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4. 8051 的定时器/计数器

4. 8051 的定时器/计数器. 4-1 定时器/计数器的结构及工作原理. 4-1-1 定时器/计数器的结构. 8051 系列单片机有 2 个 16 位的定时 / 计数器 T0 、 T1 ， 8052 以上系列单片机还有一个可用于捕获的 16 位加减定时 / 计数器。其记数值存放在内部特殊寄存器 TH0 、 TL0 和 TH1 、 TL1 以及 TH2 、 TL2

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4. 8051 的定时器/计数器

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  1. 4. 8051的定时器/计数器 4-1 定时器/计数器的结构及工作原理 4-1-1定时器/计数器的结构 8051系列单片机有2个16位的定时/计数器T0、T1，8052以上系列单片机还有一个可用于捕获的16位加减定时/计数器。其记数值存放在内部特殊寄存器TH0、TL0和TH1、TL1以及TH2、TL2 定时器T0、T1的工作方式及启停控制用2个特殊功能寄存器TMOD、TCON来实现，T2的工作方式及启停控制则用特殊功能寄存器T2MOD、T2CON来实现。另外T2还具有2个特殊功能寄存器RCAP2H、RCAP2L用于实现16位的自动装载和捕获功能

  2. T0 INT0 T1 INT1 T2 内部时钟 T0 T1 T2 TH0 TL0 TH1 TL1 TH2 TL2 微 处 理 器 TCON (88H) TMOD (89H) T2CON (C8H) T2CON (C9H) 图4-1 定时器/计数器的结构框图

  3. C/ T =0 系统 时钟 ÷12 计数器 中断 TFi TL TH 启动控制 溢出标志 模式控制C/T 外部引脚Ti TRi & 工作方式选择 M1 M0 GATE + GATE C/ T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD 外部引脚INTi T1 T0 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT9 4-1-2定时器/计数器的工作原理 图4-2定时器/计数器工作原理框图

  4. GATE C/ T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD T1 T0 4-1-3 定时器/计数器的控制寄存器 1 T0/T1的方式控制寄存器TMOD 特殊寄存器TMOD用来设置T0/T1的工作方式和启停控制方式。

  5. 1 T0/T1的控制寄存器TCON TCON(88H) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT9 TF0/TF1：定时器溢出标志，由硬件置1，向CPU申请中断，中断响应 后，由硬件清0。查询方式，需软件清0 TR0/TR1: 定时器启停控制(必要条件)，由软件设置。另一个条件是 GATE IE0/IE1: 外部中断INT0/INT1中断请求标志 IT0/IT1: 外部中断INT0/INT1的触发方式 ITi=1, INTi为边沿触发方式,当外部中断引脚由高电平变为低 电平时, 则自动触发IEi, CPU响应中断后,自动 ( 硬件 ) 清除IEi, 当 INTi引脚再次由高电平变为低电平时,才能响应第2次中断。 ITi=0, INTi为电平触发方式, 当外部中断引脚为低电平时, 则 自动触发IEi, 中断返回后, 若外部中断引脚仍为低电平，则会再次 触发中断，只有将外部中断引脚置为高电平，才能停止中断响应。

  6. C/ T =0 方式0 系统 时钟 ÷12 计数器+1 TFi TL5 TH 启动控制 溢出标志 模式控制C/ T 外部引脚Ti TRi & 工作方式选择 M1 M0=00 GATE + 外部引脚INTi 4-2 T0/T1的工作方式 中断 记数范围1~8192

  7. C/ T =0 ÷12 系统 时钟 计数器+1 中断 TFi TH TL 溢出标志 启动控制 模式控制C/ T 外部引脚Ti & TRi 工作方式选择 M1 M0=01 GATE + 外部引脚INTi 方式1 记数范围1~65536

  8. C/ T =0 系统 时钟 ÷12 中断 TFi TL0 启动控制 溢出标志 模式控制C/ T 外部引脚Ti TRi & TH GATE + 工作方式选择 M1 M0=10 外部引脚INTi 方式2 记数范围1~256；常用作定时脉冲发生器

  9. C/ T =0 系统 时钟 ÷12 中断 TF0 TL0 中断 ÷12 系统 时钟 TF1 TH0 启动控制 溢出标志 模式控制C/ T 外部引脚T0 溢出标志 启动控制 TR0 & TR1 GATE 工作方式选择 M1 M0=10 + 外部引脚INT0 方式3 T1在方式3时 = 停止

  10. - - - - - - T2OE DCEN TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/ T2 CP/ RL2 4-3 T2的工作方式 8052以上单片机除具有T0、T1外，还有一个具有16位自动装载或捕获功能的加减定时器/计数器T2，通过特殊寄存器T2MOD、T2CON，T2具有4种工作方式。 T2MOD T2CON

