單片機定時器的使用和詳細講解特別是定時器

優(yōu)選單片機定時器的使用和詳細講解特別是定時器當前1頁，總共49頁。1章節(jié)概述很棒8.1概述8.2定時器T0和T1的結(jié)構(gòu)8.3定時器工作模式8.4定時器T2當前2頁，總共49頁。28.1概述定時器是單片機的重要功能模塊之一，在檢測、控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。定時器常用作定時時鐘，以實現(xiàn)定時檢測、定時響應(yīng)、定時控制，并且可用于產(chǎn)生ms寬的脈沖信號，驅(qū)動步進電機定時和計數(shù)功能最終都是通過計數(shù)實現(xiàn)的，若計數(shù)的事件源是周期固定的脈沖，則可以實現(xiàn)定時功能，否則只能實現(xiàn)計數(shù)功能。因此可以將定時和計數(shù)功能由一個部件實現(xiàn)。當前3頁，總共49頁。3實現(xiàn)定時和計數(shù)的方法一般有：軟件定時、專用硬件電路和可編程定時器/計數(shù)器三種方法。軟件定時：執(zhí)行一個循環(huán)程序進行時間延遲。定時準確，不需要外加硬件電路，但增加CPU開銷。專用硬件電路定時：可實現(xiàn)精確的定時和計數(shù)，但參數(shù)調(diào)節(jié)不便?？删幊潭〞r器／計數(shù)器：不占用CPU時間，能與CPU并行工作，實現(xiàn)精確的定時和計數(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。

當前4頁，總共49頁。4定時器的基本工作原理是：利用計數(shù)器對固定周期的脈沖計數(shù)，通過寄存器的溢出來觸發(fā)中斷。具體應(yīng)用步驟：1）根據(jù)需要的定時時間，結(jié)合單片機的晶振頻率，計算出寄存器的初始值2）根據(jù)需要開中斷3）啟動定時器若已規(guī)定用軟件啟動，則可把TR0、TR1或TR2置“1”；若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動，則需給外引腳步加啟動電平。當實現(xiàn)了啟動要求后，定時器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計數(shù)或定時。當前5頁，總共49頁。5XC866單片機有三個16位的定時器——定時器0、定時器1和定時器2。定時器0、1各具有四種工作模式；定時器2有兩種工作模式。定時器0、1和定時器2的任何一種工作模式均可通過程序?qū)ο鄳?yīng)寄存器進行設(shè)置來選擇。定時器在定時時間到時，可以由程序決定是否產(chǎn)生中斷請求信號，進而判斷是否執(zhí)行中斷程序。但是，無論中斷請求信號是否產(chǎn)生，當定時器在定時時間到時，定時器的溢出標志位TF0（TF1）由硬件置“1”。當前6頁，總共49頁。68.2定時器T0和T1的結(jié)構(gòu)定時器T0和T1的結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。圖8-1定時器T0和T1結(jié)構(gòu)圖核心寄存器——16位加法計數(shù)器定時器模式寄存器當前7頁，總共49頁。71.16位加法計數(shù)器16位加法計數(shù)器是定時器的核心，圖8-1中用寄存器TH0、TL0及TH1、TL1表示。T0加法計數(shù)器的高8位和低8位分別用TH0、TL0表示T1加法計數(shù)器的高8位和低8位分別用TH1、TL1表示高8位和第8為可分別單獨使用當定時器工作時，加法計數(shù)器對內(nèi)部機器周期脈沖Tcy計數(shù)。Tcy當前8頁，總共49頁。82.模式寄存器（TMOD）

