1、第6章 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,內(nèi)容提要： 5.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能 5.2 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器硬件結(jié)構(gòu) 5.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式 5.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器編程,內(nèi)容要求: 1、熟悉PIC16F87X單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能。 2、熟悉3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊的硬件結(jié)構(gòu)。 3、熟悉掌握與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊相關(guān)的寄存器。 4、熟練掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式。 5、熟練掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器編程技術(shù) 。,5.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能 5.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能 5.4.1 定時(shí)器功能起定時(shí)延時(shí)作用和在規(guī)定的引腳上 輸出一定寬度的方波信號(hào)。 所謂定時(shí)功能就是通過(guò)來(lái)自單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖作計(jì)數(shù)脈沖，使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，即每個(gè)

2、機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，計(jì)數(shù)值達(dá)到予置值后，定時(shí)/計(jì)數(shù)模塊產(chǎn)生溢出。,5.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能 5.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能 5.4.2 計(jì)數(shù)器功能 所謂計(jì)數(shù)是指對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。外部事件的發(fā)生以輸入脈沖表示，因此計(jì)數(shù)功能的實(shí)質(zhì)就是對(duì)外來(lái)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。,5.2 定時(shí)和計(jì)數(shù)器硬件結(jié)構(gòu) PIC16F877單片機(jī)配置了3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊，分別為T(mén)MR0、TMR1和TMR2。 共同點(diǎn)：它們的核心部分都是一個(gè)由時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)，按遞增方式累加工作的循環(huán)計(jì)數(shù)器；從預(yù)先設(shè)定的某一初始值開(kāi)始累計(jì)，在累計(jì)到計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出，并同時(shí)建立一個(gè)相應(yīng)的溢出中斷標(biāo)志。 三者的不同點(diǎn)： TMR0為8位寬，有一個(gè)可選的預(yù)分頻器，用于

3、通用目的，可用于定時(shí)和計(jì)數(shù)； TMR1為16位寬，附帶一個(gè)可編程的預(yù)分頻器和一個(gè)可選的低頻時(shí)基振蕩器，適合與CCP（捕捉/比較脈寬調(diào)制）模塊配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入捕捉或輸出比較功能，也可用于定時(shí)和計(jì)數(shù)； TMR2為8位寬，附帶一個(gè)配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，只能用于定時(shí)。,5.2.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0的硬件結(jié)構(gòu) *TMR0可以用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì) 數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。 *TMR0可以使用內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，也可以使用外部始終。 *TMR0用于內(nèi)部定時(shí)或?qū)ν庥?jì)數(shù)時(shí)都不占用CPU時(shí)間。 1.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0具有以下特點(diǎn)： （1）TMR0是一個(gè)8位寬的由時(shí)鐘信號(hào)上升沿觸發(fā)

4、的循環(huán)累加計(jì)數(shù)寄存器。 （2）有一個(gè)專(zhuān)用的外部觸發(fā)信號(hào)輸入端(T0CKI-RA4）。 （3）TMR0也是一個(gè)在文件寄存器區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一編址的寄存器，地址為01H或101H，用戶用軟件方式可直接讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器的內(nèi)容。 （4）具有一個(gè)軟件可編程的8位預(yù)分頻器。,（5）當(dāng)使用內(nèi)部觸發(fā)信號(hào)，即指令周期作為時(shí)鐘信號(hào)源時(shí)，模塊TMR0工作于定時(shí)方式，觸發(fā)方式為固定上升沿觸發(fā)有效。在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，相應(yīng)的溢出中斷標(biāo)志T0IF自動(dòng)置位，并可產(chǎn)生溢出中斷。 （6）當(dāng)外部時(shí)鐘信號(hào)源時(shí)，模塊TMR0工作于計(jì)數(shù)方式，觸發(fā)方式可由程序設(shè)置位上升沿觸發(fā)或下降 沿觸發(fā)有效。在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，也可產(chǎn)生溢出中斷。,2與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TM

