單片機(jī)定時(shí)器的使用和詳細(xì)講解特別是定時(shí)器

1、1定時(shí)器的講解和使用 有對(duì)定時(shí)器2的詳細(xì)講解第八章第八章 定時(shí)器定時(shí)器2章節(jié)概述 很棒n8.1 8.1 概述概述n8.2 8.2 定時(shí)器定時(shí)器T0T0和和T1T1的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)n8.3 8.3 定時(shí)器工作模式定時(shí)器工作模式n8.4 8.4 定時(shí)器定時(shí)器T2T238.1 8.1 概述概述n定時(shí)器是單片機(jī)的重要功能模塊之一，在檢測(cè)、控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。n定時(shí)器常用作定時(shí)時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)響應(yīng)、定時(shí)控制，并且可用于產(chǎn)生ms寬的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)n定時(shí)和計(jì)數(shù)功能最終都是通過計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的，若計(jì)數(shù)的事件源是周期固定的脈沖，則可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，否則只能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。因此可以將定時(shí)和計(jì)數(shù)功能由一個(gè)部件

2、實(shí)現(xiàn)。4n實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)的方法一般有：軟件定時(shí)、專用硬件電路和可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器三種方法。q軟件定時(shí)軟件定時(shí)：執(zhí)行一個(gè)循環(huán)程序進(jìn)行時(shí)間延遲。定時(shí)準(zhǔn)確，不需要外加硬件電路，但增加CPU開銷。q專用硬件電路定時(shí)：專用硬件電路定時(shí)：可實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)和計(jì)數(shù)，但參數(shù)調(diào)節(jié)不便。q可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器：可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器：不占用CPU時(shí)間，能與CPU并行工作，實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)和計(jì)數(shù)，又可以通過編程設(shè)置其工作方式和其它參數(shù)，因此使用方便。 5n定時(shí)器的基本工作原理是：利用計(jì)數(shù)器對(duì)固定周期的脈沖計(jì)數(shù)，通過寄存器的溢出來觸發(fā)中斷。q具體應(yīng)用步驟：n1）根據(jù)需要的定時(shí)時(shí)間，結(jié)合單片機(jī)的晶振頻率，計(jì)算出寄存器的初始值n

3、2）根據(jù)需要開中斷n3）啟動(dòng)定時(shí)器q若已規(guī)定用軟件啟動(dòng)，則可把TR0、TR1或TR2置“1”；若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動(dòng)，則需給外引腳步加啟動(dòng)電平。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)要求后，定時(shí)器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計(jì)數(shù)或定時(shí)。 6nXC866單片機(jī)有三個(gè)16位的定時(shí)器定時(shí)器0、定時(shí)器1和定時(shí)器2。n定時(shí)器0、1各具有四種工作模式；定時(shí)器2有兩種工作模式。n定時(shí)器0、1和定時(shí)器2的任何一種工作模式均可通過程序?qū)ο鄳?yīng)寄存器進(jìn)行設(shè)置來選擇。n定時(shí)器在定時(shí)時(shí)間到時(shí)，可以由程序決定是否產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)而判斷是否執(zhí)行中斷程序。n但是，無論中斷請(qǐng)求信號(hào)是否產(chǎn)生，當(dāng)定時(shí)器在定時(shí)時(shí)間到時(shí)，定時(shí)器的溢出標(biāo)志位TF0（T

4、F1）由硬件置“1”。78.2 8.2 定時(shí)器定時(shí)器T0T0和和T1T1的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)n定時(shí)器T0和T1的結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。圖8-1 定時(shí)器T0和T1結(jié)構(gòu)圖核心寄存核心寄存器器16位位加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器定時(shí)器模定時(shí)器模式寄存器式寄存器81.161.16位加法計(jì)數(shù)器位加法計(jì)數(shù)器n16位加法計(jì)數(shù)器是定時(shí)器的核心，圖8-1中用寄存器TH0、TL0及TH1、TL1表示。nT0加法計(jì)數(shù)器的高8位和低8位分別用TH0、TL0表示nT1加法計(jì)數(shù)器的高8位和低8位分別用TH1、TL1 表示n高8位和第8為可分別單獨(dú)使用n當(dāng)定時(shí)器工作時(shí)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖Tcy計(jì)數(shù)。Tcy9n2.2.模式寄存器（模

