51单片机定时器的使用和详细讲解__特别是定时器2

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1、2021/7/11定时器的讲解和使用 有对定时器2的详细讲解第八章第八章 定时器定时器2021/7/12章节概述 很棒n8.1 8.1 概述概述n8.2 8.2 定时器定时器T0T0和和T1T1的结构的结构n8.3 8.3 定时器工作模式定时器工作模式n8.4 8.4 定时器定时器T2T22021/7/138.1 8.1 概述概述n定时器是单片机的重要功能模块之一，在检测、控制领域有广泛应用。n定时器常用作定时时钟，以实现定时检测、定时响应、定时控制，并且可用于产生ms宽的脉冲信号，驱动步进电机n定时和计数功能最终都是通过计数实现的，若计数的事件源是周期固定的脉冲，则可以实现定时功能，否则只能

2、实现计数功能。因此可以将定时和计数功能由一个部件实现。2021/7/14n实现定时和计数的方法一般有：软件定时、专用硬件电路和可编程定时器/计数器三种方法。q软件定时软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，不需要外加硬件电路，但增加CPU开销。q专用硬件电路定时：专用硬件电路定时：可实现精确的定时和计数，但参数调节不便。q可编程定时器计数器：可编程定时器计数器：不占用CPU时间，能与CPU并行工作，实现精确的定时和计数，又可以通过编程设置其工作方式和其它参数，因此使用方便。 2021/7/15n定时器的基本工作原理是：利用计数器对固定周期的脉冲计数，通过寄存器的溢出来触发中断。q具体

3、应用步骤：n1）根据需要的定时时间，结合单片机的晶振频率，计算出寄存器的初始值n2）根据需要开中断n3）启动定时器q若已规定用软件启动，则可把TR0、TR1或TR2置“1”；若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚步加启动电平。当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时。 2021/7/16nXC866单片机有三个16位的定时器定时器0、定时器1和定时器2。n定时器0、1各具有四种工作模式；定时器2有两种工作模式。n定时器0、1和定时器2的任何一种工作模式均可通过程序对相应寄存器进行设置来选择。n定时器在定时时间到时，可以由程序决定是否产生中断请求信号，进而判断是否执行

4、中断程序。n但是，无论中断请求信号是否产生，当定时器在定时时间到时，定时器的溢出标志位TF0（TF1）由硬件置“1”。2021/7/178.2 8.2 定时器定时器T0T0和和T1T1的结构的结构n定时器T0和T1的结构如图8-1所示。图8-1 定时器T0和T1结构图核心寄存核心寄存器器16位位加法计数器加法计数器定时器模定时器模式寄存器式寄存器2021/7/181.161.16位加法计数器位加法计数器n16位加法计数器是定时器的核心，图8-1中用寄存器TH0、TL0及TH1、TL1表示。nT0加法计数器的高8位和低8位分别用TH0、TL0表示nT1加法计数器的高8位和低8位分别用TH1、TL

5、1 表示n高8位和第8为可分别单独使用n当定时器工作时，加法计数器对内部机器周期脉冲Tcy计数。Tcy2021/7/19n2.2.模式寄存器（模式寄存器（TMODTMOD） TMOD用来选择定时器0、1的工作模式，低4位用于定时器0，高4位用于定时器1，其组成如图8-2所示。图8-2 模式寄存器组成方式方式选择选择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方式方式选择选择T1T1T0T02021/7/110n3.3.控制寄存器（控制寄存器（TCONTCON）qTCON高4位用于控制定时器0、1的运行；低4位用于控制外部中断，与定时器无关。

6、 定时器定时器0 0、1 1运行控运行控制位制位TR0TR0（TR1TR1）：）：TR0(TR1)=1 TR0(TR1)=1 启动启动TR0(TR1)=0 TR0(TR1)=0 停止停止定时器定时器0 0、1 1溢出标志溢出标志TF0TF0（TF1TF1）：）：溢出时该位由硬件自溢出时该位由硬件自动置动置1 1，响应中断后，响应中断后，由硬件自动清由硬件自动清0 0图8-3 控制寄存器组成2021/7/111n4.4.中断使能寄存器（中断使能寄存器（IEN0IEN0）qIEN0中的ET0（ET1）位控制定时器0、1是否产生中断请求信号。为0时不产生中断请求信号，为1时允许产生中断请求信号。其结

7、构如图8-4所示。 图8-3 中断使能寄存器组成定时器定时器0 0中中断使能位断使能位定时器定时器0 0中中断使能位断使能位2021/7/1128.3 8.3 定时器工作模式定时器工作模式n定时器0 和定时器1 完全兼容，均可设定为四种不同的工作模式，如表8-1 所示。寄存器TMOD 的位域TxM选择定时器的工作模式。 n两个定时器在模式0、1 和2 时独立工作；在模式3 时具有特定功能。 2021/7/113表8-1 定时器0 和定时器1 工作模式 2021/7/114n1.1.工作模式工作模式0 0n当T0M（T1M）=00时定时器设定为工作模式0，此时定时器工作于13位定时状态。n其中T

