第五單元時鐘、時序與定時計數(shù)器

1、第五單元第五單元 時鐘、時序與定時時鐘、時序與定時/計數(shù)器計數(shù)器本單元學習要點本單元學習要點時鐘在單片機中的作用？單片機有哪時鐘在單片機中的作用？單片機有哪些時鐘信號？些時鐘信號？定時定時/計數(shù)器的作用、結構及其控制。計數(shù)器的作用、結構及其控制。三個定時三個定時/計數(shù)器的異同。計數(shù)器的異同。定時定時/計數(shù)器計數(shù)器0和定時和定時/計數(shù)器計數(shù)器1的工作的工作模式及其設置。模式及其設置。振蕩器、時鐘電路和振蕩器、時鐘電路和CPUCPU時序時序 89C51內部有一個用于構成振蕩器的高增內部有一個用于構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成振蕩器，為單片機提供最基本的一起構成振蕩器，為單片機提供最基本的時鐘信號。時鐘信號。 該時鐘信號的頻率稱為該時鐘信號的頻率稱為振蕩頻率振蕩頻率、或、或時鐘時鐘頻率頻率、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的時鐘電路的時鐘電路 使用使用HMOS外部外部時鐘電路時鐘電路 使用內部時使用內部時鐘電路鐘電路使用使用CHMOS外外部時鐘電路部時鐘電路振蕩器、時鐘電路和振蕩器、時鐘電路和CPUCPU時序時序 89C51的每個機器周期包括6個狀態(tài)周期 每個狀態(tài)周期劃分為兩個節(jié)拍 一個機器

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

4、信號是內部時鐘脈沖，每個時鐘周期使寄存器的值增鐘脈沖，每個時鐘周期使寄存器的值增1。每個。每個機器周期等于機器周期等于12個振蕩器周期，故計數(shù)速率為振個振蕩器周期，故計數(shù)速率為振蕩器頻率的蕩器頻率的1/12。當采用。當采用12MHz晶體時，計數(shù)速晶體時，計數(shù)速率為率為1MHz。 選擇計數(shù)器工作方式時，計數(shù)脈沖來自相應的外選擇計數(shù)器工作方式時，計數(shù)脈沖來自相應的外部輸入引腳部輸入引腳T0或或T1。當輸入信號產生由。當輸入信號產生由1至至0的跳的跳變時，計數(shù)寄存器（變時，計數(shù)寄存器（TH0、TL0或或TH1、TL1）的）的值增值增1。 由于確認一次下跳變要花由于確認一次下跳變要花2個機器周期，即個

5、機器周期，即24個振蕩器個振蕩器周期，因此外部輸入的計數(shù)脈沖的最高頻率為振蕩器周期，因此外部輸入的計數(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機器周期。則這一電平至少要保持一個機器周期。 定時器/計數(shù)器0和1 除了可以選擇定時器或計數(shù)器除了可以選擇定時器或計數(shù)器工作方式工作方式外，外，每個定時器每個定時器/計數(shù)器還有計數(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寄存器把定時器寄存器把定時器/計數(shù)器計數(shù)器0或或1置為置為模式模式0。 定時器/計數(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。 當當TMOD中的控制位中的控制位 C/T0時，選擇定時器方式，時，選擇定時器方式，C/T1時選擇計數(shù)器方式。時選擇計數(shù)器方式。 TR0是專用寄存器是專用寄存器TCON（定時器控制）中的一個控制（定時器控制）中的一個控制位，（位，（控制定時控制定時/計數(shù)器的起停計數(shù)器的起停） GATE是是TMOD中的另一個控制位，（中的另一個控制位，（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是定時器是定時器溢出標志溢出標志。 當滿足條件（當滿足條件（TR0=1）AND（GATE=0 OR INT0=1）為真時，接通計數(shù)輸入。當計數(shù)值由全）為真時，接通計數(shù)輸入。當計數(shù)值由全1再增再增1變?yōu)槿優(yōu)槿?時，使時，使TF0置置1，請求中斷。（，請求中斷。（與中與中斷相關的內容，可以在下一單元去理解斷相關的內容，可以在下一單元去理解） 定時器/計數(shù)器0和1_模式0 若若TR0=1和和GATE=1，則，則TH0+TL0是否計是否計數(shù)取決于數(shù)取決于INT0引腳的信號，當引腳的信號，當INT0由由0變變1時，開始計數(shù)，當時，開始計數(shù)，當INT0由由1變變0時，停止計時