5、式寄存器（TMODTMOD） TMOD用來選擇定時(shí)器0、1的工作模式，低4位用于定時(shí)器0，高4位用于定時(shí)器1，其組成如圖8-2所示。圖8-2 模式寄存器組成方式方式選擇選擇0000：模式：模式0 00101：模式模式1 11010：模式模式2 21111：模式模式3 3方式方式選擇選擇T1T1T0T010n3.3.控制寄存器（控制寄存器（TCONTCON）qTCON高4位用于控制定時(shí)器0、1的運(yùn)行；低4位用于控制外部中斷，與定時(shí)器無關(guān)。 定時(shí)器定時(shí)器0 0、1 1運(yùn)行控運(yùn)行控制位制位TR0TR0（TR1TR1）：）：TR0(TR1)=1 TR0(TR1)=1 啟動(dòng)啟動(dòng)TR0(TR1)=0 TR

6、0(TR1)=0 停止停止定時(shí)器定時(shí)器0 0、1 1溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志TF0TF0（TF1TF1）：）：溢出時(shí)該位由硬件自溢出時(shí)該位由硬件自動(dòng)置動(dòng)置1 1，響應(yīng)中斷后，響應(yīng)中斷后，由硬件自動(dòng)清由硬件自動(dòng)清0 0圖8-3 控制寄存器組成11n4.4.中斷使能寄存器（中斷使能寄存器（IEN0IEN0）qIEN0中的ET0（ET1）位控制定時(shí)器0、1是否產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。為0時(shí)不產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，為1時(shí)允許產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。其結(jié)構(gòu)如圖8-4所示。 圖8-3 中斷使能寄存器組成定時(shí)器定時(shí)器0 0中中斷使能位斷使能位定時(shí)器定時(shí)器0 0中中斷使能位斷使能位128.3 8.3 定時(shí)器工作模式定時(shí)器工作模式n定

7、時(shí)器0 和定時(shí)器1 完全兼容，均可設(shè)定為四種不同的工作模式，如表8-1 所示。寄存器TMOD 的位域TxM選擇定時(shí)器的工作模式。 n兩個(gè)定時(shí)器在模式0、1 和2 時(shí)獨(dú)立工作；在模式3 時(shí)具有特定功能。 13表8-1 定時(shí)器0 和定時(shí)器1 工作模式 14n1.1.工作模式工作模式0 0n當(dāng)T0M（T1M）=00時(shí)定時(shí)器設(shè)定為工作模式0，此時(shí)定時(shí)器工作于13位定時(shí)狀態(tài)。n其中TH0是高8位加法計(jì)數(shù)器，TL0是低5位加法計(jì)數(shù)器（TL0只用了低5位，高3位未用）。TL0加法計(jì)數(shù)溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0加法計(jì)數(shù)溢出時(shí)硬件置TF0=1。n加法計(jì)數(shù)器對(duì)機(jī)器周期脈沖Tcy計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期TL0加1。15n

8、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間n計(jì)數(shù)初始值Xn最大定時(shí)能力：)13(-2nTcyXn此處定時(shí)時(shí)間Tcy)X-(8192TTcy8192Tmax16模式0的結(jié)構(gòu)圖如圖8-4所示。圖8-4 方式0結(jié)構(gòu)圖門控位GATE=0 定時(shí)器不受定時(shí)器不受控于外部信號(hào)；僅打控于外部信號(hào)；僅打開與門，是定時(shí)器僅開與門，是定時(shí)器僅有有TR位控制；位控制；GATE=1 定時(shí)器受控定時(shí)器受控于外部信號(hào)，此時(shí)要于外部信號(hào)，此時(shí)要求求TR=1；13位加法位加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器17p例題例題：生成周期為1.2 ms的等寬正方波。機(jī)器晶振26.67MHz。使用T0以方式0工作，由P0.0輸出1.2 msn機(jī)器周期：37.5ns。計(jì)數(shù)周期Tcy是

9、機(jī)器脈沖的2分頻，因此Tcy=75ns；n定時(shí)時(shí)間0.6ms 。n以0.6 ms為周期在P1.0端交替輸出高低電平。18Tcyn定時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)初值-200192800081927510*6 . 02613xCX00000000000050600000011008xTLxTH位低位高n定時(shí)器初始化程序 MOV TL0, #0X00 MOV TH0,#0X06 MOV TMOD,#0X00 SETB ET0 SETB TR0n定時(shí)器中斷服務(wù)程序 PUSH . CPL P0_0 POP T0從從192開始計(jì)數(shù)，直到開始計(jì)數(shù)，直到超過超過8192即溢出，置即溢出，置TF0=1,產(chǎn)生中斷信號(hào)產(chǎn)生中斷信號(hào)1

