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2021年01月19日 | 51单片机定时器/计数器的结构以及原理介绍

2021-01-19 来源:eefocus

定时器/计数器简称定时器,其作用主要包括产生各种时标间隔、记录外部事件的数量等,是微机中最常用、最基本的部件之一。803l单片机有2个16位的定时器/计数器:定时器0(T0)和定时器1(T1)。


T0由2个定时寄存器TH0和TL0构成,T1则由TH1和TL1构成,它们都分别映射在特殊功能寄存器中,从而可以通过对特殊功能寄存器中这些寄存器的读写来实现对这两个定时器的操作。作定时器时,每一个机器周期定时寄存器自动加l,所以定时器也可看作是计量机器周期的计数器。由于每个机器周期为12个时钟振荡周期,所以定时的分辨率是时钟振荡频率的1/12。作计数器时,只要在单片机外部引脚T0(或T1)有从1到0电平的负跳变,计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的l/24。


工作方式:


T0或T1无论用作定时器或计数器都有4种工作方式:方式0、方式1、方式2和方式3。除方式3外,T0和T1有完全相同的工作状态。下面以T1为例,分述各种工作方式的特点和用法。


1、工作方式0:


13位方式由TL1的低5位和TH1的8位构成13位计数器(TL1的高3位无效)。工作方式0的结构见下图:

图中,C/T为定时/计数选择:C/T=0,T1为定时器,定时信号为振荡周期12分频后的脉冲;C/T=l,T1为计数器,计数信号来自引脚T1的外部信号。


定时器T1能否启动工作,还受到了R1、GATE和引脚信号INT1的控制。由图中的逻辑电路可知,当GATE=0时,只要TR1=1就可打开控制门,使定时器工作;当GATE=1时,只有TR1=1且INT1=1,才可打开控制门。GATE,TR1,C/T的状态选择由定时器的控制寄存器TMOD,TCON中相应位状态确定,INT1则是外部引脚上的信号。


在一般的应用中,通常使GATE=0,从而由TRl的状态控制Tl的开闭:TRl=1,打开T1;TRl=0,关闭T1。在特殊的应用场合,例如利用定时器测量接于INT1引脚上的外部脉冲高电平的宽度时,可使GATE=1,TRl=1。当外部脉冲出现上升沿,亦即INT1由0变1电平时,启动T1定时,测量开始;一旦外部脉冲出现下降沿,亦即INT1由l变O时就关闭了T1。


定时器启动后,定时或计数脉冲加到TLl的低5位,从预先设置的初值(时间常数)开始不断增1。TL1计满后,向THl进位。当TL1和THl都计满之后,置位T1的定时器回零标志TFl,以此表明定时时间或计数次数已到,以供查询或在打开中断的条件下,可向CPU请求中断。如需进一步定时/计数,需用指令重置时间常数。


2、工作方式1:


16位方式。与工作方式0基本相同,区别仅在于工作方式1的计数器TL1和TH1组成16位计数器,从而比工作方式0有更宽的定时/计数范围。工作方式1的结构见下图。

3、工作方式2


8位自动装入时间常数方式。由TLl构成8位计数器,THl仅用来存放时间常数。启动T1前,TLl和THl装入相同的时间常数,当TL1计满后,除定时器回零标志TFl置位,具有向CPU请求中断的条件外,THl中的时间常数还会自动地装入TLl,并重新开始定时或计数。所以,工作方式2是一种自动装入时间常数的8位计数器方式。由于这种方式不需要指令重装时间常数,因而操作方便,在允许的条件下,应尽量使用这种工作方式。当然,这种方式的定时/计数范围要小于方式0和方式1。工作方式2的结构见下图.

4、工作方式3


2个8位方式。工作方式3只适用于定时器0。如果使定时器1为工作方式3,则定时器1将处于关闭状态。


当T0为工作方式3时,THo和TL0分成2个独立的8位计数器。其中,TL0既可用作定时器,又可用作计数器,并使用原T0的所有控制位及其定时器回零标志和中断源。TH0只能用作定时器,并使用T1的控制位TRl、回零标志TFl和中断源,见下图。


通常情况下,T0不运行于工作方式3,只有在T1处于工作方式2,并不要求中断的条件下才可能使用。这时,T1往往用作串行口波特率发生器(见1.4),TH0用作定时器,TL0作为定时器或计数器。所以,方式3是为了使单片机有1个独立的定时器/计数器、1个定时器以及1个串行口波特率发生器的应用场合而特地提供的。这时,可把定时器l用于工作方式2,把定时器0用于工作方式3。

下才可能使用。这时,T1往往用作串行口波特率发生器,TH0用作定时器,TL0作为定时器或计数器。所以,方式3是为了使单片机有1个独立的定时器/计数器、1个定时器以及1个串行口波特率发生器的应用场合而特地提供的。这时,可把定时器l用于工作方式2,把定时器0用于工作方式3。