8、H0是高8位加法计数器，TL0是低5位加法计数器（TL0只用了低5位，高3位未用）。TL0加法计数溢出时向TH0进位，TH0加法计数溢出时硬件置TF0=1。n加法计数器对机器周期脉冲Tcy计数，每个机器周期TL0加1。2021/7/115n定时器的定时时间n计数初始值Xn最大定时能力：)13(-2nTcyXn此处定时时间Tcy)X-(8192TTcy8192Tmax2021/7/116模式0的结构图如图8-4所示。图8-4 方式0结构图门控位GATE=0 定时器不受定时器不受控于外部信号；仅打控于外部信号；仅打开与门，是定时器仅开与门，是定时器仅有有TR位控制；位控制；GATE=1 定时器受控

9、定时器受控于外部信号，此时要于外部信号，此时要求求TR=1；13位加法位加法计数器计数器2021/7/117p例题例题：生成周期为1.2 ms的等宽正方波。机器晶振26.67MHz。使用T0以方式0工作，由P0.0输出1.2 msn机器周期：37.5ns。计数周期Tcy是机器脉冲的2分频，因此Tcy=75ns；n定时时间0.6ms 。n以0.6 ms为周期在P1.0端交替输出高低电平。2021/7/118Tcyn定时时间计数初值-200192800081927510*6 . 02613xCX00000000000050600000011008xTLxTH位低位高n定时器初始化程序 MOV TL

10、0, #0X00 MOV TH0,#0X06 MOV TMOD,#0X00 SETB ET0 SETB TR0n定时器中断服务程序 PUSH . CPL P0_0 POP T0从从192开始计数，直到开始计数，直到超过超过8192即溢出，置即溢出，置TF0=1,产生中断信号产生中断信号2021/7/119n2.2.工作模式工作模式1 1nT0M（T1M）=01时定时器设定为工作模式1，此时定时器0（定时器1）被设置为16位定时器。此时TH0、TL0都是8位加法计数器。其他与工作方式0相同。n定时器的定时时间n计数初始值)16(-2nTcyn此处定时时间计数初值Tcy)X-(65536T2021

11、/7/120模式1的结构图如图8-5所示。图8-5 方式1结构图16位加法位加法计数器计数器2021/7/121n3.3.工作模式工作模式2 2n当T0M（T1M）=10时定时器设定为工作模式2，此时定时器0（定时器1）被设置为可自动重载的8 位定时器。qTL0为8位加法计数器，qTH0为存放该8位加法计数器初值的寄存器。 qTH0、TL0的初值都由程序预置。n在工作模式2中，定时器的定时时间由下式确定：Tcy)X-(256T只有只有T0可工可工作于此模式作于此模式2021/7/122模式2的结构图如图8-6所示。图8-6 方式2结构图8位加法位加法计数器计数器初值寄初值寄存器存器2021/7

12、/123n4.4.工作模式工作模式3 3n当T0M（T1M）=11时定时器设定为工作模式3，只有定时器0可以工作在工作模式3下。如把定时器1设置为工作模式3，则定时器1停止工作。nTL0、TH0成为两个独立的8位加法计数器。它的工作情况与模式0、模式1类似，差别在于定时范围为：n模式3的结构图如图8-7所示。 nTL0 占用定时器0 的控制位：GATE0，TR0 和TF0nTH0占用定时器1 的控制位TR1 和TF1，TH0 溢出时将置位TF1, 并且在ET1 置位时产生中断。Tcy)X-(256T2021/7/124图8-7 方式3结构图2021/7/125T0和T1的应用举例n例 若fOS

13、C=26.67MHz，T1工作于方式1，产生45ms的定时中断，TF1为其中断源标志。试编写主程序和中断服务程序，使P1.0产生周期为90ms的方波。（忽略中断响应时间和指令执行时间）n解：q让P1.0每45ms取反一次即可实现。定时器的单次定时时间不可能达到45ms，如果设定16位的工作模式1，最大定时时间也才为4.9152ms。q可让定时器多次定时产生4.5ms的定时时间，如让T1工作在方式1，单次定时时间为4.5ms，那么T1中断10次就是45ms的时间。 2021/7/126n（1）确定定时常数q假设使用fOSC的2分频作为计数源，则Tcy2/ fOSC 2/（26.67106）75n

