【教学课件】第八章定时器.ppt

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1、1,单片机原理及应用,第八章 定时器,2,章节概述,8.1 概述8.2 定时器T0和T1的结构8.3 定时器工作模式8.4 定时器T2,3,8.1 概述,定时器是单片机的重要功能模块之一，在检测、控制领域有广泛应用。定时器常用作定时时钟，以实现定时检测、定时响应、定时控制，并且可用于产生ms宽的脉冲信号，驱动步进电机定时和计数功能最终都是通过计数实现的，若计数的事件源是周期固定的脉冲，则可以实现定时功能，否则只能实现计数功能。因此可以将定时和计数功能由一个部件实现。,4,实现定时和计数的方法一般有：软件定时、专用硬件电路和可编程定时器/计数器三种方法。软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定

2、时准确，不需要外加硬件电路，但增加CPU开销。专用硬件电路定时：可实现精确的定时和计数，但参数调节不便。可编程定时器计数器：不占用CPU时间，能与CPU并行工作，实现精确的定时和计数，又可以通过编程设置其工作方式和其它参数，因此使用方便。,5,定时器的基本工作原理是：利用计数器对固定周期的脉冲计数，通过寄存器的溢出来触发中断。具体应用步骤：1）根据需要的定时时间，结合单片机的晶振频率，计算出寄存器的初始值2）根据需要开中断3）启动定时器若已规定用软件启动，则可把TR0、TR1或TR2置“1”；若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚步加启动电平。当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式和

3、初值开始计数或定时。,6,XC866单片机有三个16位的定时器定时器0、定时器1和定时器2。定时器0、1各具有四种工作模式；定时器2有两种工作模式。定时器0、1和定时器2的任何一种工作模式均可通过程序对相应寄存器进行设置来选择。定时器在定时时间到时，可以由程序决定是否产生中断请求信号，进而判断是否执行中断程序。但是，无论中断请求信号是否产生，当定时器在定时时间到时，定时器的溢出标志位TF0（TF1）由硬件置“1”。,7,8.2 定时器T0和T1的结构,定时器T0和T1的结构如图8-1所示。,图8-1 定时器T0和T1结构图,核心寄存器16位加法计数器,定时器模式寄存器,8,1.16位加法计数器

4、,16位加法计数器是定时器的核心，图8-1中用寄存器TH0、TL0及TH1、TL1表示。T0加法计数器的高8位和低8位分别用TH0、TL0表示T1加法计数器的高8位和低8位分别用TH1、TL1 表示高8位和第8为可分别单独使用当定时器工作时，加法计数器对内部机器周期脉冲Tcy计数。,Tcy,9,2.模式寄存器（TMOD）TMOD用来选择定时器0、1的工作模式，低4位用于定时器0，高4位用于定时器1，其组成如图8-2所示。,图8-2 模式寄存器组成,T1,T0,10,3.控制寄存器（TCON）TCON高4位用于控制定时器0、1的运行；低4位用于控制外部中断，与定时器无关。,定时器0、1运行控制位

5、TR0（TR1）：TR0(TR1)=1 启动TR0(TR1)=0 停止,定时器0、1溢出标志TF0（TF1）：溢出时该位由硬件自动置1，响应中断后，由硬件自动清0,图8-3 控制寄存器组成,11,4.中断使能寄存器（IEN0）IEN0中的ET0（ET1）位控制定时器0、1是否产生中断请求信号。为0时不产生中断请求信号，为1时允许产生中断请求信号。其结构如图8-4所示。,图8-3 中断使能寄存器组成,定时器0中断使能位,定时器0中断使能位,12,8.3 定时器工作模式,定时器0 和定时器1 完全兼容，均可设定为四种不同的工作模式，如表8-1 所示。寄存器TMOD 的位域TxM选择定时器的工作模式