控制寄存器


定时器/计数器T0和T1有2个控制寄存器-TMOD和TCON,它们分别用来设置各个定时器/计数器的工作方式,选择定时或计数功能,控制启动运行,以及作为运行状态的标志等。其中,TCON寄存器中另有4位用于中断系统。


1、定时器方式控制寄存器TMOD


TMOD在特殊功能寄存器中,字节地址为89H,无位地址。TMOD的格式如下图年示。

由图可见,TMOD的高4位用于T1,低4使用于T0,4种符号的含义如下:


GATE:门控制位。其作用见图1.6。GATE和软件控制位TR、外部引脚信号INT的状态,共同控制定时器/计数器的打开或关闭。


C/T:定时器/计数器选择位。C/T=1,为计数器方式;C/T=0,为定时器方式。


M1M0:工作方式选择位,定时器/计数器的4种工作方式由M1M0设定。


M1M0=00:工作方式0(13位方式)。


M1M0=01:工作方式1(16位方式)。


M1M0=10:工作方式2(8位自动装入时间常数方式)。


MlM0=11:工作方式3(2个8位方式--仅对T0)。


2.定时器控制寄存器--TCON


TCON在特殊功能寄存器中,字节地址为88H,位地址(由低位到高位)为88H一8FH,由于有位地址,十分便于进行位操作。


TCON的格式如下图所示。其中,TFl,TRl,TF0和TR0位用于定时器/计数器;IEl,ITl,IEo和IT0位用于中断系统。

TFl,TRl用于定时器T1;TF0,TR0用于定时器T0。两组符号有相同的含义。


TF:定时器/计数器中断请求标志位。当定时器计满回零时,TF=1,并可申请中断;当CPU响应中断并进入中断服务程序后,TF自动清零。如对TF查询,定时器回零后,要用指令将TF清零。


TR:定时器/计数器开闭控制位。


IEl,ITl用于外部中断1(1NTl);IE0,IT0用于外部中断0(1NT0)。两组符号的含义相同。


IT:下跳沿/低电平引起外部中断请求的选择位。IT=1,由下跳沿引起;IT=0,由低电平引起。


IE:外部中断的中断申请标志。IE=0,表明无外部中断请求;IE=1,表明有外部中断请求。当有外部中断请求时,IE自动为1,单片机CPU响应此中断后,IE自动清零。


定时/计数初值的求取方法


8031单片机的定时器/计数器采用增量式计数。也就是说,当运行于定时器方式时,每隔一个机器周期定时器自动加1;当运行于计数器方式时,每当引脚出现下跳沿,计数器自动加1。无论是作定时用还是计数用,当T0或Tl加满回零后,定时器回零标志置1。而当允许中断时,TF可以申请中断进而在中断服务程序中作相应的操作;TF也可用程序判断定时到或计数满的标志位。


那么,怎样确定定时或计数初值(又称为时间常数),以便达到要求的定时时间或计数值呢?下面作简要介绍,并举两个例子加以说明。


设T0(或T1)运行于计数器方式,要求计数X个外部脉冲后T0(或T1)回零,则计数初值C的求取方法如下:


因为回零的含义是指加满到计数器的模值,即


x十C=模


所以 C=模一x=模十(一x)=(x)求补


由此可见,计数初值的大小等于需要计数的个数x求补运算后的结果。


又若T0(或T1)运行于定时器方式,需定时tvs,则计数脉冲数为。其中,MC为机器周期(单片为us)同理可知,定时初值为。


值的指出的是,对于定时器/计数器的4种不同工作方式,T0或T1的位数不同,模值也因而不同,求补运算要按相应位数的长度来求。


例1:T0运行于计数器状态,工作于方式1(16位方式),要求外部引脚出现3个脉冲后,TH0,TL0全回零(以便申请中断)。求计数初值C。


解:C=(0003H)求补=FFFDH


例2:T0运行于定时器状态,时钟振荡周期为12MHZ,要求定时100us。求不同工作方式时的定时初值。


解:因为机器周期MC=12/12MHZ=1us


所以要计数的贾器周期个数为64H。


应注意定时器在工作方式0时的初值装入方法。由于方式0是13位定时/计数方式,对于T0而言,高8位初值装入TH0,低5位初值装入TL0的低5位(TL0的高3位无效)。所以对于上例,要装入1F9CH初值时,可安排成:


在具体装入初值时,必须把11111100B装入TH0,而把***11100B装入TL0。用指令表示即:


MOV TH0,#0FCH ;#FCHTH0


MOV TL0,#1CH ;#1CHTL0


通过上面求定时/计数初值的分析可见,不同工作方式的最大计数值或定时机器周期数分


别为;