14、sq由公式q可知计数初值qTH1=0 x15，TL0=0 xA0。 )16(-2nTcyn此处定时时间计数初值0150553610*755 . 4655366AxmsmsX2021/7/127n（2）初始化程序 包括T1初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入T1。一般将初始化操作放在主程序中完成，当程序规模较大时，应编写单独的初始化程序，以利于程序的模块化设计。n（3）中断服务程序 中断服务程序除了完成要求的方波产生这一工作之外，还要注意将时间常数重新送入T1中，为下一次产生中断作准备。2021/7/128程序清单如下（主程序）：

15、 #include sbit P1_0 = P10;int count=10;/10次T1中断为45msvoid main( void ) TMOD=0 x10; /T1方式1 P1_0=0; TH1=0 x15; /初值 TL1=0 xA0; IEN0=0 x08; /允许T1中断 IP|=0 x08; IPH|=0 x08; /TF1中断为高级中断 TR1=1 EA=1; / 总开中断 while(1); /死循环， 查询等待TF1置位，产生方波注：寄存器所在页的选择没有列出2021/7/129程序清单如下（中断服务程序片段）： TF1=0; TH1=0 x15; TL1=0 xA0; /

16、重填初值 If (count!=0) count-; else count=10;P1_0=!P1_0; 2021/7/1308.4 8.4 定时器定时器T2T2n8.4.1 8.4.1 概述概述n定时器2 是一个16 位通用计数器，其具有两种操作模式：16 位自动重载模式和16 位捕获模式。n如果预分频功能被禁止，定时器2工作时，16 位通用加法计数器以12分频的周期脉冲计数，每个周期16位通用加法计数器加1或减1。2021/7/131n定时器2由T2MOD寄存器、T2CON存器、功能存器TH2、TL2、RC2H、RC2L等电路构成。qTH2、TL2构成16位通用计数器。qRC2H、RC2L

17、作为16位寄存器，在自动重载模式中RC2H、RC2L作为16位通用计数器的16位初值寄存器q在捕捉模式中，当引脚T2EX上出现下降沿跳变时，把TH2、TL2的当前值捕捉到RC2H、RC2L中去。2021/7/132n8.4.2 8.4.2 定时器定时器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 用来选择定时器2 的工作模式。其组成如图8-8所示。2021/7/133启动边沿启动边沿选择位选择位 外部启动外部启动使能位使能位 捕获模式捕获模式/ /重载模式重载模式的边沿选择位的边沿选择位 预分频使能位预分频使能位 计数器计数器递增递增/ /递

18、递减使能位减使能位 图8-8 T2MOD各位功能2021/7/134n2.2.控制寄存器控制寄存器T2CONT2CONn寄存器T2CON 控制定时器2 的工作模式,其各位功能如图8-9所示。 上溢上溢/ /下溢标志位下溢标志位 外部事件标志位外部事件标志位展示展示T2EX引脚状态引脚状态 捕获捕获/ /重载模式选择位重载模式选择位0 0：重载；：重载；1 1：捕获：捕获 外部使能控制位外部使能控制位1：使能：使能T2EX引脚控制；引脚控制；0：禁止：禁止 T2EX引脚控制；引脚控制；启动启动/ /停止控制位停止控制位 图8-9 T2CON各位功能2021/7/1358.4.3 8.4.3 定时

19、器定时器T2T2工作模式工作模式n1.1.自动重载模式自动重载模式n控制寄存器T2CON 中的 置“0” 时，定时器2被选择为自动重载模式。n该模式下，定时器2计数至溢出时，将寄存器RC2H、RC2L中的16 位初始值重新装入定时器的TH2、TL2寄存器中，开始新一轮计数循环。n并置位寄存器T2CON 的TF2 位表示计数溢出，从而向CPU 发送中断请求信号。n溢出标志TF2 必须由程序清零。根据控制寄存器T2MOD 中DCEN 控制位的设置，自动重载模式可进一步分为两种类型。2/LRCP2021/7/136n1）禁止递增/递减计数模式n若DCEN = 0，则递增/递减计数选择被禁止，此时定时

20、器只能递增计数。工作原理如图 8-10 所示。图8-10 T2禁止递增/递减计数模式27号引脚使能/禁止引入外部信号控制T2中断标志位通用16定时器寄存器重载值寄存器预分频使能位2021/7/137n若EXEN2 = 0，置位TR2 定时器开始递增计数，计数至最大值FFFFH 后溢出并置位TF2，同时将寄存器RC2 中的16 位重载值重新装入定时器寄存器。n重载值由软件预先设置。新一轮计数循环开始，定时器同上一轮计数循环一样，从重载值开始递增计数。2021/7/138n若EXEN2 = 1， 置位TR2 定时器开始递增计数至最大值FFFFH。计数溢出或输入引脚T2EX 的负/正跳变（由寄存器T