6、。两个定时器在模式0、1 和2 时独立工作；在模式3 时具有特定功能。,13,表8-1 定时器0 和定时器1 工作模式,14,1.工作模式0当T0M（T1M）=00时定时器设定为工作模式0，此时定时器工作于13位定时状态。其中TH0是高8位加法计数器，TL0是低5位加法计数器（TL0只用了低5位，高3位未用）。TL0加法计数溢出时向TH0进位，TH0加法计数溢出时硬件置TF0=1。加法计数器对机器周期脉冲Tcy计数，每个机器周期TL0加1。,15,定时器的定时时间计数初始值X最大定时能力：,16,模式0的结构图如图8-4所示。,图8-4 方式0结构图,门控位,GATE=0 定时器不受控于外部信

7、号；仅打开与门，是定时器仅有TR位控制；GATE=1 定时器受控于外部信号，此时要求TR=1；,13位加法计数器,17,例题：生成周期为1.2 ms的等宽正方波。机器晶振26.67MHz。使用T0以方式0工作，由P0.0输出,机器周期：37.5ns。计数周期Tcy是机器脉冲的2分频，因此Tcy=75ns；定时时间0.6ms。以0.6 ms为周期在P1.0端交替输出高低电平。,18,定时器初始化程序 MOV TL0,#0X00 MOV TH0,#0X06 MOV TMOD,#0X00 SETB ET0 SETB TR0,定时器中断服务程序 PUSH.CPL P0_0 POP,T0从192开始计数

8、，直到超过8192即溢出，置TF0=1,产生中断信号,19,2.工作模式1T0M（T1M）=01时定时器设定为工作模式1，此时定时器0（定时器1）被设置为16位定时器。此时TH0、TL0都是8位加法计数器。其他与工作方式0相同。定时器的定时时间计数初始值,20,模式1的结构图如图8-5所示。,图8-5 方式1结构图,16位加法计数器,21,3.工作模式2当T0M（T1M）=10时定时器设定为工作模式2，此时定时器0（定时器1）被设置为可自动重载的8 位定时器。TL0为8位加法计数器，TH0为存放该8位加法计数器初值的寄存器。TH0、TL0的初值都由程序预置。在工作模式2中，定时器的定时时间由下

9、式确定：,只有T0可工作于此模式,22,模式2的结构图如图8-6所示。,图8-6 方式2结构图,8位加法计数器,初值寄存器,23,4.工作模式3当T0M（T1M）=11时定时器设定为工作模式3，只有定时器0可以工作在工作模式3下。如把定时器1设置为工作模式3，则定时器1停止工作。TL0、TH0成为两个独立的8位加法计数器。它的工作情况与模式0、模式1类似，差别在于定时范围为：模式3的结构图如图8-7所示。TL0 占用定时器0 的控制位：GATE0，TR0 和TF0TH0占用定时器1 的控制位TR1 和TF1，TH0 溢出时将置位TF1,并且在ET1 置位时产生中断。,24,图8-7 方式3结构

10、图,25,T0和T1的应用举例,例 若fOSC=26.67MHz，T1工作于方式1，产生45ms的定时中断，TF1为其中断源标志。试编写主程序和中断服务程序，使P1.0产生周期为90ms的方波。（忽略中断响应时间和指令执行时间）解：让P1.0每45ms取反一次即可实现。定时器的单次定时时间不可能达到45ms，如果设定16位的工作模式1，最大定时时间也才为4.9152ms。可让定时器多次定时产生4.5ms的定时时间，如让T1工作在方式1，单次定时时间为4.5ms，那么T1中断10次就是45ms的时间。,26,（1）确定定时常数假设使用fOSC的2分频作为计数源，则Tcy2/fOSC 2/（26.