10、9n2.2.工作模式工作模式1 1nT0M（T1M）=01時(shí)定時(shí)器設(shè)定為工作模式1，此時(shí)定時(shí)器0（定時(shí)器1）被設(shè)置為16位定時(shí)器。此時(shí)TH0、TL0都是8位加法計(jì)數(shù)器。其他與工作方式0相同。n定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間n計(jì)數(shù)初始值)16(-2nTcyn此處定時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)初值Tcy)X-(65536T20模式1的結(jié)構(gòu)圖如圖8-5所示。圖8-5 方式1結(jié)構(gòu)圖16位加法位加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器21n3.3.工作模式工作模式2 2n當(dāng)T0M（T1M）=10時(shí)定時(shí)器設(shè)定為工作模式2，此時(shí)定時(shí)器0（定時(shí)器1）被設(shè)置為可自動(dòng)重載的8 位定時(shí)器。qTL0為8位加法計(jì)數(shù)器，qTH0為存放該8位加法計(jì)數(shù)器初值的寄存器。 qTH0、

11、TL0的初值都由程序預(yù)置。n在工作模式2中，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由下式確定：Tcy)X-(256T只有只有T0可工可工作于此模式作于此模式22模式2的結(jié)構(gòu)圖如圖8-6所示。圖8-6 方式2結(jié)構(gòu)圖8位加法位加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器初值寄初值寄存器存器23n4.4.工作模式工作模式3 3n當(dāng)T0M（T1M）=11時(shí)定時(shí)器設(shè)定為工作模式3，只有定時(shí)器0可以工作在工作模式3下。如把定時(shí)器1設(shè)置為工作模式3，則定時(shí)器1停止工作。nTL0、TH0成為兩個(gè)獨(dú)立的8位加法計(jì)數(shù)器。它的工作情況與模式0、模式1類似，差別在于定時(shí)范圍為：n模式3的結(jié)構(gòu)圖如圖8-7所示。 nTL0 占用定時(shí)器0 的控制位：GATE0，TR0 和

12、TF0nTH0占用定時(shí)器1 的控制位TR1 和TF1，TH0 溢出時(shí)將置位TF1, 并且在ET1 置位時(shí)產(chǎn)生中斷。Tcy)X-(256T24圖8-7 方式3結(jié)構(gòu)圖25T0和T1的應(yīng)用舉例n例 若fOSC=26.67MHz，T1工作于方式1，產(chǎn)生45ms的定時(shí)中斷，TF1為其中斷源標(biāo)志。試編寫主程序和中斷服務(wù)程序，使P1.0產(chǎn)生周期為90ms的方波。（忽略中斷響應(yīng)時(shí)間和指令執(zhí)行時(shí)間）n解：q讓P1.0每45ms取反一次即可實(shí)現(xiàn)。定時(shí)器的單次定時(shí)時(shí)間不可能達(dá)到45ms，如果設(shè)定16位的工作模式1，最大定時(shí)時(shí)間也才為4.9152ms。q可讓定時(shí)器多次定時(shí)產(chǎn)生4.5ms的定時(shí)時(shí)間，如讓T1工作在方式1

13、，單次定時(shí)時(shí)間為4.5ms，那么T1中斷10次就是45ms的時(shí)間。 26n（1）確定定時(shí)常數(shù)q假設(shè)使用fOSC的2分頻作為計(jì)數(shù)源，則Tcy2/ fOSC 2/（26.67106）75nsq由公式q可知計(jì)數(shù)初值qTH1=0 x15，TL0=0 xA0。 )16(-2nTcyn此處定時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)初值0150553610*755 . 4655366AxmsmsX27n（2）初始化程序 包括T1初始化和中斷系統(tǒng)初始化，主要是對(duì)IP、IE、TCON、TMOD的相應(yīng)位進(jìn)行正確的設(shè)置，并將時(shí)間常數(shù)送入T1。一般將初始化操作放在主程序中完成，當(dāng)程序規(guī)模較大時(shí)，應(yīng)編寫單獨(dú)的初始化程序，以利于程序的模塊化設(shè)計(jì)。n（

14、3）中斷服務(wù)程序 中斷服務(wù)程序除了完成要求的方波產(chǎn)生這一工作之外，還要注意將時(shí)間常數(shù)重新送入T1中，為下一次產(chǎn)生中斷作準(zhǔn)備。28程序清單如下（主程序）： #include sbit P1_0 = P10;int count=10;/10次T1中斷為45msvoid main( void ) TMOD=0 x10; /T1方式1 P1_0=0; TH1=0 x15; /初值 TL1=0 xA0; IEN0=0 x08; /允許T1中斷 IP|=0 x08; IPH|=0 x08; /TF1中斷為高級(jí)中斷 TR1=1 EA=1; / 總開中斷 while(1); /死循環(huán)， 查詢等待TF1置位，產(chǎn)