21、2MOD 的位EDGESEL 选择）均会引起16 位重载，将寄存器RC2 的内容重新装入定时器寄存器。n中断标志位：q若由溢出引起重载，溢出标志TF2置位。q若由引脚T2EX 的负/正跳变引起重载，寄存器T2CON 中的EXF2 置位。q这两种情况均产生中断，定时器进入下一轮计数循环。EXF2 标志和TF2 一样必须由软件清零。2021/7/139n允许硬件启动时(T2RHEN=1)qT2EX第一个上升沿/下降沿触发TR2=1启动T2;q上升沿/下降沿的选择由T2REGS选择；q如果使能外部控制（EXEN2=1），引脚T2EX的边沿跳变完成两个任务：（由T2REGS选择上升沿/下降沿）n启动T

22、2nEXF2置位2021/7/140n2）使能递增/递减计数模式n若DCEN = 1，则递增/递减计数选择被使能，此时定时器可以递增或递减计数。工作原理如图 8-11 所示。图8-11 T2使能递增/递减计数模式2021/7/141n引脚T2EX 的逻辑电平为1 时q定时器2 递增计数，因此定时器递增计数，计数至最大值FFFFH 后溢出并置位TF2，RC2 寄存器的16 位重载值重新装入定时器寄存器。n引脚T2EX 的逻辑电平为0 时q定时器2 递减计数。定时器递减计数并当THL2 的值和寄存器RC2 中的值相等时发生下溢。下溢后置位TF2，并将值FFFFH 重新载入定时器寄存器THL2 中2

23、021/7/142n若允许硬件启动T2（当T2RHEN=1)时，根据T2EX输入的是上升沿/下降沿可将T2设置为递增、递减计数nT2由上升沿启动，T2只能工作于递增模式nT2由下降沿启动，T2只能工作于递减模式2021/7/143n2.2.捕获模式捕获模式n控制寄存器T2CON 中的 及EXEN2置位时，定时器进入16位捕获模式。n此模式下，递减计数功能必须禁止。16位计数器始终递增计数始终递增计数，计数至最大值FFFFH后溢出，TF2置位并将0000H 0000H 重新载入定时器寄存器TH2、TL2中。n溢出后TF2置位，则定时器向CPU发送中断请求。n捕获模式的结构图如图8-12所示。2/

24、LRCP2021/7/144图8-12 T2捕获模式结构图2021/7/145n在引脚T2EX 的下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL 选择），将定时器寄存器（THL2）的值捕获到寄存器RC2 中。如果在计数器加1 时检测到捕获信号，计数器先加1 然后执行捕获操作，从而确保总能捕获到定时计数器的最新值。执行完捕获操作，EXF2 置位、可用来产生中断请求2021/7/146n若允许硬件启动T2（当T2RHEN=1)时，引脚T2EX输入的第一个下降沿/上升沿（由T2MOD.EDGESEL 选择）启动T2n在启动T2的同时，置位EXF2。n在下一个下降沿/上升沿到来时，将进行捕获操作。202

25、1/7/147例程分析n求矩形波A、B两点之间的时间，设晶振频率为26.67MHZn分析：qA和B两点处各有一个跳变q在A、B跳变的这一刻进行定时器的启动和当前计数值的捕获，即可获得计数脉冲的个数q结合每个输入脉冲的周期即可计算A、B之间的时间q因此，该脉冲应加在定时器T2的外部输入引脚上ABx2021/7/148n主程序：nMOV T2L,#0X00nMOV T2H,#0X00nMOV T2MOD,#0 xC0；T2外部启动使能，并上升沿启动nMOV T2CON,#0 x09；使能外部电平变化影响T2，并设置n T2为捕获模式。nMOV IEN0,#0 xA0nMOV IP,#0 x02nM

26、OV IPH,#0 x02nSETB EA ;分频模式设为分频模式设为00，即计，即计数脉冲频率为：数脉冲频率为：fclk/12，即计数周期为：即计数周期为：450ns2021/7/149n中断服务程序nINT_T2: qPUSH R0qPUSH R1qMOV PSW,#0 x00qJB TF2,d0_TF2 ；如果是T2溢出，跳转到do_TF2qJB EXF2,do_EXF2 ；如果是T2的外部输入引起EXF2置位qJB NDOV, do_NDOV ；如果是分数分频器引起的中断qJB SYNEN,do_SYNEN ；如果是LIN通信引起的中断qndo_TF2:qMOV R0,RC2LqMOV R1,RC2HqLCALL COMP; 调用子程序，将R1、R0构成的16位16进制数*450ns（转为16进制），通过16进制数相乘指令即可得出时间，再转为10进制。2021/7/150Click to edit company slogan . 若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！