8、，停止計數(shù)。這樣就可以測量在數(shù)。這樣就可以測量在INT0端出現(xiàn)的正脈端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。沖的寬度。定時器/計數(shù)器0和1_模式1 模式模式1中，定時器寄存器中，定時器寄存器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。定時器/計數(shù)器0和1_模式2 定時器寄存器定時器寄存器TL0（或（或TL1）配置成一個可）配置成一個可以自動重裝載的以自動重裝載的8位計數(shù)器。位計數(shù)器。 TL0計數(shù)溢出時，不僅使溢出標志計數(shù)溢出時，不僅使溢出標志TF0置置1，而且還自動把而且還自動把TH0中的內容重裝載到中的內容重裝載到TL0中。中。TH0的內容可以靠軟件預置，重

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

10、計數(shù)器0，設置為模式，設置為模式3，將使，將使TL0和和TH0成為成為2個互相獨立的個互相獨立的8位計數(shù)器。位計數(shù)器。其中其中TL0利用了對于定時器利用了對于定時器/計數(shù)器計數(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)定只用作定時器，對機器周期被規(guī)定只用作定時器，對機器周期計數(shù)，它借用了定時器計數(shù)，它借用了定時器1的控制位的控制位TR1和和TF1，故這時，故這時TH0控制了定時器控制了定時器1的中斷。的中斷。定時器/計數(shù)器0和1_模式2 模式模式3適用于要求增加一個額外的

11、適用于要求增加一個額外的8位定時器的場合。位定時器的場合。把定時器把定時器/計數(shù)器計數(shù)器0設置于操作模式設置于操作模式3，TH0控制了定時控制了定時器器1的中斷，而定時器的中斷，而定時器/計數(shù)器計數(shù)器1還可以設置于模式還可以設置于模式02，用在任何不需要中斷控制的場合。用在任何不需要中斷控制的場合。定時器/計數(shù)器0和1_模式1 模式模式1中，定時器寄存器中，定時器寄存器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。定時器/計數(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)復位時都被在系統(tǒng)復位時

12、都被清零清零。 模式控制寄存器模式控制寄存器TMODTMOD用于控制定時器用于控制定時器/計數(shù)器計數(shù)器0和和1操作模式操作模式 定時器/計數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器GATE：選通門。：選通門。當當GATE1時，只有時，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，相應的定時器時，相應的定時器/計數(shù)器才被選通工計數(shù)器才被選通工作，這時可用于測量在作，這時可用于測量在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，定時器，定時器/計數(shù)計數(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。定時器/計數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器C/T：計數(shù)器方式和定時器方式的選擇位：計數(shù)器方式和定時器方式的選擇位C/T0，設置為定時器方式，內部計數(shù)器的輸，設置為定時器方式，內部計數(shù)器的輸入是內部脈沖，其周期等于機器周期。入是內部脈沖，其周期等于機器周期。C/T1，設置為計數(shù)器方式，內部計數(shù)器的輸，設置為計數(shù)器方式，內部計數(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。定時器/計數(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，對應于碼，對應于4種操作方式種操作方式 定時器/計數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器

14、定時器/計數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 TF1: 定時器定時器1溢出標志。當定時器溢出標志。當定時器/計數(shù)器計數(shù)器溢出時，由硬件置位，申請中斷。進入中斷溢出時，由硬件置位，申請中斷。進入中斷服務后被硬件自動清除。服務后被硬件自動清除?？刂萍拇嫫骺刂萍拇嫫鱐CON定時器/計數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 TR1: 定時器定時器1運行控制位?？寇浖梦换蜻\行控制位。靠軟件置位或清除置位時，定時器清除置位時，定時器/計數(shù)器接通工作，清計數(shù)器接通工作，清除時停止工作。除時停止工作。控制寄存器控制寄存器TCON定時器/計數(shù)器的控制和狀態(tài)寄存器 TF0：定時器：定時器0溢出標志。其功能和操作情溢出標志。其功能和操作情況類同于況類同于TF1。 TR0： 定時器定時器0運行控制位。其功能和操作運行控制位。其功能和操作情況類同于情況類同于TR1。定時器/計數(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請求標志。檢測到請求標志。檢測到在在INT1引腳上出現(xiàn)的外部中斷信號的下降沿引腳上出現(xiàn)的外部中斷信號的下降沿時，由硬件置位，請求中斷，進入中斷服務時，由硬件置位，請求中斷，進入中斷服務后被硬件自動清除。后被硬件自動清除。*本頁以下與中斷相關的內容，可以留在后續(xù)本頁以下與中斷相關的內容，可以留在后續(xù)單元中去理解單元中去理解定時器/計