車用單片機原理 課件 第五章 定時器計數(shù)器

車用單片機原理（含實驗與實訓）1定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理2定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器單擊此處添加標題單擊此處添加標題3定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用01定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理

對于定時器/計數(shù)器來說，不管是獨立的定時器芯片還是單片機內(nèi)的定時器，大都具有以下特點：◆定時器/計數(shù)器有多種工作方式，可以是計數(shù)方式，也可以是定時方式?！舳〞r器/計數(shù)器的計數(shù)值是可變的，計數(shù)的最大值也是有限的，這取決于計數(shù)器的位數(shù)。計數(shù)的最大值也就限定了定時時間的最大值?！粼诘竭_設(shè)定的定時或計數(shù)值時發(fā)出中斷申請，以便實現(xiàn)定時控制。一、定時器/計數(shù)器T0和T1的結(jié)構(gòu)第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理一、定時器/計數(shù)器T0和T1的結(jié)構(gòu)

8051單片機內(nèi)部定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)原理框圖如圖5-1所示，定時器/計數(shù)器T0和T1是一個16位的計數(shù)器，由兩個高8位和低8位兩個計數(shù)器組成。TMOD是定時/計數(shù)器的定時工作方式寄存器，其作用是設(shè)置定時/計數(shù)器的功能和工作方式。TCON是控制寄存器，用于控制T0、T1兩個寄存器的啟動或停止以及設(shè)置溢出標志。第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理

圖5-1定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)原理框圖第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理二、定時器/計數(shù)器T0和T1的工作原理

定時器/計數(shù)器T0和T1實質(zhì)就是一個加1計數(shù)器，只不過作為定時器和計數(shù)器時，兩者計數(shù)脈沖來源不同，定時器的計數(shù)信號源是系統(tǒng)內(nèi)部的時鐘振蕩器輸出頻率的12分頻，計數(shù)器的計數(shù)信號源是單片機輸入引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)外接的脈沖源，計數(shù)器對接收到的脈沖進行計數(shù)，每檢測到一個高電平到低電平負跳變時，計數(shù)器就自動加1，當計數(shù)器達最大值產(chǎn)生溢出后，硬件將TCON的TF0或者TF1置1作為計數(shù)器的溢出中斷標志。用作定時器使用時，溢出中斷標志表示已經(jīng)到達定時的時刻到了；用作計數(shù)器使用時，溢出中斷標志表示計數(shù)回零。定時器的工作原理啟動與停止控制部分工作方式部分定時計數(shù)

TL0TH08位8位TFO

16位定時計數(shù)器部分定時器0的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

0000第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理啟動與停止控制部分

TL0TH08位8位TFO0000內(nèi)部機器周期

定時方式

計數(shù)方式振蕩器/12T0定時器0的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理啟動與停止控制部分

TL0TH08位8位TFO0000定時方式

計數(shù)方式振蕩器/12T0開關(guān)信號定時器0的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理

TL0TH08位8位TFO0000定時方式

計數(shù)方式振蕩器/12T0開關(guān)信號定時器0的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

控制1A&C>1BGATETR01A&C>1BINT012C/T=0C/T=1外

SETBTR0

定時方式000100020003第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理02定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器第二節(jié)定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器一、工作方式寄存器TMOD

定時方式控制寄存器TMOD用于設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式，字節(jié)地址是89H，不可以位尋址，TMOD寄存器的高4位用于控制T1，低4位用于控制T0，兩部分的定義完全對稱。TMOD寄存器定義格式見表5-1。表5-1

TMOD定時方式控制寄存器

高4位控制T1高4位控制T0門控位定時/計數(shù)方式選擇工作方式選擇門控位定時/計數(shù)方式選擇工作方式選擇GATEM1M0GATEM1M0

（一）門控位GATE

門空位GATE是定時器啟動方式選擇位。當GATE=0時，只要設(shè)置TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數(shù)器工作，當TR0或者TR1等于0時，就可以使定時/計數(shù)器停止工作；GATE=1時，只有TR0或TR1為1并且外部中斷引腳的輸入也為高電平時，才能把定時器/計數(shù)器啟動，這種方式可以用于測量外部中斷引腳輸入正脈沖的寬度。第二節(jié)定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器

第二節(jié)定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器C/T*=0，定時器模式，對系統(tǒng)時鐘12分頻后的脈沖進行計數(shù)。C/T*=1，計數(shù)器模式，計數(shù)器對外部輸入引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脈沖（負跳變）計數(shù)。（3）C/T*—計數(shù)器模式和定時器模式選擇位（三）工作方式設(shè)置位M1、M0M1、M0：定時器/計數(shù)器工作方式選擇位，其值與工作方式對應(yīng)關(guān)系如下表所示。M1M0工作方式方式說明00013位定時器/計數(shù)器01116位定時器/計數(shù)器102具有自動重裝初值功能的8位定時器/計數(shù)器113兩個8位定時器/計數(shù)器(T0)第二節(jié)定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器二、控制寄存器TCON

TCON為定時器/計數(shù)器控制寄存器，字節(jié)地址為88H，可以位尋址，低4位用于控制外部中斷，已在前面第4章中斷系統(tǒng)中介紹。高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟動與中斷請求。TCON的定義格式見表5-3。

第二節(jié)定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器表5-3

TCON定時器/計數(shù)器控制寄存器TCOND7D6D5D4D3D2D1D0

位名稱TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H

（一）T1溢出中斷請求標志位TF1

當定時器/計數(shù)器T1計數(shù)溢出后，由硬件自動將TF1置1，并向CPU發(fā)出中斷請求。當CPU響應(yīng)該中斷后，TF1由硬件自動置0。TF1的狀態(tài)可由軟件程序查詢，也可以通過軟件置0或1。

