第六章-定时器／计数器TMR0幻灯片
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第4章 定时器／计数器
主要特点：
1. 定时器/计数器模块是大部分单片机都内置的一 项重要功能
2. 定时器/计数器的的核心模块为计数累计功能， 通常是由时钟脉冲来驱动。
3. 核心功能为： 4. 当对内部标准时钟累计计数时，用作定时器。 5. 当对外部脉冲累计计数时，用作计数器。
1
一般适用于以下不同的应用场合：
1. 对外部事件计数：单片机对其端口引脚上输入的由外部 事件产生的触发信号进行准确地计数，依据计数结果来 控制完成相应的动作；
2. 对内部产生定时信息或定时中断； 3. 输出定时信号：或从单片机I/O引脚上向外部输出一系
列符合一定时规范的方波信号。 4. 检测信号:从单片机I/O引脚上，检测外部电路输入的一
. . . .
BCLIF BCLIE
INTF
INTE
+
RBIF
RBIE
+ PEIE
11个外围模块的中断
Wake-up (if in SLEEP)
总结，请求能够 传达到CPU的条 件：模块功能完 成的标志，模块 使能，外围使能， 总使能； 8
预分频参数选择
PS2 PS1 PS0 000 001 010 011 100 101 110 111
了解即可： 计数脉冲和指令周期的同步：单片机将对TOCKI引脚在1个
指令周期内做2次等间隔的判读来判断是否有计数有效沿 出现，如果一次为高另一次为低，则表明出现了一个脉冲 沿跳变，如果此跳变符合T0SE跳变沿的设置，TMR0的值 就加一。所以，外部输入信号必须保证2次跳变之间的间 隔至少维持2个振荡周期的宽度(1个指令周期=4个振荡周 期)，再另外加多20ns的内部电路延时。
8位数据总线
TMR0寄存器
5 6
溢出时置 中断T0IF
图5图-56-简1 化TMRT0M功R能0原的理功图能原理图 参看168页 跳变触发计数
5
累加计数器的工作过程
8位TMR0累加计数器工作总是在送入初始值(称为时间常 数)以后，启动计数，推迟2个指令周期，在初始值的基础 上，对脉冲跳变触发产生计数，直到计数寄存器TMR0计 满到FFH再加1，TMR0恢复到0，产生溢出和溢出标志 T0IF。如果是中断使能T0IE开启的情况下，T0IF就能引 发中断。
（5） 当使用内部触发信号，即指令周期作为时钟信号源时， 模块TMR0工作于定时方式，触发方式为固定上升沿触发有 效。在计数器溢出时，相应的溢出中断标志T01F自动置位， 并可产生溢出中断。
（6）当使用外部时钟信号源时，模块TMR0工作于计数方式， 触发方式可由程序设置位上升沿触发或下降触发有效。在计 数器溢出时，也可产生溢出中断。
TMR0具有以下硬件结构特点总结
（1）TMR0是一个8位宽的由时钟信号上升沿触发的循环累加 计数寄存器。
（2）有一个专用的外部触发信号输入端（T0CKI）。 （3） TMR0也是一个在文件寄存器区域内统一编址的寄存器，
地址为01H或101H，用户用软件方式可直接读/写计数器 的内容。 （4） 具有一个软件可编程的8位预分频器。
PSA
PS2
PS1
PS0
REG
中断控 制寄存
器 INTCON
0BH/8BH /
10B/H/1 8BH
GI E
PEIE
T0IE
INTE
RBIE
T0IF
INTF
RBIF
端口RA 方向寄
存器 TRISA
85H
— —
——
TRIS A5
TRIS A4
TRIS A3
TRIS A2
TRIS A1
TRIS A0
11
12
分析TMR0两种工作模式的特点
设置定时模式特点： 计数触发信号来源于系统时钟，即为内部的指令周期信号。
定时的长短主要取决于3种因素。 一是初始时间常数，其数值设置越小，定时越长，最大定时
为256个触发脉冲周期。
二是系统振荡频率，PIC单片机时钟振荡频率的范围为0～20 MHz，频率越高，计数信号为指令周期就越短，相同条 件下的定时时间就越短。假定时钟振荡频率为4 MHz，指 令周期为1µs，那么如果不考虑其他因素，理论上TMR0固 有定时时间最短为1µs，而最长为256µs。
10
与TMR0模块相关的寄存器
寄存器 的名称 和符号
寄存器 地址
寄存器内容
Bi t7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
定时器/ 计数器 TMR0
01H/101 H
Fra Baidu bibliotek
8位累加计数寄存器
3个开关设置
选项寄
存器 OPTION_
81H/181 H
RB PU
INTE DG
T0CS
T0SE
三是预分频器，是对指令周期信号进行按比例分频，可在一 定范围内大幅调整定时的长短，分频比越大，定时越长。
