(hào)的含義如下：GATE：門控制。其作用見16GATE軟件控制位、外部引腳信INT的狀態(tài),

共同控制定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的打開或關(guān)閉。／T：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器選擇位。C/T＝1，為計(jì)數(shù)方式；C＝0為定時(shí)器方式。M1M0工作方式選擇位，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的4工作方式由設(shè)定。M1M000工作方式位方)。M1M001工作方式位方)。M1M010工作方式自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式。MlM0=11：作方式8位方式--對(duì)。2．定時(shí)器控制寄存器--TCONTCON在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為88H位地址(由低位到高位)為88H一8FH，由于有位地址，十分便于進(jìn)行位操作。TCON的格式如下圖所示。其中，TFl，TRl，TF0和TR0位用于定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；IEl，ITl，IEo和IT0位用于中斷系統(tǒng)。

TFlTRl用于時(shí)器T1；TF0，TR0用于定時(shí)器T0。兩組符號(hào)有相同含義。TF定時(shí)器／計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器計(jì)滿回零時(shí)，TF＝1并可申請(qǐng)中斷；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷并進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，TF自動(dòng)清零。如對(duì)詢，定時(shí)器回零后，要用指令將清零。：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器開閉控制位。IEl，ITl用于外部中斷1(1NTl)；IE0，IT0用于外部中斷0(1NT0)。兩組符號(hào)的含義相同。IT：下跳沿／低電平引起外部中斷請(qǐng)求的選擇位。，由下跳沿引起；IT＝由低電平引起。IE：外部中斷的中斷申請(qǐng)標(biāo)志。IE0，表明無外部中斷求IE＝1，表明有部中斷請(qǐng)求。當(dāng)有外部中斷請(qǐng)求時(shí)，IE動(dòng)為1，片機(jī)CPU應(yīng)此中斷后，IE自動(dòng)清零。定時(shí)／計(jì)數(shù)初值的求取方法8031單片機(jī)的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器采用增量式計(jì)數(shù)。也就是說，當(dāng)運(yùn)行于定時(shí)器方式時(shí)，每隔一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器自動(dòng)加；當(dāng)運(yùn)于計(jì)數(shù)器方式時(shí)，每當(dāng)引腳出現(xiàn)下跳沿，計(jì)數(shù)器自動(dòng)1。無論是作定時(shí)用是計(jì)數(shù)用，當(dāng)T0或Tl加回零后，定時(shí)器回零標(biāo)志置1。當(dāng)允許中斷時(shí)，TF可以申請(qǐng)中斷進(jìn)而在中斷服務(wù)程序中作相應(yīng)的操作；TF也可用程序判斷定時(shí)到或計(jì)數(shù)滿的標(biāo)志位。那么，怎樣確定定時(shí)或計(jì)數(shù)初值(又稱為時(shí)間常數(shù))，以便達(dá)到要求的定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值呢?下面作簡(jiǎn)介紹，并舉兩個(gè)例子加以說明。設(shè)T0(T1)行于計(jì)數(shù)器方式，要求計(jì)數(shù)X個(gè)外部沖后或T1)回，則計(jì)數(shù)初值求取方法如下：因?yàn)榛亓愕暮x是指加滿到計(jì)數(shù)器的模值，即x十C＝模所以C＝模一＝模十(一x)＝(x)補(bǔ)

由此可見，計(jì)數(shù)初值的大小等于需要計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)求補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果。又若T0（或）運(yùn)行于定時(shí)器方式，需定時(shí)則計(jì)數(shù)脈沖數(shù)為。其中，MC為機(jī)器周期（單片為us）同理可知，定時(shí)初值為。值的指出的是，對(duì)于定時(shí)器/數(shù)器的種不同工方式，或的位數(shù)不同，模值也因而不同，求補(bǔ)運(yùn)算要按相應(yīng)位數(shù)的長(zhǎng)度來求。例：T0運(yùn)行于計(jì)數(shù)器狀態(tài)，工作于方式1（16位式），要求外部引腳出現(xiàn)個(gè)脈沖后，TH0，TL0全回零（以便申請(qǐng)中斷）。求計(jì)數(shù)初值C。解：（0003H）補(bǔ)=例：T0運(yùn)行于定時(shí)器狀態(tài)，時(shí)鐘振蕩周期要求定。求不同工作方式時(shí)的定時(shí)初值。解：因?yàn)闄C(jī)器周期MC=12/12MHZ=1us所以要計(jì)數(shù)的賈器周期個(gè)數(shù)為64H。應(yīng)注意定時(shí)器在工作方式時(shí)初值裝入方法。由于方式是13位定/計(jì)數(shù)方式，對(duì)于T0而言，高8位初值裝入，低位初值裝入TL0低TL0的高3無效）。所以對(duì)于上例，要裝初值時(shí)，可安排成：在具體裝入初值時(shí)，必須把B裝入TH0，