5、R0模塊相關(guān)的寄存器 （1）選項(xiàng)寄存器 OPTION_REG (1)是作為定時(shí)器還是作為計(jì)數(shù)器 (2)決定分頻器的分頻系數(shù) (3)時(shí)鐘是上升沿/下降沿觸發(fā) （2）中斷控制寄存器 INTCON (1)中斷總控制-允許/禁止 (2)各類(lèi)中斷的控制 (3)各類(lèi)中斷的標(biāo)志 （3）RA口方向寄存器 TRISA 當(dāng)TMR0工作于計(jì)數(shù)器時(shí),RA4必須設(shè)為輸入,以便從該腳輸 入時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 （4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 TMR0 8位累加計(jì)數(shù)寄存器,與計(jì)數(shù)和定時(shí)無(wú)關(guān),3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0模塊的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,4.分頻器和控制邏輯電路 分頻器實(shí)際上也是一個(gè)8位累加計(jì)數(shù)器，它只能配合TMR0或WDT輸出的時(shí)鐘

6、由PS2PS0設(shè)定分頻比，這個(gè)分頻比由OPTION_REG寄存器中的PS2PS0決定。 5.TMR0累加計(jì)數(shù)寄存器 TMR0有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式。這兩種模式之間的差異是觸發(fā)信號(hào)的來(lái)源不同。TMR0的工作模式由T0CS位（選項(xiàng)寄存器OPTION_REG）決定,TMR0 定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式： t= P (28 X) T X= 28 t/(TxP) t：設(shè)定的定時(shí)時(shí)間uS P：分頻器的分頻比-2256 取值為2、4、8、16、32、64、128、256。 X：TMR0的計(jì)數(shù)初值-0255 T：指令周期uS 定時(shí)器最短的定時(shí)時(shí)間：t=2x(256-255)x1uS=2uS 定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間

7、：t=256x(256-0)x1uS=65536uS,在使用TMR0做定時(shí)器時(shí)，可以用查詢和中斷的方法獲得定時(shí)時(shí)間。 1、查詢方法： 在將初值寫(xiě)入TMR0時(shí)，立即查詢T0IF是否等于1，如果T0IF=1，表示時(shí)間已到，若T0IF=0，表示時(shí)間未到，繼續(xù)等候。 2、中斷方法： 設(shè)置中斷服務(wù)子程序，每當(dāng)TMR0溢出時(shí)，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，得到一個(gè)準(zhǔn)確的定時(shí)時(shí)間。 TMR0的定時(shí)程序舉例：,用TMR0產(chǎn)生10毫秒的定時(shí)時(shí)間，在RC0輸出一個(gè)10毫秒的方波。 一、用查詢方法編寫(xiě)程序，步驟如下： (1) 求出10毫秒定時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的TRM0的計(jì)數(shù)初值： X= 28 t/(TxP) =256-10000/(1

8、x64) =256-156 =100(64H) (2) 根據(jù)題目的要求，對(duì)OPTION_REG配置 T0CS=0; /時(shí)鐘源為內(nèi)部指令周期 PSA=0; /分頻器分配給TMR0 PS2=1; /TMR0的分頻比為1:64 PS1=0; PS0=1; GIE=0; /禁止產(chǎn)生中斷 /OPTION=0 x05;,(3) 將(X=100)寫(xiě)入TMR0計(jì)數(shù)寄存器 TMR0=100； (4) 等待T0IF溢出，溢出時(shí)，定時(shí)時(shí)間已到。 while(!T0IF); 實(shí)際程序入下：,#include void init(); /I/O口初始化函數(shù) void tmint(); /定時(shí)器初始化函數(shù) void ma

9、in() init(); tmint(); while(1) if(T0IF) T0IF=0; TMR0=100; RC0=!RC0; ,/ I/O口初始化函數(shù) void init() TRISC=0X00; /定時(shí)初始化（OPTION_REG) void tmint() T0CS=0; /時(shí)鐘源為內(nèi)部指令周期 PSA=0; /分頻器分配給TMR0 PS2=1; /TMR0的分頻比為1:64 PS1=0; PS0=1; GIE=0; /禁止產(chǎn)生中斷 T0IF=0; /清除定時(shí)器0中斷標(biāo)志 TMR0=0X64; /預(yù)置TMR0初值 ,#include void init(); /I/O口初始化函

