51单片机定时器的使用和详细讲解-特别是定时器2

定时器的讲解和使用

有对定时器2的详细讲解

2021/5/91章节概述很棒8.1概述8.2定时器T0和T1的结构8.3定时器工作模式8.4定时器T22021/5/928.1概述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。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。2021/5/93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。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。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。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。

2021/5/94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。具体应用步骤：1）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2）根据需要开中断3）启动定时器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。2021/5/95XC866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。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。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。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，进而判断是否执行中断程序。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”。2021/5/968.2定时器T0和T1的结构定时器T0和T1的结构如图8-1所示。图8-1定时器T0和T1结构图核心寄存器——16位加法计数器定时器模式寄存器2021/5/971.16位加法计数器16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。T0加法计数器的高8位和低8位分别用TH0、TL0表示T1加法计数器的高8位和低8位分别用TH1、TL1表示高8位和第8为可分别单独使用当定时器工作时，加法计数器对内部机器周期脉冲Tcy计数。Tcy2021/5/982.模式寄存器（TMOD）

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选择00：模式001：模式110：模式211：模式3方式选择T1T02021/5/993.控制寄存器（TCON）TCON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。定时器0、1运行控制位TR0（TR1）：TR0(TR1)=1启动TR0(TR1)=0停止定时器0、1溢出标志TF0（TF1）：溢出时该位由硬件自动置1，响应中断后，由硬件自动清0图8-3控制寄存器组成2021/5/9104.中断使能寄存器（IEN0）IEN0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。其结构如图8-4所示。图8-3中断使能寄存器组成定时器0中断使能位定时器0中断使能位2021/5/9118.3定时器工作模式定时器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。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。2021/5/912表8-1定时器0和定时器1工作模式2021/5/9131.工作模式0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。其中TH0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。加法计数器对机器周期脉冲Tcy计数，每个机器周期TL0加1。2021/5/914定时器的定时时间计数初始值X最大定时能力：2021/5/915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定时器不受控于外部信号；仅打开与门，是定时器仅有TR位控制；GATE=1定时器受控于外部信号，此时要求TR=1；13位加法计数器2021/5/916例题：生成周期为1.2ms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1.2ms机器周期：37.5ns。计数周期Tcy是机器脉冲的2分频，因此Tcy=75ns；定时时间0.6ms。以0.6ms为周期在P1.0端交替输出高低电平。2021/5/917定时器初始化程序MOVTL0,#0X00MOVTH0,#0X06MOVTMOD,#0X00SETBET0SETBTR0定时器中断服务程序PUSH….……CPLP0_0……POP…T0从192开始计数，直到超过8192即溢出，置TF0=1,产生中断信号2021/5/9182.工作模式1T0M（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。定时器的定时时间计数初始值2021/5/919模式1的结构图如图8-5所示。图8-5方式1结构图16位加法计数器2021/5/9203.工作模式2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。TL0为8位加法计数器，TH0为存放该8位加法计数器初值的寄存器。TH0、TL0的初值都由程序预置。在工作模式2中，定时器的定时时间由下式确定：只有T0可工作于此模式2021/5/921模式2的结构图如图8-6所示。图8-6方式2结构图8位加法计数器初值寄存器2021/5/9224.工作模式3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。TL0、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：模式3的结构图如图8-7所示。TL0占用定时器0的控制位：GATE0，TR0和TF0TH0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。2021/5/923图8-7方式3结构图2021/5/924T0和T1的应用举例例若fOSC=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）解：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。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。2021/5/925（1）确定定时常数假设使用fOSC的2分频作为计数源，则Tcy＝2/fOSC

＝2/（26.67×106）＝75ns由公式可知计数初值∴TH1=0x15，TL0=0xA0。

2021/5/926（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。（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。2021/5/927程序清单如下（主程序）：

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

TL1=0xA0;IEN0=0x08; //允许T1中断

IP|=0x08;

IPH|=0x08;//TF1中断为高级中断

TR1=1EA=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2021/5/928程序清单如下（中断服务程序片段）：

{TF1=0;TH1=0x15;

TL1=0xA0;

//重填初值If(count!=0)count--;else{count=10;P1_0=!P1_0;}}2021/5/9298.4定时器T28.4.1概述定时器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。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。2021/5/930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。TH2、TL2构成16位通用计数器。RC2H、RC2L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。2021/5/9318.4.2定时器T2控制寄存器1.模式寄存器T2MOD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。2021/5/932启动边沿选择位

外部启动使能位

捕获模式/重载模式的边沿选择位

预分频使能位

计数器递增/递减使能位

图8-8T2MOD各位功能2021/5/9332.控制寄存器T2CON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/下溢标志位

外部事件标志位展示T2EX引脚状态

捕获/重载模式选择位0：重载；1：捕获

外部使能控制位1：使能T2EX引脚控制；0：禁止

T2EX引脚控制；启动/停止控制位

图8-9T2CON各位功能2021/5/9348.4.3定时器T2工作模式1.自动重载模式控制寄存器T2CON中的

置“0”时，定时器2被选择为自动重载模式。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。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。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。2021/5/9351）禁止递增/递减计数模式若DCEN=0，则递增/递减计数选择被禁止，此时定时器只能递增计数。工作原理如图

8-10所示。图8-10T2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2021/5/936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。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。2021/5/937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T2MOD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。中断标志位：若由溢出引起重载，溢出标志TF2置位。若由引脚T2EX的负/正跳变引起重载，寄存器T2CON中的EXF2置位。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。2021/5/938允许硬件启动时(T2RHEN=1)T2EX第一个上升沿/下降沿触发TR2=1启动T2;上升沿/下降沿的选择由T2REGS选择；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）启动T2EXF2置位2021/5/9392）使能递增/递减计数模式若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8-11T2使能递增/递减计数模式2021/5/940引脚T2EX的逻辑电平为1时定时器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。引脚T2EX的逻辑电平为0时定时器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2021/5/941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T2由上升沿启动，T2只能工作于递增模式T2由下降沿启动，T2只能工作于递减模式2021/5/9422.捕获模式控制寄存器T2CON中的

及EXEN2置位时，定时器进入16位捕获模式。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，计数至最大值FFFFH后溢出，TF2置位并将0000H重新载入定时器寄存器TH2、TL2中。溢出后TF2置位，则定时器向CPU发送中断请求。捕获模式的结构图如图8-12所示。2021/5/943图8-12T2捕获模式结构图2021/5/944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2021/5/945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T2在启动T2的同时，置位EXF2。在下一个下降沿/上升沿到来时，将进行捕获操作。