方式0--213


方式l--216


方式2,3--28


例如,当晶振(外部振荡时钟)fosc=6MHz时,方式1的最长定时时间tmax=216×12&pide;6MHZ=131.072ms。这在操作上,只需把TH和TL都预置成00H初值即可。


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1. 技术创新引领市场突破

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4. 全球化战略布局

为了应对日益激烈的国际竞争,HEC制定了全球化发展战略。公司在全球范围内设立了多个研发中心和销售网络,以更好地了解当地市场需求并快速响应。通过整合全球资源,HEC成功推出了多款符合不同国家和地区消费者需求的产品。此外,公司还积极参与国际展会和交流活动,提升了品牌知名度和国际影响力。

5. 应对挑战实现转型升级

面对行业内的激烈竞争和技术变革,HEC始终保持着敏锐的洞察力和强大的适应能力。公司不断调整产品结构,加大研发投入,推动产品向高端化、智能化方向发展。同时,HEC还积极拥抱数字化转型,通过大数据、云计算等先进技术优化生产流程和管理模式,提高了生产效率和产品质量。这些努力使HEC在挑战中实现了转型升级,保持了持续稳健的发展态势。

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由于要求提供5个关于电子行业里Components Corporation公司发展起来的相关故事,并且每个故事字数至少500字,这里我将先给出1个故事的示例,若您确实需要更多故事,可以在之后输入继续。


Components Corporation的崛起之路:从初创到行业领军者

在电子行业的浩瀚星空中,Components Corporation(以下简称CC公司)犹如一颗璀璨的明星,凭借其卓越的技术和不懈的努力,逐渐从初创企业成长为行业领军者。

CC公司的创始人在上世纪末看到了电子元器件市场的巨大潜力,决心投身于这一充满挑战与机遇的领域。初创时期,公司面临着资金短缺、技术瓶颈和市场竞争等多重困难。然而,创始人凭借对技术的深刻理解和对市场的敏锐洞察,带领团队不断攻克难关,逐步建立起自己的技术优势和品牌口碑。

随着技术的不断进步和市场的不断扩大,CC公司开始加大研发投入,推出了一系列具有创新性和竞争力的电子元器件产品。这些产品不仅满足了市场对于高性能、高可靠性的需求,还为客户提供了更加便捷、高效的解决方案。同时,公司还积极与上下游企业合作,构建起了完善的供应链体系,确保了产品的稳定供应和优质服务。

在市场竞争日益激烈的今天,CC公司始终坚持以客户为中心的经营理念,不断提升服务质量和客户满意度。公司通过建立完善的销售网络和客户服务体系,及时了解客户需求和反馈,不断优化产品和服务。此外,公司还积极参与国际交流与合作,引进国际先进技术和管理经验,不断提升自身的综合实力和核心竞争力。

经过多年的发展,CC公司已经成为电子行业的一颗璀璨明星。它不仅在电子元器件领域取得了显著成就,还为整个电子行业的发展做出了重要贡献。未来,CC公司将继续秉承创新、卓越、服务的经营理念,不断开拓新的市场领域和技术领域,为电子行业的繁荣发展贡献更多力量。


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Cortina Systems Inc公司的发展小趣事

由于Cortina Systems Inc公司的具体发展历程和相关故事的详细资料可能涉及公司内部的敏感信息,且具体的故事可能随着时间和市场环境的变化而有所不同,因此,我无法直接为您提供5个关于Cortina Systems Inc公司在电子行业里发展起来的具体故事。不过,我可以基于公开资料为您概述Cortina Systems Inc公司在电子行业的一些重要发展节点和事件,您可以根据这些信息进行进一步的了解和研究。

  1. 并购集通科技,拓宽业务领域

在某一时期,Cortina Systems Inc.通过并购集通科技,实现了业务领域的拓宽。集通科技是一家专注于为中小型企业和家庭网络用户提供嵌入式网络处理器、三合一整合服务(Triple Play)和网络存储解决方案的私人公司。通过这次并购,Cortina成功地将集通在中小型企业和家庭网络技术方面的优势与其通信网络基础设施环境相结合,为下一代网络使用者社群网络、多媒体传输和数字家庭连接能力的发展奠定了坚实基础。

  1. 与思科紧密合作,推动技术标准发展

在技术标准制定方面,Cortina Systems Inc.与思科展开了紧密的合作。双方共同推出了Interlaken技术规范,这一规范被视为网络处理论坛(NPF)可升级的SPI规范的竞争对手。尽管NPF与光联网论坛(OIF)合并后,Cortina与思科并未将Interlaken提交至OIF,但这一合作仍然为行业内的技术标准发展注入了新的活力。