11、67106）75ns由公式可知计数初值TH1=0 x15，TL0=0 xA0。,27,（2）初始化程序 包括T1初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入T1。一般将初始化操作放在主程序中完成，当程序规模较大时，应编写单独的初始化程序，以利于程序的模块化设计。（3）中断服务程序 中断服务程序除了完成要求的方波产生这一工作之外，还要注意将时间常数重新送入T1中，为下一次产生中断作准备。,28,程序清单如下（主程序）：,#include sbit P1_0=P10;int count=10;/10次T1中断为45msvoid main(v

12、oid)TMOD=0 x10;/T1方式1 P1_0=0;TH1=0 x15;/初值 TL1=0 xA0;IEN0=0 x08;/允许T1中断 IP|=0 x08;IPH|=0 x08;/TF1中断为高级中断 TR1=1 EA=1;/总开中断 while(1);/死循环，查询等待TF1置位，产生方波,注：寄存器所在页的选择没有列出,29,程序清单如下（中断服务程序片段）：,TF1=0;TH1=0 x15;TL1=0 xA0;/重填初值 If(count!=0)count-;else count=10;P1_0=!P1_0;,30,8.4 定时器T2,8.4.1 概述定时器2 是一个16 位通用

13、计数器，其具有两种操作模式：16 位自动重载模式和16 位捕获模式。如果预分频功能被禁止，定时器2工作时，16 位通用加法计数器以12分频的周期脉冲计数，每个周期16位通用加法计数器加1或减1。,31,定时器2由T2MOD寄存器、T2CON存器、功能存器TH2、TL2、RC2H、RC2L等电路构成。TH2、TL2构成16位通用计数器。RC2H、RC2L作为16位寄存器，在自动重载模式中RC2H、RC2L作为16位通用计数器的16位初值寄存器在捕捉模式中，当引脚T2EX上出现下降沿跳变时，把TH2、TL2的当前值捕捉到RC2H、RC2L中去。,32,8.4.2 定时器T2控制寄存器1.模式寄存器

14、T2MOD寄存器T2MOD 用来选择定时器2 的工作模式。其组成如图8-8所示。,33,启动边沿选择位,外部启动使能位,捕获模式/重载模式的边沿选择位,预分频使能位,计数器递增/递减使能位,图8-8 T2MOD各位功能,34,2.控制寄存器T2CON寄存器T2CON 控制定时器2 的工作模式,其各位功能如图8-9所示。,上溢/下溢标志位,外部事件标志位展示T2EX引脚状态,捕获/重载模式选择位0：重载；1：捕获,外部使能控制位1：使能T2EX引脚控制；0：禁止 T2EX引脚控制；,启动/停止控制位,图8-9 T2CON各位功能,35,8.4.3 定时器T2工作模式,1.自动重载模式控制寄存器T

15、2CON 中的 置“0”时，定时器2被选择为自动重载模式。该模式下，定时器2计数至溢出时，将寄存器RC2H、RC2L中的16 位初始值重新装入定时器的TH2、TL2寄存器中，开始新一轮计数循环。并置位寄存器T2CON 的TF2 位表示计数溢出，从而向CPU 发送中断请求信号。溢出标志TF2 必须由程序清零。根据控制寄存器T2MOD 中DCEN 控制位的设置，自动重载模式可进一步分为两种类型。,36,1）禁止递增/递减计数模式若DCEN=0，则递增/递减计数选择被禁止，此时定时器只能递增计数。工作原理如图 8-10 所示。,图8-10 T2禁止递增/递减计数模式,27号引脚,使能/禁止引入外部信

16、号控制T2,中断标志位,通用16定时器寄存器,重载值寄存器,预分频使能位,37,若EXEN2=0，置位TR2 定时器开始递增计数，计数至最大值FFFFH 后溢出并置位TF2，同时将寄存器RC2 中的16 位重载值重新装入定时器寄存器。重载值由软件预先设置。新一轮计数循环开始，定时器同上一轮计数循环一样，从重载值开始递增计数。,38,若EXEN2=1，置位TR2 定时器开始递增计数至最大值FFFFH。计数溢出或输入引脚T2EX 的负/正跳变（由寄存器T2MOD 的位EDGESEL 选择）均会引起16 位重载，将寄存器RC2 的内容重新装入定时器寄存器。中断标志位：若由溢出引起重载，溢出标志TF2

