第6章 定时器计数器

目录

6.1 定时计数器的结构框图

 6.2 定时器的控制字

6.2.1 TMOD：工作方式控制寄存器

 6.2.2 定时/计数器控制寄存器TCON

6.3 定时/计数器的4种工作方式

6.3.1  方式0、方式1（13位、16位定时计数方式）

6.3.2 方式2(常数自动重装入)

 6.3.3 方式3（T0具有）

 6.4 定时/计数器的输入信号

6.5 定时器/计数器的编程

6.5.1 初值的计算

几种工作方式的最大定时时间

 6.5.2 编程方式

6.6 定时计数器的应用举例

6.6.1：方式0的应用

 6.6.2 T0计数、T1定时工作于方式2

6.6.3 含中断的定时/计数器响应程

6.1 定时计数器的结构框图

 6.2 定时器的控制字

                工作方式控制寄存器TMOD（地址89H)

                GATE C/T M1 M0｜ GATE C/T M1 M0

        注意：TMOD不能位寻址

                控制寄存器TCON (88H)

                – TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

        复位后两个寄存器的状态均为00H

6.2.1 TMOD：工作方式控制寄存器

1、GATE：门控位

GATE＝1，T0、T1是否工作受外部引脚输入电平的控制，INT0 引脚控制T0运行，INT1引脚控制T1运行。可用于测量在INT0或 INT1引脚出现的正脉冲的宽度。

GATE=0，定时/计数器的运行不受外部引脚INT0或INT1的控制。（一般使用GATE=0）

2、C/T位：计数器模式和定时器模式的选择位

 C/T=0，为定时器模式。内部计数器对晶振频率12分频后的脉冲计数（该脉冲的周期等于机器周期），每个周期计数值加1。若选择12MHz晶振，则计数频率为1MHz。从计数值便可求得计数的时间，所以称为定时器模式；

C/T=1，设置为计数器模式，计数器对由引脚T0（P3.4脚）或T1 （P3.5脚）输入的外部脉冲（负跳变）计数，允许最高计数频率 为晶振频率的1/24。

3、M1 、M0工作方式选择位

 6.2.2 定时/计数器控制寄存器TCON

1、TF1位：T1计数溢出标志位。当T1计数溢出时，由硬件置 1，申请中断。进入中断服务程序后被硬件自动清0。

2、TR1位：T1计数运行控制位。由软件置1或清0。当GATE 位（TMOD.7）＝0时，若TR1=1，允许T1计数； TR1=0时，禁止T1计数。当GATE位=1时，TR1＝1且 INT1=1时，允许T1计数。

3、 TF0位：T0计数溢出标志位，功能同TF1。

4、TR0位：T0计数运行控制位，由软件置1或清0。当GATE 位（TMOD.3）＝0时，若TR0=1，允许T0计数； TR0=0时，禁止T0计数。当GATE位=1时，TR0＝1且 INT0=1时，允许T0计数。

6.3 定时/计数器的4种工作方式

6.3.1  方式0、方式1（13位、16位定时计数方式）

         T1工作于方式0的等效框图（M1M0=00、01）

         定时/计数器T1工作在方式0时，为13位的计数器，由TL1 的低5位和TH1的8位所构成。TL1低5位溢出向TH1进位，TH1计数溢出置位TCON中的溢出标志位TF1。

         GATE位的状态决定定时/计数器运行控制取决于TR1 一个条件还是TR1和INT1引脚这两个条件。

        当GATE=0时,A点电位恒为1，则只要TR1被置为1，B 点电位即为1，定时/计数器被控制为允许计数(定时/计 数器的计数控制仅由TR1的状态确定,TR1=1计数， TR1=0停止计数)。

        当GATE=1时，B点电位由INT1输入的电平和TR1的状 态确定，当TR1=1，且INT1=1时，B点电平才为1，才允许定时器/计数器计数(计数控制由TR1和INT1二个条件控制)。