10、數(shù) void tmint(); /定時(shí)器初始化函數(shù) void interrupt dealtime(); void main() init(); tmint(); while(1) ; ,/ I/O口初始化函數(shù) void init() TRISC=0X00; /定時(shí)中斷初始化 void tmint() OPTION=0 x05; /對(duì)OPTION進(jìn)行配置 GIE=1; /允許產(chǎn)生中斷 T0IE=1; /定時(shí)器T0允許產(chǎn)生中斷 T0IF=0; /清楚定時(shí)器0中斷標(biāo)志 TMR0=0X64; /預(yù)置初值 /中斷服務(wù)子程序 void interrupt dealtime() /每中斷一次的時(shí)間為10毫

11、秒 T0IF=0; TMR0=0X64; RC0=!RC0; ,5.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1的硬件結(jié)構(gòu) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1不僅可作通用的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器；而且利用內(nèi)置的低頻時(shí)基振蕩器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC功能；通過(guò)TMR1與CCP模塊配合使用，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1又可實(shí)現(xiàn)輸入捕捉和輸出比較功能。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1是一個(gè)16位的可讀可寫(xiě)的計(jì)數(shù)寄存器，由高低兩字節(jié)組成（TMR1H和TMR1L）16位寄存器從0000H到FFFFH加1計(jì)數(shù)，然后回到0000H。在從FFFFH到0000H的過(guò)程中，置位中斷標(biāo)志位TMR1IF。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1還帶有一個(gè)3位的可編程預(yù)分頻器和一個(gè)內(nèi)置

12、的低功耗低頻時(shí)基振蕩器。,5.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1的硬件結(jié)構(gòu) 1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1模塊具有的特點(diǎn): （1）一個(gè)16位的由時(shí)鐘信號(hào)上升沿觸發(fā)的累加計(jì)數(shù)寄存器對(duì)TMR1H：TMR1L； （2）TMR1H和TMR1L是在RAM中統(tǒng)一編址的寄存器對(duì)， 地址為0EH和0FH，可用軟件方式讀/寫(xiě)TMR1寄存器對(duì)的內(nèi)容； （3）一個(gè)可選用的3位可編程的預(yù)分頻器； （4）累加計(jì)數(shù)的信號(hào)源可選擇內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘、外部觸 發(fā)信號(hào)或自帶時(shí)基振蕩器信號(hào)； （5）既可工作于定時(shí)器模式，又可工作于計(jì)數(shù)器模式，還可用作實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)功能； （6）在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，相應(yīng)的溢出中斷標(biāo)志自動(dòng)置位，并可產(chǎn)生溢出中斷。,5

13、.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1的硬件結(jié)構(gòu) 2. 與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1模塊相關(guān)的寄存器 (1) PIE1外設(shè)中斷使能寄存器在第6章介紹 (2) PIR1外設(shè)中斷標(biāo)志寄存器在第6章介紹 (3) INTCON中斷控制寄存器 各中斷的使能及中斷標(biāo)志 (4) T1CONTMR1控制寄存器 決定TMR1的分頻比、TMR1振蕩器的使能、內(nèi)外時(shí)鐘、 TMR1的關(guān)閉與打開(kāi)等。 (5) TMR1LTMR1計(jì)數(shù)寄存器低字節(jié) (6) TMR1HTMR1計(jì)數(shù)寄存器高字節(jié) 3. T1CON寄存器各數(shù)據(jù)位的含義和功能,圖5-4 T1CON寄存器各數(shù)據(jù)位的含義和功能,4. TMR1 定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式： t= P (21

14、6 X) T X= 216 t/(TxP) t：設(shè)定的定時(shí)時(shí)間uS P：分頻器的分頻比-18 取值為1、2、4、8 X：TMR1H和TMR1L的計(jì)數(shù)初值-065535 T：指令周期uS 定時(shí)器最短的定時(shí)時(shí)間：t=1x(65536-65535)x1uS=1uS 定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間：t=8x(65536-0)x1uS=524288uS,5. TMR1的定時(shí)程序舉例： 用TMR1產(chǎn)生10毫秒的定時(shí)時(shí)間，步驟如下： (1) 求出10毫秒定時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)初值 X= 216 t/(TxP) =65536-10000/(1x8) =65536-1250 =64286(FB1EH) (2) 根據(jù)題目的要求