  11. CP/ RL2 = 1 系统 时钟 ÷12 计数器 溢出标志 C/ T2 =0 TL2 TH2 TF2 中断 TR2 + T2(P1.0) C/ T2 RCAP2L RCAP2H 边沿检测 EXF2 T2EX(P1.1) EXEN2 - - - - - - T2OE DCEN TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/ T2 CP/ RL2 4-3-1 自动捕获方式 T2MOD T2CON

  12. CP/ RL2 = 0 C/ T2 =0 系统 时钟 ÷12 计数器 溢出标志 TL2 TH2 TF2 中断 C/ T2 + TR2 T2(P1.0) + RCAP2L RCAP2H 边沿检测 EXF2 T2EX(P1.1) EXEN2 4-3-2 自动装载方式 1）向上计数方式DCEN = 0

  13. CP/ RL2 = 0 系统 时钟 0FFH 0FFH C/ T2 =0 EXF2 ÷12 C/ T2 中断 TL2 TH2 TF2 TR2 T2(P1.0) 溢出标志 1：递增 0：递减 RCAP2L RCAP2H T2EX(P1.1) 计数方向 2）双向计数方式DCEN = 1

  14. CP/ RL2 = 0 C/ T2 =0 系统 时钟 ÷2 TL2 TH2 C/ T2 TR2 T2(P1.0) RCAP2L RCAP2H T2OE=1 4-3-3 可编程时钟输出 DCEN =0 T2OE=1

  15. CP/ RL2 = 0 C/ T2 =0 系统 时钟 ÷2 TX/RX波特率 TL2 TH2 C/ T2 TR2 T2(P1.0) RCAP2L RCAP2H EXF2 T2中断 T2EX(P1.1) EXEN2 4-3-4 波特率发生器方式 TCLK或RCLK为1 DCEN =0

  16. 波特率计算公式

  17. 4-3 定时器/计数器的应用 例 4.1 设8051单片机的系统时钟为12MHz，利用定时器 ,在P1.7上实现1kHz的脉冲发生器,要求占空比为1:1。 分析：根据题义，P1.7上高低电平的时间分别为500μs，若采用T0方式1定时来实现电平翻转，定时初值为：8192-500=7192=11110000 01100B。利用中断，可减少CPU的等待时间，编程如下： org 0000h ljmp main org 0003h ljmp int_T0 …… Main: mov tmod，#00H ;设定时器 0 为方式 0 mov th0， #0f0H ;置定时器初值 mov tl0， #0cH setb tr0 ;启动 T1 mov ie, #81h ;开中断 … …

  18. int_T0: mov th0， #0f0H ;重置定时器初值 mov tl0， #0cH jbc p1.7, T_end ;p1.7=1  p1.7=0, jump to T_01 setb p1.7 ;p1.7=0  p1.7=1, T_end:reti 该程序由于要在中断程序中重新设置定时器的值，可能会带来一定的误差，并会产生较大的累积误差。利用自动装载（方式2）可减小累积误差误差，但T0方式2最大定时时间为256µs，可设定时时间为250µs，利用1位标志进行翻转判断，编程如下： T_250us equ 00h org 0000h ljmp main org 0003h ljmp int_T0 …… Main: mov tmod，#02H ;设定时器 0 为方式 0 mov th0， #06H ;置定时器装载值 setb tr0 ;启动 T1 mov ie, #81h ;开中断 …

  19. int_T0: jbc T_250us, T_01 ;后250 us, jump to 翻转 setb T_250us ;准备翻转 reti T_01: jbc p1.7, T_end ;p1.7=1  p1.7=0, jump to T_01 setb p1.7 ;p1.7=0  p1.7=1, T_end:reti 若将本例中P1.7改为内部RAM位（如T_1ms），配合T_250us，可将主程序分成4个节拍，分别对不同响应频率要求的信号进行处理，以提高系统的性能 若采用8052以上单片机，也可使用定时器2，编程如下：

  20. T_1ms equ 02h org 0000h ljmp main org 002bh ljmp int_T2 …… Main: mov t2mod， #00H ;设定时器 2 为方式 +计数 mov rcap2H，#0feH ;置定时器装载值 mov rcap2L， #0cH ;置定时器装载值 setb tr2 ;启动 T1 mov ie, #0a0h ;开中断 … int_T2: clr tf2 ;中断撤消 jbc T_1ms, T2_end ; T_1ms =1  T_1ms =0 setb T_1ms ; T_1ms =0  T_1ms =1 T2_end: reti

  21. 作业 利用T2和查表法，在P1.7上输出脉冲宽度按正弦变化的SPWM方波，SPWM载波的频率为1KHz, 正弦函数的频率为10Hz、幅值为4V(即占空比为10%~90%).

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