（二）T0溢出中斷請求標志為TF0

TF0的作用與TF1一致。

（三）定時/計數(shù)器T1運行控制位TR1

當GATE=0時，定時/計數(shù)器T1僅由TR1控制，TR1=1時啟動T1計數(shù)，TR1=0，停止T1計數(shù)。

當GATE=1時，定時/計數(shù)器T1由TR1和共同控制，當TR1=1并且有高電平輸入時，啟動T1計數(shù)，當TR1=1或=0時，停止T1計數(shù)。

（四）定時/計數(shù)器T0運行控制位TR0

TR0的工作原理與TR1一致。

第二節(jié)定時器/計數(shù)器控制的相關(guān)寄存器03定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

一、工作方式0

當M1=0、M0=0時，定時器/計數(shù)器工作于方式0，如下圖所示。當定時器/計數(shù)器工作在方式0下，內(nèi)部是一個13位計數(shù)器，TL0的高3位沒有使用，由TL0的低5位和TH0的8位組成，當TL0低5位計數(shù)滿溢出時不向TL0的第6位進位，而是向TH0進位。當13位計滿時溢出，TF0標志位由硬件置1，向CPU發(fā)出中斷請求。13位計數(shù)器下最大計數(shù)值213=8192（計數(shù)器初值為0）。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

THx是高8位加法計數(shù)器，TLx是低5位加法計數(shù)器，TLx的高3位未用。TLx加法計數(shù)溢出時向THx進位，THx加法計數(shù)溢出時置位TFx，最大計數(shù)值為213?？捎贸绦?qū)?～8191(213-1)的某一數(shù)送入THx、TLx作為初值。THx、TLx從初值開始加法計數(shù)，直至溢出。所以初值不同，定時時間或計數(shù)值不同。

必須注意的是：加法計數(shù)器THx溢出后，必須用程序重新對THx、TLx設(shè)置初值，否則下一次THx、TLx將從0開始重新計數(shù)。（重寫初值）第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

如果C/T=1，圖中開關(guān)S1自動地接到下面，定時器/計數(shù)器工作在計數(shù)狀態(tài)，加法計數(shù)器對Tx（x=1,2）引腳上的外部脈沖進行計數(shù)。計數(shù)值由下式確定：式中：N為計數(shù)值，x是THx、TLx的初值。x值為8191時計數(shù)值最小，其值為1；當x值為0時計數(shù)值最大，其值為8192，即計數(shù)范圍為1～8192。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用一、工作方式1

當M1=0、M0=1時，定時器/計數(shù)器工作于方式1，如下圖所示。定時器/計數(shù)器工作在方式1時，為一個16位計數(shù)器，由低八位TL0寄存器和高八位TH0寄存器組成，當計數(shù)器計滿溢出時，TF0將被硬件置1。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用TH0、TL0都是8位加法計數(shù)器。在方式1時，計數(shù)器的計數(shù)值由下式確定：

所以計數(shù)范圍為1～65536。定時器的定時時間由下式確定：如果fosc=12MHz，則Tcy=1μs，定時范圍為1～65536μs。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用三、工作方式2

當M1=1、M0=0時

時，定時器/計數(shù)器工作于方式2下，為自動重裝初值的8位定時器/計數(shù)器。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

在方式2下，TLx作為8位加法計數(shù)器使用，THx作為初值寄存器使用，THx、TLx的初值由程序設(shè)定。當TLx

計數(shù)溢出時，不僅置為TFx，而且自動發(fā)出重裝信號，使三態(tài)門打開，將THx中的初值自動送至TLx，并從初值開始重新計數(shù)。重裝初值后，THx中的值保持不變，除非用程序重新給THx賦值。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

在方式2時，計數(shù)器的計數(shù)值由下式確定：

所以計數(shù)范圍為1～256。

定時器的定時時間由下式確定：如果fosc=12MHz，則Tcy=1μs，定時范圍為1～256μs。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

四、工作方式3

工作方式3只適用于T0。當T0工作于方式3時，TH0和TL0被分為2個獨立的定時器/計數(shù)器。其中TL0既可以是定時器，也可以是計數(shù)器；TH0只能用于定時器使用，并且占用了T1的兩個控制信號TR1和TF1。在這種情況下，T1雖然仍可工作于方式0、1、2，但是不能采用中斷方式。此時通常將T1用作串行口的波特率發(fā)生器。由于T1無方式3，若強行將其設(shè)置為工作方式3，相當于令其停止工作。第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用■定時器/計數(shù)器T0、T1的四種工作方式

◆工作方式3

在方式3下，定時器/計數(shù)器的定時、計數(shù)范圍和定時/計數(shù)值的確定與方式2相同。計數(shù)值確定如下：

所以計數(shù)范圍為1～256。定時器的定時時間可由下式確定：第三節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用第一節(jié)定時器/計數(shù)器T0和T1結(jié)構(gòu)和工作原理五、波特率的設(shè)置

在串口通信中，數(shù)據(jù)的發(fā)送端和接收端必須保持速率一致，才能保證數(shù)據(jù)能夠被成功發(fā)送和接收。波特率表示通信傳輸數(shù)據(jù)過程中串行口每秒傳送的二進制數(shù)的位數(shù)，其單位符號是bit/s。（一）方式0的波特率

方式0為同步移位寄存器方式，波特率固定為時鐘振蕩頻率fosc的1/12，不受SMOD位值的影響。（二）方式2的波特率