13
设置计数模式特点： 计数模式，计数触发信号来源于I／O端口RA ／ T0CKI信
号。
只有处于计数模式下，跳变沿选择TOSE位才有效
对T0CKI信号，既可以是标准的脉冲信号(周期脉冲信号)， 也可以是无规则的时序脉冲信号。因此，计数和定时不同， TMR0计数的长短一般不能确定定时的长短。
TMR0恢复到0后， 将继续自动对跳变触发产生计数加1, TMR0的计数始终不会停，称为循环计数。
6
定时器/计数器TMR0模块的电路结构和工作原理
7
中断逻辑
EEIF EEIE
3个基本（内核）中断
GIE
Interrupt to CPU
ADIF ADIE
T0IF T0IE
RCIF RCIE
TXIF TXIE
4
TMR0模块简化原理图（熟练掌握）
指令周期
fosc/4
0
RA4/T0CK1
+
1
2
T0SE
脉冲沿选择
T0CS 脉冲源选择
1
多选开关
看门狗用
1
TMR0用
分频 输出
预分频器 0
计数脉冲和 内部指令周 期同步过程
2个指令 周期延时
4
3
PS2,PS1,PS0
PSA
预分频值设置 预分频器指定
累加计数 寄存器
系列方波信号的脉宽、周期或频率;
2
二进制异步加法计数器
由于D端 接Q非， 所以触发 器每次跳 变都反向 相翻转
3
分频器电路
Q3
1:8
T' Q
Q
Q2
1:4
T' Q
Q
Q1
1:2
T' Q
Q
1:1
Clock 时钟输入
CP
分频器电路T1CKPS1:T1CKPS0
图9.3 可编程预分频器等效电路
输出
FQ1=1/2 FCP FQ2=1/4 FCP FQ3=1/8 FCP
TMR0比率 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32 1:64
1:128 1:256
WDT比率 1:1 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32 1:64
1:128
9
2 与定时器／计数器TMR0模块相关的寄存器
➢ 定时器/计数器 TMR0 ➢ 选项寄存器OPTION_REG ➢ 中断控制寄存器INTCON ➢ 端口RA方向控制寄存器TRISA
主要特点：
1. 定时器/计数器模块是大部分单片机都内置的一 项重要功能
2. 定时器/计数器的的核心模块为计数累计功能， 通常是由时钟脉冲来驱动。
3. 核心功能为： 4. 当对内部标准时钟累计计数时，用作定时器。 5. 当对外部脉冲累计计数时，用作计数器。
1
一般适用于以下不同的应用场合：
1. 对外部事件计数：单片机对其端口引脚上输入的由外部 事件产生的触发信号进行准确地计数，依据计数结果来 控制完成相应的动作；
2. 对内部产生定时信息或定时中断； 3. 输出定时信号：或从单片机I/O引脚上向外部输出一系
列符合一定时规范的方波信号。 4. 检测信号:从单片机I/O引脚上，检测外部电路输入的一
. . . .
BCLIF BCLIE
INTF
INTE
+
RBIF
RBIE
+ PEIE
11个外围模块的中断
Wake-up (if in SLEEP)
总结，请求能够 传达到CPU的条 件：模块功能完 成的标志，模块 使能，外围使能， 总使能； 8
预分频参数选择
PS2 PS1 PS0 000 001 010 011 100 101 110 111
了解即可： 计数脉冲和指令周期的同步：单片机将对TOCKI引脚在1个
指令周期内做2次等间隔的判读来判断是否有计数有效沿 出现，如果一次为高另一次为低，则表明出现了一个脉冲 沿跳变，如果此跳变符合T0SE跳变沿的设置，TMR0的值 就加一。所以，外部输入信号必须保证2次跳变之间的间 隔至少维持2个振荡周期的宽度(1个指令周期=4个振荡周 期)，再另外加多20ns的内部电路延时。
8位数据总线
TMR0寄存器
5 6
溢出时置 中断T0IF
图5图-56-简1 化TMRT0M功R能0原的理功图能原理图 参看168页 跳变触发计数
5
累加计数器的工作过程
8位TMR0累加计数器工作总是在送入初始值(称为时间常 数)以后，启动计数，推迟2个指令周期，在初始值的基础 上，对脉冲跳变触发产生计数，直到计数寄存器TMR0计 满到FFH再加1，TMR0恢复到0，产生溢出和溢出标志 T0IF。如果是中断使能T0IE开启的情况下，T0IF就能引 发中断。
（5） 当使用内部触发信号，即指令周期作为时钟信号源时， 模块TMR0工作于定时方式，触发方式为固定上升沿触发有 效。在计数器溢出时，相应的溢出中断标志T01F自动置位， 并可产生溢出中断。