15、生方波注：寄存器所在頁的選擇沒有列出29程序清單如下（中斷服務(wù)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; 308.4 8.4 定時(shí)器定時(shí)器T2T2n8.4.1 8.4.1 概述概述n定時(shí)器2 是一個(gè)16 位通用計(jì)數(shù)器，其具有兩種操作模式：16 位自動(dòng)重載模式和16 位捕獲模式。n如果預(yù)分頻功能被禁止，定時(shí)器2工作時(shí)，16 位通用加法計(jì)數(shù)器以12分頻的周期脈沖計(jì)數(shù)，每個(gè)周期16位通用加法計(jì)數(shù)器加1或減1。31n定時(shí)器2由T2MOD寄存器、T2CON存器、功能存器

16、TH2、TL2、RC2H、RC2L等電路構(gòu)成。qTH2、TL2構(gòu)成16位通用計(jì)數(shù)器。qRC2H、RC2L作為16位寄存器，在自動(dòng)重載模式中RC2H、RC2L作為16位通用計(jì)數(shù)器的16位初值寄存器q在捕捉模式中，當(dāng)引腳T2EX上出現(xiàn)下降沿跳變時(shí)，把TH2、TL2的當(dāng)前值捕捉到RC2H、RC2L中去。32n8.4.2 8.4.2 定時(shí)器定時(shí)器T2T2控制寄存器控制寄存器n1.1.模式寄存器模式寄存器T2MODT2MODn寄存器T2MOD 用來選擇定時(shí)器2 的工作模式。其組成如圖8-8所示。33啟動(dòng)邊沿啟動(dòng)邊沿選擇位選擇位 外部啟動(dòng)外部啟動(dòng)使能位使能位 捕獲模式捕獲模式/ /重載模式重載模式的邊沿選

17、擇位的邊沿選擇位 預(yù)分頻使能位預(yù)分頻使能位 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器遞增遞增/ /遞遞減使能位減使能位 圖8-8 T2MOD各位功能34n2.2.控制寄存器控制寄存器T2CONT2CONn寄存器T2CON 控制定時(shí)器2 的工作模式,其各位功能如圖8-9所示。 上溢上溢/ /下溢標(biāo)志位下溢標(biāo)志位 外部事件標(biāo)志位外部事件標(biāo)志位展示展示T2EX引腳狀態(tài)引腳狀態(tài) 捕獲捕獲/ /重載模式選擇位重載模式選擇位0 0：重載；：重載；1 1：捕獲：捕獲 外部使能控制位外部使能控制位1：使能：使能T2EX引腳控制；引腳控制；0：禁止：禁止 T2EX引腳控制；引腳控制；啟動(dòng)啟動(dòng)/ /停止控制位停止控制位 圖8-9 T2CON

18、各位功能358.4.3 8.4.3 定時(shí)器定時(shí)器T2T2工作模式工作模式n1.1.自動(dòng)重載模式自動(dòng)重載模式n控制寄存器T2CON 中的 置“0” 時(shí)，定時(shí)器2被選擇為自動(dòng)重載模式。n該模式下，定時(shí)器2計(jì)數(shù)至溢出時(shí)，將寄存器RC2H、RC2L中的16 位初始值重新裝入定時(shí)器的TH2、TL2寄存器中，開始新一輪計(jì)數(shù)循環(huán)。n并置位寄存器T2CON 的TF2 位表示計(jì)數(shù)溢出，從而向CPU 發(fā)送中斷請(qǐng)求信號(hào)。n溢出標(biāo)志TF2 必須由程序清零。根據(jù)控制寄存器T2MOD 中DCEN 控制位的設(shè)置，自動(dòng)重載模式可進(jìn)一步分為兩種類型。2/LRCP36n1）禁止遞增/遞減計(jì)數(shù)模式n若DCEN = 0，則遞增/遞減

