定时器工作原理

1、定时器工作原理vised as of 23 November 2020定时器工作原理通电延时型。只要在定时的时间段内(即1分钟)定时器一直得电，则常开触电就会闭合，只要 定时器不断电常开触电就会一直闭合。定时器断电则常开触电断开b定时器/计数器的结构与功能主要介绍定时器0 (TO)和定时器1 (T1)的结构与功能。图是定时器"I数器的 结构框图。山图可知，定时器/计数器山定时器0、定时器1、定时器方式寄存器TMOD 和定时器控制寄存器TCON组成。定时器0,定时器1是16位加法计数器，分别曲两个8位专用寄存器组成：定时 器0 III THO和TLO组成，定时器1 III TH1和TL

2、1组成。图定时器/计数器结构框图TLO、TL1、THO、TH1的访问地址依次为8AH、8DH,每个寄存器均可单独访问。定 时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0 ()或Tl ()上输入的脉冲计数， 每输入一个脉冲，加法计数器加1:其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，山 于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD用于设 置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。计数功能计数方式时，T的功能是计来自T0T1的外部脉冲信号的个数。输入脉冲山1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断

3、，表示 计数已达预期个数。外部输入信号的下降沿将触发计数，识别一个从到“0”的 跳变需2个机器周期，所以，对外部输入信号最高的讣数速率是晶振频率的1/24。若 晶振频率为6MHz,则计数脉冲频率应低于1/4MHZ。当计数器满后，再来一个计数脉 冲，计数器全部回0,这就是溢出。脉冲的计数长度与计数器预先装入的初值有关。初值越大，计数长度越小；初值 越小，计数长度越大。最大计数长度为65536 (21$)个脉冲(初值为0) o定时方式定时方式时，T记录单片机内部振荡器输出的脉冲(机器周期信号)个数。 每一个机器周期使T0或T1的计数器增加1,直至计满回零自动产生溢岀中断请求。定时器的定时时间不仅与

4、定时器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关。在 机器周期一定的情况下，初值越大，定时时间越短；初值越小，定时时间越长。最长 的定时时间为65536 (216)个机器周期(初值为0) o定时器/计数器控制寄存器与对定时器/计数器有关的控制寄存器共有4个：TMOD、TCON、IE、IP。IE、IP 已在中断一节中介绍，这里不再赘述。定时器/计数器控制寄存器TCON特殊功能寄存器TCON用于控制定时器的操作及对定时器中断的控制。其各位定义 格式如下。其中D0'D3位与外部中断有关，已在中断系统一节中介绍。TFO和TF1：定时器/计数器溢出标志位。当定时器/il数器0 （或定时器/计数器 1

5、）溢出时，山硬件自动使TFO （或TF1）置1,并向CPU申请中断。 CPU响应中断后，自动对TF1清零。TF1也可以用软件清零。TRO和TR1：定时器/计数起运行控制位。TRO （或TR1） =0,停止定时器/计数器0 （或定时器/计数器1）工作。（或TR1）二1.川动M时器il数器0 （或疋时器HI嗷器1） 1】 作。可山软件置1 （或清0）来启动（或关闭）定时器/计数器，使定时器/计数器开始计数。用指令SETB （或CLR）使运行控制位置1 （或清0） o工作方式寄存器TMODTMOD用于控制定时器/汁数器的工作方式。字节地址为89H,不可位寻址，只能用 字节设置其内容。其格式如下：定时

6、器/计数器1定时器/计数器0位序D7D6D5D4D3D2DIDO位标 志GATEC/MlMOGATEc/MlMO其中，低4位用于T0,高4位用于T1的。GATE： fl控位。IGATE=0,只要用软件使TRO （或TR1）置1就能启动定时器/计数器0 （或 定时器/计数器1）;GATE=1,只有在（或）引脚为高电平的悄况下，且山软件使TRO （或 TR1）置1时，才能启动定时器/计数器0 （或定时器/il数器1）工作。不管GATE处于什么状态,只要TRO （或TR1）二0定时器/计数器便停止工 作。C/：定时器/计数器工作方式选择位。C/=0,为定时工作方式；C/=l,为计数工作方式。MO、M

7、l：工作方式选择位，确定4种工作方式。如表所示。表定时器川数器丄作方式选择MlMO工作方 式功能说明00113位计数器01216位计数器103自动再装入8位计数器114定时器0：分成两个8位计数器定时器1:停止计数【例】设置定时器1丄作于方式1,定时工作方式与外部中断无关，则M1=O, MO二1, GATE二0,因此，高4位应为0001；定时器0未用，低4位可随意置数，但低两 位不可为11 （因方式3时，定时器1停止讣数），一般将其设为0000。因此，指令 形式为：MOV?TMOD, #10H定时器/计数器工作方式与程序设计通过对特殊功能寄存器TMOD中的设置Ml. M0两位的设置来选择四种工