15、，對(duì)T1CON配置 (3) 將(X=FB1E)分別寫(xiě)入TMR1H和TMR1L計(jì)數(shù)寄存器 (4) 將T1OSCEN位置1,啟動(dòng)TMR1開(kāi)始定時(shí) (4) 等待PIR1的TMR1IF位為1，為1時(shí)，定時(shí)時(shí)間已到,TMR1的定時(shí)程序舉例： LIST P=16F877A;列表偽指令 INCLUDE P16F877A.INC;把包含文件含入源程序 _CONFIG 3F39H;設(shè)置配置位中振蕩方式為XT, 其它全部禁止或關(guān)閉 ;* COUNTEQU20H ORG 0 x000;主程序開(kāi)始地址 GOTOMAIN;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG0005H ;主程序開(kāi)始地址為0005H MAIN MOVLW0F0H ;或者

16、30H MOVWFT1CON;設(shè)定定時(shí)器工作方式，分頻比為1:8 ;* ; 定時(shí)0.5秒 ; X=65536-t/(TxP)=65536-500000/(1x8)=3036=0BDCH ; MOVLW0BH MOVWFTMR1H;設(shè)定TMR1高位初值 MOVLW0DCH ; MOVWFTMR1L ;設(shè)定TMR1低位初值 ;* BSFT1CON,TMR1ON ;啟動(dòng)定時(shí)器TMR1 LOOP1 BTFSS PIR1,TMR1IF ;是否溢出？ GOTOLOOP1 ;沒(méi)溢出,繼續(xù)等待 BCFPIR1,TMR1IF ;已溢出,清TMR1溢出標(biāo)志 ;* GOTO $ ;程序在原地踏步 END ;源程序結(jié)

17、束,5.3.2 計(jì)數(shù)器工作方式 1.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0模塊的計(jì)數(shù)器模式,1）當(dāng)T0CS(OPTION_REG)=1時(shí),TMR0被 設(shè)為計(jì)數(shù)器模式; 2）觸發(fā)信號(hào)從片外引腳的RA4/T0CKI 輸入,3）T0SE=1,下降沿觸發(fā), T0SE=0,上升沿觸發(fā) 4）當(dāng)計(jì)數(shù)寄存器TMR0寫(xiě)入初值時(shí),計(jì)數(shù)器立即開(kāi)始計(jì) 數(shù). 5）如果分頻比為1:1時(shí),每一個(gè)外部脈沖輸入,TMR0加1, 如果分頻比為1:2時(shí),每?jī)蓚€(gè)外部脈沖輸入,TMR0加 1,6）TMR0的計(jì)數(shù)公式: 計(jì)數(shù)值=分頻比x(28-計(jì)數(shù)初值) 分頻比取值為:2、4、8、16256 7）TMR0的最大計(jì)數(shù)范圍: 計(jì)數(shù)值=256x(28-0)

18、=256x256 =65535,2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1模塊的計(jì)數(shù)器模式 1）當(dāng)TMR1CS=1時(shí),TMR1工作于計(jì)數(shù)器工作方式，時(shí)鐘 來(lái)自外部引腳或自帶的低頻振蕩器。 2）當(dāng)TMR1設(shè)定為計(jì)數(shù)方式時(shí)，在其開(kāi)始自增前，必須 有一個(gè)下降沿。當(dāng)TMR1隨著外部觸發(fā)信號(hào)遞增時(shí)， 發(fā)生在上升沿。如圖所示：,3）TMR1的計(jì)數(shù)公式: 計(jì)數(shù)值=分頻比x(216-計(jì)數(shù)初值) 分頻比取值為:1、2、4、8 4）TMR0的最大計(jì)數(shù)范圍: 計(jì)數(shù)值=8x(216-0) =8x65535 =524280,5）計(jì)數(shù)器TMR1的應(yīng)用舉例頻率計(jì),本章小節(jié) 1、熟悉PIC16F87X單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能 PIC16F87X單片機(jī)有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊，它們的共同點(diǎn)是其核心部分都是一個(gè)由時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)，按遞增方式累加