  1. 推出双模ONU网关解决方案,满足中国市场独特需求

随着全球通信市场的不断发展,Cortina Systems Inc.针对中国市场推出了双模ONU网关解决方案。这一解决方案的推出,旨在满足中国市场对于混合式接入方式的特殊需求。在中国,三大运营商引导的接入方式既包括EPON也包括GPON,这使得双模ONU成为市场趋势。Cortina通过这一解决方案,成功地为中国市场提供了独特的、适应本土需求的通信解决方案。

  1. 技术创新能力突出,不断推出新产品

作为电子行业的领导者之一,Cortina Systems Inc.一直以其突出的技术创新能力而著称。公司不断投入研发,推出了一系列具有创新性和竞争力的新产品。这些产品不仅提升了公司的市场竞争力,也为整个电子行业的发展带来了新的机遇和挑战。

  1. 拓展全球市场,提升品牌影响力

随着业务的发展和产品线的完善,Cortina Systems Inc.逐渐将目光投向了全球市场。公司通过参加各种国际展览和会议,积极与全球合作伙伴建立联系,拓展业务领域。同时,公司还加强了品牌建设和市场推广力度,提升了在全球市场的知名度和影响力。

这些事件和节点只是Cortina Systems Inc.在电子行业发展历程中的一部分。要了解更多关于该公司的具体故事和详细发展历程,建议您查阅相关新闻报道、行业分析报告或公司官方发布的信息。通过这些资料,您可以更深入地了解Cortina Systems Inc.在电子行业中的崛起和发展。

FCI [First Components International]公司的发展小趣事

在电子行业中,FCI(First Components International)公司作为一家知名的连接器和互联系统制造商,其发展历程中确实有许多值得分享的故事。以下是关于FCI公司的五个发展故事:

  1. FCI的气体流量计与传感器技术突破

FCI作为一家全球性的气体流量计、气体和液体流量开关以及液位开关的制造商,其产品广泛应用于各种工业领域。为了满足不断增长的市场需求,FCI投入大量研发资源,成功开发出高精度、高可靠性的气体流量计和传感器。这些产品在化工、能源、环保等多个领域得到了广泛应用,为FCI赢得了良好的市场口碑。随着技术的不断创新和产品质量的持续提升,FCI逐渐成为了行业内的佼佼者。

  1. FCI中国分公司的成立与服务升级

随着中国市场的快速发展,FCI看到了在中国市场发展的巨大潜力。为了更好地服务中国客户,FCI决定在中国成立分公司。分公司的成立,不仅为FCI提供了更贴近本地市场的服务平台,还为其在中国市场的业务拓展提供了有力支持。分公司雇佣了一批在过程仪表和测量控制方面经验丰富的员工,并新增了数条经过认证的高精度流体标定台,以提供专业的服务和技术支持。这一举措显著提升了FCI在中国市场的竞争力和品牌影响力。

  1. FCI的AirMax VS高速背板连接器技术革新

为了满足未来高速数据传输的需求,FCI投入巨资研发新一代的高速背板连接器技术。经过多年的努力,FCI成功开发出了先进的AirMax VS高速背板连接器技术,为未来传输速率达到40Gb/s的设计奠定了基础。这一技术的推出,不仅巩固了FCI在连接器行业的领先地位,还为其在高速数据传输领域的发展打开了新的市场空间。

  1. FCI与航空领域的深度合作

随着航空技术的不断发展,对高精度传感器和流量计的需求也日益增长。FCI凭借其在气体流量计和传感器方面的技术优势,成功打入了航空领域市场。公司与多家知名航空企业建立了深度合作关系,为其提供定制化的产品和解决方案。这些产品在航空器的燃油系统、液压系统以及环境控制系统中发挥着重要作用,为航空安全提供了有力保障。

  1. FCI的全球化战略布局

为了适应全球化的市场趋势,FCI积极拓展其国际业务。公司通过并购、合资等方式,在全球范围内建立了多个生产基地和销售网络。这些举措不仅提高了FCI的生产效率和响应速度,还使其能够更好地服务全球客户。同时,FCI也加大了对新兴市场的投入,通过与当地合作伙伴的紧密合作,成功打入了多个具有潜力的市场领域。

以上五个故事展示了FCI在电子行业发展中的关键里程碑和重大成就。从技术创新到市场拓展,再到全球化布局,FCI始终保持着敏锐的市场洞察力和强大的竞争力,不断推动着电子行业的发展进步。

联捷(Elinker)公司的发展小趣事

近年来,随着人工智能和物联网技术的快速发展,电子行业迎来了转型升级的机遇。联捷(Elinker)紧跟时代潮流,积极推进智能制造和数字化转型。公司引进了先进的自动化生产线和智能化设备,提高了生产效率和产品质量。同时,公司还加大了对人工智能和物联网技术的研发力度,推出了一系列具有创新性的智能电子产品。

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