8、作方式，定时器/计数器0、1和2的工作方式相同，方式3的设置差别较大。工作方式0工作方式寄存器TMOD中的M1M0为：00。定时器/计数器T0工作在方式0时，16位计数器只用了 13位，即TH0的高8位和TLO的低5位，组成一个13位定时器/计数器。当TL0的低5位计满溢出时，向TH0进位，TH0溢出时，对中断标志位TFO置位，向CPU申请中断。定时器/计数器0方式0的逻辑结构如图所示。1工作在定时方式C/二0,定时器对机器周期计数。定时器在工作前，应先对13位的计数器赋值，定时时间二（2,3-i+数初值）x晶振周期X12或定时时间二（2口一计数初值）x机器周期若晶振频率为12MHz,则最短定

9、时时间为213 - （213 一 1）x（1/12）x10_6x12 = 1 ps最长定时时间为（213-0） x （1/12） xl0'6xl2 = 8 192 ps2工作在计数方式C/=l, 13位计数器对外部输入信号进行加1计数。利用由0变为1时，开始计数，由1变为0时，停止计数，可以测量在端出现的 正脉冲的宽度。计数值的范围是12亠8192(个外部脉冲)。【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz,要求定时时间8ms,使用定时器 TO,工作方式0,计算定时器初值X。解:. t= (2,3-X) x机器周期当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1卩s.-.8xlO3=

10、 (2b-X) xlX = 8192-8000= 192转换成二进制数为：【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz,所需定时时间为250* 当TO 工作在方式0时TO计数器的初值是多少解:. t= (213-X) x机器周期当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1卩s.-.250= (2,3-Xo) xlXo= 8192-250 = 7942转换成二进制数为：【例】利用TO方式0产生1ms的定时，在引脚上输出周期为2ms的方波。设单 片机晶振频率fosc二12MHz。解：(1)解题思路要在引脚输出周期为2ms的方波，只要使每隔1ms取反一次即可。执行指令为CPL?。（2）确定工作

11、方式:方式 0?TMOD=OOHc/ = o : TO为定时功能；（D2位）GATE二0,只要用软件使TRO （或TR1）置1就能启动定时器TO （或T1）；MlM0 = 00,工作方式0/.TMOD 的值为=00H可取任意值，因T1不用，这里取0值。使用MOV7TMOD , #00H即可设定TO的工作方式机器周期 T = 1 /dscxl2 = Ips十数个数：X =lms/ljis = 1000设TO的计数初值为xo,则xo = （213 X）s =81921000二 7192D转换成二进制数为：高8位低5位将高8位装入TH0将低5位11000 = 18H装入TLO HEA = 1 ,CP

12、U开放中断；ETO= 1,允许TO中断；编程可采用中断和查询两种方式编写程序。方法一:中断方式 oRGOOOBHHaJMPITOP ；转TO中断服务程序ITOP? ORGIOOOH MAIN : MOV7SP, #60H?；设堆栈指针 movtho, #OEOH ；给定时器TO送初值 mov TMOD, #()()H?；设置TO为方式0,定时 mOVTLO,#18H ；送定时初值mov tho, #oeohIsETB TRO；启动TO定时 here : SJMPHERE ；等待中断中断服务程序:Hitop : orgi2ooh ； to 中断入口.CPLH；输出方波Hreti方法二：查询方式M

13、OVTMOD, #00H?；设置TO为方式0,定时MOVTLO, #18H?；送初值MOVTHO, #0E0H?SETBTRO ；启动TO定时LOOP : JBC7TF0. NEXT?；查询定时时间到否SJMPLOOPNEXT : MOV7TLO, #18H?；重新装入计数初值MOV THO, #OEOHCPL；输出方波SJMPLOOP ；重复循环工作方式1工作方式寄存器TMOD中的M1M0为：01。定时器T0工作方式1与工作方式0 类同，差别在于其中的计数器的位数。工作方式1以16位计数器参与计数°定时器/计数器0方式1的逻辑结构如图所示。1工作在定时方式C/二0,定时器对机器周期

14、计数。定时时间的计算公式为：或定时时间二（2一计数初值）x机器周期若晶振频率为12MHz,则最短定时时间为2,6-(216 - 1)x(1/12)x10'6x12=1 ps最长定时时间为(216-0) x (1/12) x10_6x12 = 65 536 ps= ms2.工作在计数方式C/= 1, 16位计数器对外部输入信号进行加1计数。计数值的范围是1-2,6=65 536 (个外部脉冲)。【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz,所需定时时间为10ms,当TO 工作在方式1时TO计数器的初值是多少解:. t= (2,6-Xo) x机器周期当单片机晶振频率为12MHz时，机