TMOD用來選擇定時器0、1的工作模式，低4位用于定時器0，高4位用于定時器1，其組成如圖8-2所示。圖8-2模式寄存器組成方式選擇00：模式001：模式110：模式211：模式3方式選擇T1T0當前9頁，總共49頁。93.控制寄存器（TCON）TCON高4位用于控制定時器0、1的運行；低4位用于控制外部中斷，與定時器無關(guān)。定時器0、1運行控制位TR0（TR1）：TR0(TR1)=1啟動TR0(TR1)=0停止定時器0、1溢出標志TF0（TF1）：溢出時該位由硬件自動置1，響應(yīng)中斷后，由硬件自動清0圖8-3控制寄存器組成當前10頁，總共49頁。104.中斷使能寄存器（IEN0）IEN0中的ET0（ET1）位控制定時器0、1是否產(chǎn)生中斷請求信號。為0時不產(chǎn)生中斷請求信號，為1時允許產(chǎn)生中斷請求信號。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器0中斷使能位定時器0中斷使能位當前11頁，總共49頁。118.3定時器工作模式定時器0和定時器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選擇定時器的工作模式。兩個定時器在模式0、1和2時獨立工作；在模式3時具有特定功能。當前12頁，總共49頁。12表8-1定時器0和定時器1工作模式當前13頁，總共49頁。131.工作模式0當T0M（T1M）=00時定時器設(shè)定為工作模式0，此時定時器工作于13位定時狀態(tài)。其中TH0是高8位加法計數(shù)器，TL0是低5位加法計數(shù)器（TL0只用了低5位，高3位未用）。TL0加法計數(shù)溢出時向TH0進位，TH0加法計數(shù)溢出時硬件置TF0=1。加法計數(shù)器對機器周期脈沖Tcy計數(shù)，每個機器周期TL0加1。當前14頁，總共49頁。14定時器的定時時間計數(shù)初始值X最大定時能力：當前15頁，總共49頁。15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定時器不受控于外部信號；僅打開與門，是定時器僅有TR位控制；GATE=1定時器受控于外部信號，此時要求TR=1；13位加法計數(shù)器當前16頁，總共49頁。16例題：生成周期為1.2ms的等寬正方波。機器晶振26.67MHz。使用T0以方式0工作，由P0.0輸出1.2ms機器周期：37.5ns。計數(shù)周期Tcy是機器脈沖的2分頻，因此Tcy=75ns；定時時間0.6ms。以0.6ms為周期在P1.0端交替輸出高低電平。當前17頁，總共49頁。17定時器初始化程序MOVTL0,#0X00MOVTH0,#0X06MOVTMOD,#0X00SETBET0SETBTR0定時器中斷服務(wù)程序PUSH….……CPLP0_0……POP…T0從192開始計數(shù)，直到超過8192即溢出，置TF0=1,產(chǎn)生中斷信號當前18頁，總共49頁。182.工作模式1T0M（T1M）=01時定時器設(shè)定為工作模式1，此時定時器0（定時器1）被設(shè)置為16位定時器。此時TH0、TL0都是8位加法計數(shù)器。其他與工作方式0相同。定時器的定時時間計數(shù)初始值當前19頁，總共49頁。19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位加法計數(shù)器當前20頁，總共49頁。203.工作模式2當T0M（T1M）=10時定時器設(shè)定為工作模式2，此時定時器0（定時器1）被設(shè)置為可自動重載的8位定時器。TL0為8位加法計數(shù)器，TH0為存放該8位加法計數(shù)器初值的寄存器。TH0、TL0的初值都由程序預(yù)置。在工作模式2中，定時器的定時時間由下式確定：只有T0可工作于此模式當前21頁，總共49頁。21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位加法計數(shù)器初值寄存器當前22頁，總共49頁。224.工作模式3當T0M（T1M）=11時定時器設(shè)定為工作模式3，只有定時器0可以工作在工作模式3下。如把定時器1設(shè)置為工作模式3，則定時器1停止工作。TL0、TH0成為兩個獨立的8位加法計數(shù)器。它的工作情況與模式0、模式1類似，差別在于定時范圍為：模式3的結(jié)構(gòu)圖如圖8-7所示。TL0占用定時器0的控制位：GATE0，TR0和TF0TH0占用定時器1的控制位TR1和TF1，TH0溢出時將置位TF1,并且在ET1置位時產(chǎn)生中斷。當前23頁，總共49頁。23圖8-7方式3結(jié)構(gòu)圖當前24頁，總共49頁。24T0和T1的應(yīng)用舉例例若fOSC=26.67MHz，T1工作于方式1，產(chǎn)生45ms的定時中斷，TF1為其中斷源標志。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)時間和指令執(zhí)行時間）解：讓P1.0每45ms取反一次即可實現(xiàn)。定時器的單次定時時間不可能達到45ms，如果設(shè)定16位的工作模式1，最大定時時間也才為4.9152ms?？勺尪〞r器多次定時產(chǎn)生4.5ms的定時時間，如讓T1工作在方式1，單次定時時間為4.5ms，那么T1中斷10次就是45ms的時間。當前25頁，總共49頁。25（1）確定定時常數(shù)假設(shè)使用fOSC的2分頻作為計數(shù)源，則Tcy＝2/fOSC