（6）当使用外部时钟信号源时，模块TMR0工作于计数方式， 触发方式可由程序设置位上升沿触发或下降触发有效。在计 数器溢出时，也可产生溢出中断。
TMR0具有以下硬件结构特点总结
（1）TMR0是一个8位宽的由时钟信号上升沿触发的循环累加 计数寄存器。
（2）有一个专用的外部触发信号输入端（T0CKI）。 （3） TMR0也是一个在文件寄存器区域内统一编址的寄存器，
地址为01H或101H，用户用软件方式可直接读/写计数器 的内容。 （4） 具有一个软件可编程的8位预分频器。
PSA
PS2
PS1
PS0
REG
中断控 制寄存
器 INTCON
0BH/8BH /
10B/H/1 8BH
GI E
PEIE
T0IE
INTE
RBIE
T0IF
INTF
RBIF
端口RA 方向寄
存器 TRISA
85H
— —
——
TRIS A5
TRIS A4
TRIS A3
TRIS A2
TRIS A1
TRIS A0
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12
分析TMR0两种工作模式的特点
设置定时模式特点： 计数触发信号来源于系统时钟，即为内部的指令周期信号。
定时的长短主要取决于3种因素。 一是初始时间常数，其数值设置越小，定时越长，最大定时
为256个触发脉冲周期。
二是系统振荡频率，PIC单片机时钟振荡频率的范围为0～20 MHz，频率越高，计数信号为指令周期就越短，相同条 件下的定时时间就越短。假定时钟振荡频率为4 MHz，指 令周期为1µs，那么如果不考虑其他因素，理论上TMR0固 有定时时间最短为1µs，而最长为256µs。
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与TMR0模块相关的寄存器
寄存器 的名称 和符号
寄存器 地址
寄存器内容
Bi t7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
定时器/ 计数器 TMR0
01H/101 H
Fra Baidu bibliotek
8位累加计数寄存器
3个开关设置
选项寄
存器 OPTION_
81H/181 H
RB PU
INTE DG
T0CS
T0SE
三是预分频器，是对指令周期信号进行按比例分频，可在一 定范围内大幅调整定时的长短，分频比越大，定时越长。
13
设置计数模式特点： 计数模式，计数触发信号来源于I／O端口RA ／ T0CKI信
号。
只有处于计数模式下，跳变沿选择TOSE位才有效
对T0CKI信号，既可以是标准的脉冲信号(周期脉冲信号)， 也可以是无规则的时序脉冲信号。因此，计数和定时不同， TMR0计数的长短一般不能确定定时的长短。
TMR0恢复到0后， 将继续自动对跳变触发产生计数加1, TMR0的计数始终不会停，称为循环计数。
6
定时器/计数器TMR0模块的电路结构和工作原理
7
中断逻辑
EEIF EEIE
3个基本（内核）中断
GIE
Interrupt to CPU
ADIF ADIE
T0IF T0IE
RCIF RCIE
TXIF TXIE
4
TMR0模块简化原理图（熟练掌握）
指令周期
fosc/4
0
RA4/T0CK1
+
1
2
T0SE
脉冲沿选择
T0CS 脉冲源选择
1
多选开关
看门狗用
1
TMR0用
分频 输出
预分频器 0
计数脉冲和 内部指令周 期同步过程
2个指令 周期延时
4
3
PS2,PS1,PS0
PSA
预分频值设置 预分频器指定
累加计数 寄存器
系列方波信号的脉宽、周期或频率;
2
二进制异步加法计数器
由于D端 接Q非， 所以触发 器每次跳 变都反向 相翻转
3
分频器电路
Q3
1:8
T' Q
Q
Q2
1:4
T' Q
Q
Q1
1:2
T' Q
Q
1:1
Clock 时钟输入
CP
分频器电路T1CKPS1:T1CKPS0
图9.3 可编程预分频器等效电路
输出
FQ1=1/2 FCP FQ2=1/4 FCP FQ3=1/8 FCP
TMR0比率 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32 1:64
1:128 1:256
WDT比率 1:1 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32 1:64
1:128
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2 与定时器／计数器TMR0模块相关的寄存器
➢ 定时器/计数器 TMR0 ➢ 选项寄存器OPTION_REG ➢ 中断控制寄存器INTCON ➢ 端口RA方向控制寄存器TRISA