15、器周期=1阴A 10xl03= (2,3-Xo) xlX = 65536-10000 = 55536转换成二进制数为：【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz,定时器TO的定时初值为9800, 计算TO工作在方式1时的定时时间。解:. t= (2,6-Xo) x机器周期当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1阴/.t= (2,6-9800) xlt = 65536-9800 = 55736ps【例】用定时器TO产生50HZ的方波。由输出此方波(设时钟频率为12MHZ)。采用中断方式。解：50HZ的方波周期T为T二1/50 = 20ms可以用定时器产生10ms的定时，每隔10ms改

16、变一次的电平，即可得到50HZ的方波。定时器T0应工作在方式io(1) 工作在方式1时的T0初值，根据下式计算：t= (2,6-X) x机器周期时钟频率为12MHz,则机器周期二lp10xl03= (216-X) x 1X = 65536- 10000 = 55536转换为二进制数：高8位低8位高8位=0D8H装入TH0,低8位二OCCH装入TL0。(2) 程序ORGOOOOHAJMPMAINORGOOOBH ； T0的中断入口地址AJMP7T0INTORG0100HMAIN : MOVTMOD,#01H ；设置T0为工作方式1MOVTH0, #0D8 H；装入定时器初值MOV7TL0 , #

17、0CC HSETBETO；设置TO允许中断SETBEA；CPU开中断SETBTRO；启动T0SJMPS；等待中断中断服务程序；ORG70300HTOINT : CPL?；取反MOV7THO , #0D8H ；重新装入定时初值MOV7TLO , #OCCHRETI注：SETBETO；设置TO允许中断SETBEA；CPU开中断这两条指令可以等效为MOVIE , #82HO工作方式2定时器/计数器0方式2的逻辑结构如图所示。工作方式寄存器TMOD中的M1M0为：10定时器/计数器在工作方式2时，16位的计数器分成了两个独立的8位计数器TH 和TL。此时，定时器/计数器构成了一个能重复置初值的8位计数

18、器。其中，TL用作8位计数器，TH用来保存计数的初值。每当TL计满溢出时，自 动将TH的初值再次装入TLO1工作在定时方式C/二0,定时器对机器周期计数。定时时间的计算公式为：或定时时间二（2*-计数初值）x机器周期若晶振频率为12MHz,则最短定时时间为28 - (28 - 1)x(1/12)x10'6x12 = 1 ps最长定时时间为(28-0) x (1/12) xl0_6xl2 = 256psC/二1, 8位计数器对外部输入信号进行加1计数。计数值的范围是12匚256(个 外部脉冲)。【例】利用TO方式2实现以下功能：当TO引脚每输入一个负脉冲时，使输出一个500阴的同步脉冲。

19、设晶振频率为 6MHz,请编程实现该功能。其波形如图所示。图例波形图(1)确定工作方式首先选TO为方式2,外部事件计数方式。当引脚上的电平发生负跳变时，TO计 数器加1,溢岀标志TFO置1 ；然后改变TO为500Ms定时工作方式，并使输出由1变 为0。TO定时到产生溢出，使引脚恢复输出高电平。TO先计数，后定时，分时操 作。计数时：(TMOD) = 0000 0110B = 06H定时时：(TMOD)二 0000 0010B = 02H计算初值机器周期 T= 12 /fosc = 12/6MHZ =2ps计数时：计数个数X=1计数初值二(256 - X) = (256 - 1) =255=0F

20、FH, (THO)=(TLO)=OFFH定时时：计数个数X =17 Tm= 500ps / 2ps =250定时初值二 256 - X = 256 - 250 = 6,(TH0)二(TL0)二 06H?(3) 编程方法采用查询方法START : MOV7TMOD, #O6H? ； TO 方式 2,外部计数方式MOVTHO, #OFFH? ； TO 计数初值MOVTLO, #0FFHSETBTRO ；启动TO计数I且TF0二0(查负跳变)RjMP LOOP1PTF01 : CLR TR0?；停止计数MOVTMOD, #02H? ； TO 方式 2,定时MOVTHO, #06H? ； TO 定时

21、500ps 初值MOVTLO, #06HCLR；清0SETBTRO ；启动定时 500psLOOP2 : JBC7TF0, PTF02?；查询溢出标志，定时到TFO=I转移, 且TF0 = 0(第一个500ps到否)SJMPLOOP2PTF02 : SETBP 1 ；置 1（到了第一个 500ps） CLRTRO ；停止计数工作方式3工作方式寄存器TMOD中的M1M0为：11。工作方式3仅对定时器/计数器0有 效，此时，将16位的计数器分为两个独立的8位计数器THO和TLO。当定时器/计数 器0工作在方式3时，定时器/计数器1只能工作在方式0 2,并且工作在不需要中 断的场合。在一般情况下，当定时器/计数