＝2/（26.67×106）＝75ns由公式可知計數(shù)初值∴TH1=0x15，TL0=0xA0。

當前26頁，總共49頁。26（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IP、IE、TCON、TMOD的相應(yīng)位進行正確的設(shè)置，并將時間常數(shù)送入T1。一般將初始化操作放在主程序中完成，當程序規(guī)模較大時，應(yīng)編寫單獨的初始化程序，以利于程序的模塊化設(shè)計。（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，還要注意將時間常數(shù)重新送入T1中，為下一次產(chǎn)生中斷作準備。當前27頁，總共49頁。27程序清單如下（主程序）：

#include<c8051f020.h>sbitP1_0=P1^0;intcount=10; //10次T1中斷為45msvoidmain(void){ TMOD=0x10; //T1方式1 P1_0=0;TH1=0x15; //初值

TL1=0xA0;IEN0=0x08; //允許T1中斷

IP|=0x08;

IPH|=0x08;//TF1中斷為高級中斷

TR1=1EA=1;//總開中斷while(1); //死循環(huán)，查詢等待TF1置位，產(chǎn)生方波}注：寄存器所在頁的選擇沒有列出當前28頁，總共49頁。28程序清單如下（中斷服務(wù)程序片段）：

{TF1=0;TH1=0x15;

TL1=0xA0;

//重填初值If(count!=0)count--;else{count=10;P1_0=!P1_0;}}當前29頁，總共49頁。298.4定時器T28.4.1概述定時器2是一個16位通用計數(shù)器，其具有兩種操作模式：16位自動重載模式和16位捕獲模式。如果預(yù)分頻功能被禁止，定時器2工作時，16位通用加法計數(shù)器以12分頻的周期脈沖計數(shù)，每個周期16位通用加法計數(shù)器加1或減1。當前30頁，總共49頁。30定時器2由T2MOD寄存器、T2CON存器、功能存器TH2、TL2、RC2H、RC2L等電路構(gòu)成。TH2、TL2構(gòu)成16位通用計數(shù)器。RC2H、RC2L作為16位寄存器，在自動重載模式中RC2H、RC2L作為16位通用計數(shù)器的16位初值寄存器在捕捉模式中，當引腳T2EX上出現(xiàn)下降沿跳變時，把TH2、TL2的當前值捕捉到RC2H、RC2L中去。當前31頁，總共49頁。318.4.2定時器T2控制寄存器1.模式寄存器T2MOD寄存器T2MOD用來選擇定時器2的工作模式。其組成如圖8-8所示。當前32頁，總共49頁。32啟動邊沿選擇位

外部啟動使能位

捕獲模式/重載模式的邊沿選擇位

預(yù)分頻使能位

計數(shù)器遞增/遞減使能位

圖8-8T2MOD各位功能當前33頁，總共49頁。332.控制寄存器T2CON寄存器T2CON控制定時器2的工作模式,其各位功能如圖8-9所示。上溢/下溢標志位

外部事件標志位展示T2EX引腳狀態(tài)

捕獲/重載模式選擇位0：重載；1：捕獲

外部使能控制位1：使能T2EX引腳控制；0：禁止

T2EX引腳控制；啟動/停止控制位

圖8-9T2CON各位功能當前34頁，總共49頁。348.4.3定時器T2工作模式1.自動重載模式控制寄存器T2CON中的

置“0”時，定時器2被選擇為自動重載模式。該模式下，定時器2計數(shù)至溢出時，將寄存器RC2H、RC2L中的16位初始值重新裝入定時器的TH2、TL2寄存器中，開始新一輪計數(shù)循環(huán)。并置位寄存器T2CON的TF2位表示計數(shù)溢出，從而向CPU發(fā)送中斷請求信號。溢出標志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，自動重載模式可進一步分為兩種類型。當前35頁，總共49頁。351）禁止遞增/遞減計數(shù)模式若DCEN=0，則遞增/遞減計數(shù)選擇被禁止，此時定時器只能遞增計數(shù)。工作原理如圖