        方式1时，TL1的8位都参与计数，因而属于16位 定时/计数器。其控制方式，等效电路与方式0完全相同。

6.3.2 方式2(常数自动重装入)

         TL1作为计数器，当 TL1计数溢出时，在置1溢出标志TF1的同时，还自动的将TH1 中的常数送至TL1， 使TL1从初值开始重 新计数。

         这种工作方式可以省去用户软件中重装常数的程序，简化定时常数的计算方法（确定计数初 值），可以相当精确的确定定时时间。应用在波特率发生器。

 6.3.3 方式3（T0具有）

        T0工作于方式3时，分为2个独立的8位计数器：TL0、TH0。

        TL0使用T0的状态控制位C/T, GATE, TR0, INT0，而TH0被固定为一个8位定时器 （不能作外部计数方式），并使用定时器T1的 状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断源、

        此时，定时/计数器T1可为方式0、方式1 和方式2，作为串行口的波特率发生器

 工作于方式 3 的T0

 T0工作于方式3时的T1

 6.4 定时/计数器的输入信号

        （1）、工作于定时器方式：对内部时钟信号计数，内部时钟信号的频率为时钟振荡频率的1/12，即每个机器周期计数值加1。 例：采用12MHz频率的晶体时，每1微秒计数值将加1

         由于定时的精度决定于输入脉冲的周期，因此 当需要高分辨率的定时时，应尽量选用频率较高的晶 体（MCS51最高为12MHz）

        （2）、工作于计数器方式：当定时/计数器用作计数器时，计数脉冲来自外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即下跳变（下降沿））时，计数器的值增1。

        需要注意：每个机器周期的S5P2期间，对外部输入进行采样。如在第一个周期中采得的值为1，而在下一个周期 中采得的值为0，则计数器加1。由于确认一次下跳变至少要用两个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入 的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1/24，同时输入信号的高、低电平保持一个机器周期以上。
        理想的计数器输入信号：脉冲信号的高、低电平至 少要各保持一个机器周期以上，确保电平在变化 之前能被采样一次。

6.5 定时器/计数器的编程

初始化

1 根据要求给方式寄存器TMOD送一个方式控制字，以设定定时器的工作方式；

2 根据需要给TH和TL选送初值，以确定需要的 定时时间或计数的初值；

3 根据需要给中断允许寄存器IE送中断控制字， 以开放相应的中断和设定中断优先级； 也可用查询方式来响应定时器。

4 给TCON送命令字以启动或禁止定时/计数器的运行。

6.5.1 初值的计算

几种工作方式的最大定时时间

例如：

         初值的计算：fOSC=12MHz,试计算定时时间2ms所需的定时器的初值。

 6.5.2 编程方式

（一）、采用查询方式：

        程序一直检测TF0（TF1)，若TF0＝1(TF1=1)，说明定时时间到或计满数，需要软件清除溢出标志位TFx。

（二）、采用中断方式：

        程序初始化时，设置定时器 溢出中断允许后，内部硬件自动检测到TF0 ＝1(TF1=1)时，自动响应中断，进入中断 服务程序。由硬件自动清除TFx。

6.6 定时计数器的应用举例

6.6.1：方式0的应用

        例1 选用T1方式0产生500us的定时，在 P1.1输出周期为1ms的方波; FOSC=6MHz。

        注意:T0不用时的处理,一般设为方式0,禁止进入方式3

 

 6.6.2 T0计数、T1定时工作于方式2

        从P3.4 T0输入低频脉冲,要求该脉冲每发生一次跳 变时由P1.0输出一个500us的负脉冲,与此同时由 P1.1输出一个宽为1ms的正脉冲（6MHz晶振）。

        先设T0为计数方式，工作于方式2，初值设为 0FFH，即加1即刻产生溢出。当外部输入一个负 跳变脉冲时，计数加1,并产生溢出,TF0=1;引起 CPU的T0中断。

        中断服务程序内，对定时器T1设定初值，T1也工作于方式2。

6.6.3 含中断的定时/计数器响应程序