19、計(jì)數(shù)選擇被禁止，此時(shí)定時(shí)器只能遞增計(jì)數(shù)。工作原理如圖 8-10 所示。圖8-10 T2禁止遞增/遞減計(jì)數(shù)模式27號(hào)引腳使能/禁止引入外部信號(hào)控制T2中斷標(biāo)志位通用16定時(shí)器寄存器重載值寄存器預(yù)分頻使能位37n若EXEN2 = 0，置位TR2 定時(shí)器開始遞增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)至最大值FFFFH 后溢出并置位TF2，同時(shí)將寄存器RC2 中的16 位重載值重新裝入定時(shí)器寄存器。n重載值由軟件預(yù)先設(shè)置。新一輪計(jì)數(shù)循環(huán)開始，定時(shí)器同上一輪計(jì)數(shù)循環(huán)一樣，從重載值開始遞增計(jì)數(shù)。38n若EXEN2 = 1， 置位TR2 定時(shí)器開始遞增計(jì)數(shù)至最大值FFFFH。計(jì)數(shù)溢出或輸入引腳T2EX 的負(fù)/正跳變（由寄存器T2MOD

20、 的位EDGESEL 選擇）均會(huì)引起16 位重載，將寄存器RC2 的內(nèi)容重新裝入定時(shí)器寄存器。n中斷標(biāo)志位：q若由溢出引起重載，溢出標(biāo)志TF2置位。q若由引腳T2EX 的負(fù)/正跳變引起重載，寄存器T2CON 中的EXF2 置位。q這兩種情況均產(chǎn)生中斷，定時(shí)器進(jìn)入下一輪計(jì)數(shù)循環(huán)。EXF2 標(biāo)志和TF2 一樣必須由軟件清零。39n允許硬件啟動(dòng)時(shí)(T2RHEN=1)qT2EX第一個(gè)上升沿/下降沿觸發(fā)TR2=1啟動(dòng)T2;q上升沿/下降沿的選擇由T2REGS選擇；q如果使能外部控制（EXEN2=1），引腳T2EX的邊沿跳變完成兩個(gè)任務(wù)：（由T2REGS選擇上升沿/下降沿）n啟動(dòng)T2nEXF2置位40n2

21、）使能遞增/遞減計(jì)數(shù)模式n若DCEN = 1，則遞增/遞減計(jì)數(shù)選擇被使能，此時(shí)定時(shí)器可以遞增或遞減計(jì)數(shù)。工作原理如圖 8-11 所示。圖8-11 T2使能遞增/遞減計(jì)數(shù)模式41n引腳T2EX 的邏輯電平為1 時(shí)q定時(shí)器2 遞增計(jì)數(shù)，因此定時(shí)器遞增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)至最大值FFFFH 后溢出并置位TF2，RC2 寄存器的16 位重載值重新裝入定時(shí)器寄存器。n引腳T2EX 的邏輯電平為0 時(shí)q定時(shí)器2 遞減計(jì)數(shù)。定時(shí)器遞減計(jì)數(shù)并當(dāng)THL2 的值和寄存器RC2 中的值相等時(shí)發(fā)生下溢。下溢后置位TF2，并將值FFFFH 重新載入定時(shí)器寄存器THL2 中42n若允許硬件啟動(dòng)T2（當(dāng)T2RHEN=1)時(shí)，根據(jù)T2

22、EX輸入的是上升沿/下降沿可將T2設(shè)置為遞增、遞減計(jì)數(shù)nT2由上升沿啟動(dòng)，T2只能工作于遞增模式nT2由下降沿啟動(dòng)，T2只能工作于遞減模式43n2.2.捕獲模式捕獲模式n控制寄存器T2CON 中的 及EXEN2置位時(shí)，定時(shí)器進(jìn)入16位捕獲模式。n此模式下，遞減計(jì)數(shù)功能必須禁止。16位計(jì)數(shù)器始終遞增計(jì)數(shù)始終遞增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)至最大值FFFFH后溢出，TF2置位并將0000H 0000H 重新載入定時(shí)器寄存器TH2、TL2中。n溢出后TF2置位，則定時(shí)器向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求。n捕獲模式的結(jié)構(gòu)圖如圖8-12所示。2/LRCP44圖8-12 T2捕獲模式結(jié)構(gòu)圖45n在引腳T2EX 的下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL 選擇），將定時(shí)器寄存器（THL2）的值捕獲到寄存器RC2 中。如果在計(jì)數(shù)器加1 時(shí)檢測(cè)到捕獲信號(hào)，計(jì)數(shù)器先加1 然后執(zhí)行捕獲操作，從而確?？偰懿东@到定時(shí)計(jì)數(shù)器的最新值。執(zhí)行完捕獲操作，EXF2 置位、可用來產(chǎn)生中斷請(qǐng)求46n若允許硬件啟動(dòng)T2（當(dāng)T2RHEN=1)時(shí)，引腳T2EX輸入的第一個(gè)下降沿/上升沿（由T2MOD.