8-10所示。圖8-10T2禁止遞增/遞減計數(shù)模式27號引腳使能/禁止引入外部信號控制T2中斷標志位通用16定時器寄存器重載值寄存器預(yù)分頻使能位當前36頁，總共49頁。36若EXEN2=0，置位TR2定時器開始遞增計數(shù)，計數(shù)至最大值FFFFH后溢出并置位TF2，同時將寄存器RC2中的16位重載值重新裝入定時器寄存器。重載值由軟件預(yù)先設(shè)置。新一輪計數(shù)循環(huán)開始，定時器同上一輪計數(shù)循環(huán)一樣，從重載值開始遞增計數(shù)。當前37頁，總共49頁。37若EXEN2=1，置位TR2定時器開始遞增計數(shù)至最大值FFFFH。計數(shù)溢出或輸入引腳T2EX的負/正跳變（由寄存器T2MOD的位EDGESEL選擇）均會引起16位重載，將寄存器RC2的內(nèi)容重新裝入定時器寄存器。中斷標志位：若由溢出引起重載，溢出標志TF2置位。若由引腳T2EX的負/正跳變引起重載，寄存器T2CON中的EXF2置位。這兩種情況均產(chǎn)生中斷，定時器進入下一輪計數(shù)循環(huán)。EXF2標志和TF2一樣必須由軟件清零。當前38頁，總共49頁。38允許硬件啟動時(T2RHEN=1)T2EX第一個上升沿/下降沿觸發(fā)TR2=1啟動T2;上升沿/下降沿的選擇由T2REGS選擇；如果使能外部控制（EXEN2=1），引腳T2EX的邊沿跳變完成兩個任務(wù)：（由T2REGS選擇上升沿/下降沿）啟動T2EXF2置位當前39頁，總共49頁。392）使能遞增/遞減計數(shù)模式若DCEN=1，則遞增/遞減計數(shù)選擇被使能，此時定時器可以遞增或遞減計數(shù)。工作原理如圖

8-11所示。圖8-11T2使能遞增/遞減計數(shù)模式當前40頁，總共49頁。40引腳T2EX的邏輯電平為1時定時器2遞增計數(shù)，因此定時器遞增計數(shù)，計數(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器寄存器。引腳T2EX的邏輯電平為0時定時器2遞減計數(shù)。定時器遞減計數(shù)并當THL2的值和寄存器RC2中的值相等時發(fā)生下溢。下溢后置位TF2，并將值FFFFH重新載入定時器寄存器THL2中當前41頁，總共49頁。41若允許硬件啟動T2（當T2RHEN=1)時，根據(jù)T2EX輸入的是上升沿/下降沿可將T2設(shè)置為遞增、遞減計數(shù)T2由上升沿啟動，T2只能工作于遞增模式T2由下降沿啟動，T2只能工作于遞減模式當前42頁，總共49頁。422.捕獲模式控制寄存器T2CON中的

及EXEN2置位時，定時器進入16位捕獲模式。此模式下，遞減計數(shù)功能必須禁止。16位計數(shù)器始終遞增計數(shù)，計數(shù)至最大值FFFFH后溢出，TF2置位并將0000H重新載入定時器寄存器TH2、TL2中。溢出后TF2置位，則定時器向CPU發(fā)送中斷請求。捕獲模式的結(jié)構(gòu)圖如圖8-12所示。當前43頁，總共49頁。43圖8-12T2捕獲模式結(jié)構(gòu)圖當前44頁，總共49頁。44在引腳T2EX的下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL選擇），將定時器寄存器（THL2）的值捕獲到寄存器RC2中。如果在計數(shù)器加1時檢測到捕獲信號，計數(shù)器先加1然后執(zhí)行捕獲操作，從而確?？偰懿东@到定時計數(shù)器的最新值。執(zhí)行完捕獲操作，EXF2置位、可用來產(chǎn)生中斷請求當前45頁，總共49頁。45若允許硬件啟動T2（當T2RHEN=1)時，引腳T2EX輸入的第一個下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL選擇）啟動T2在