17、置位。若由引脚T2EX 的负/正跳变引起重载，寄存器T2CON 中的EXF2 置位。这两种情况均产生中断，定时器进入下一轮计数循环。EXF2 标志和TF2 一样必须由软件清零。,39,允许硬件启动时(T2RHEN=1)T2EX第一个上升沿/下降沿触发TR2=1启动T2;上升沿/下降沿的选择由T2REGS选择；如果使能外部控制（EXEN2=1），引脚T2EX的边沿跳变完成两个任务：（由T2REGS选择上升沿/下降沿）启动T2EXF2置位,40,2）使能递增/递减计数模式若DCEN=1，则递增/递减计数选择被使能，此时定时器可以递增或递减计数。工作原理如图 8-11 所示。,图8-11 T2使能递

18、增/递减计数模式,41,引脚T2EX 的逻辑电平为1 时定时器2 递增计数，因此定时器递增计数，计数至最大值FFFFH 后溢出并置位TF2，RC2 寄存器的16 位重载值重新装入定时器寄存器。引脚T2EX 的逻辑电平为0 时定时器2 递减计数。定时器递减计数并当THL2 的值和寄存器RC2 中的值相等时发生下溢。下溢后置位TF2，并将值FFFFH 重新载入定时器寄存器THL2 中,42,若允许硬件启动T2（当T2RHEN=1)时，根据T2EX输入的是上升沿/下降沿可将T2设置为递增、递减计数T2由上升沿启动，T2只能工作于递增模式T2由下降沿启动，T2只能工作于递减模式,43,2.捕获模式控制

19、寄存器T2CON 中的 及EXEN2置位时，定时器进入16位捕获模式。此模式下，递减计数功能必须禁止。16位计数器始终递增计数，计数至最大值FFFFH后溢出，TF2置位并将0000H 重新载入定时器寄存器TH2、TL2中。溢出后TF2置位，则定时器向CPU发送中断请求。捕获模式的结构图如图8-12所示。,44,图8-12 T2捕获模式结构图,45,在引脚T2EX 的下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL 选择），将定时器寄存器（THL2）的值捕获到寄存器RC2 中。如果在计数器加1 时检测到捕获信号，计数器先加1 然后执行捕获操作，从而确保总能捕获到定时计数器的最新值。执行完捕获操作，E

20、XF2 置位、可用来产生中断请求,46,若允许硬件启动T2（当T2RHEN=1)时，引脚T2EX输入的第一个下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL 选择）启动T2在启动T2的同时，置位EXF2。在下一个下降沿/上升沿到来时，将进行捕获操作。,47,例程分析,求矩形波A、B两点之间的时间，设晶振频率为26.67MHZ分析：A和B两点处各有一个跳变在A、B跳变的这一刻进行定时器的启动和当前计数值的捕获，即可获得计数脉冲的个数结合每个输入脉冲的周期即可计算A、B之间的时间因此，该脉冲应加在定时器T2的外部输入引脚上,48,主程序：MOV T2L,#0X00MOV T2H,#0X00MOV T2

21、MOD,#0 xC0；T2外部启动使能，并上升沿启动MOV T2CON,#0 x09；使能外部电平变化影响T2，并设置 T2为捕获模式。MOV IEN0,#0 xA0MOV IP,#0 x02MOV IPH,#0 x02SETB EA;,分频模式设为00，即计数脉冲频率为：fclk/12，即计数周期为：450ns,49,中断服务程序INT_T2:PUSH R0PUSH R1MOV PSW,#0 x00JB TF2,d0_TF2；如果是T2溢出，跳转到do_TF2JB EXF2,do_EXF2；如果是T2的外部输入引起EXF2置位JB NDOV,do_NDOV；如果是分数分频器引起的中断JB SYNEN,do_SYNEN；如果是LIN通信引起的中断do_TF2:MOV R0,RC2LMOV R1,RC2HLCALL COMP;调用子程序，将R1、R0构成的16位16进制数*450ns（转为16进制），通过16进制数相乘指令即可得出时间，再转为10进制。,50,Click to edit company slogan.,The end,