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MICROCONTROLADORES
Timer/Contadores Timer/Contadores
Los Los Temporizadores/Contadores Temporizadores/Contadores
Carlos E. Canto Quintal
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Los Timers/Contadores 9El 80C51 tiene dos registros de Timers/ Timers/Contadore de 16 bits : El Timer0 y el Timer 1.
9Se pueden configurar para operar ya sea como Timers o como contadores de eventos.
TIMER PUEDE CONTAR EVENTOS O TEMPORIZAR
Carlos E. Canto Quintal
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Carlos E. Canto Quintal
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Modelo de la operación de los Timers 0 y 1 del 80C51
fxtal
fosc= fxtal Xtal1 Xtal1 Xtal2 Xtal2
Oscilador Oscilador interno interno
fxtal / 12
::12 12 C/T=0 timer
Conteo inicial Conteo inicial
CONTADOR CONTADOR CLK
OVF
C/T=1 contador
TF0 TF0
Tx Tx Genera Genera Interrupción Interrupción
GATE GATE
CC/ /TT
TRx TRx
INTx INTx
Carlos E. Canto Quintal
EL TIMER
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Configuración de Timer Funcionando como Timer, el registro es incrementado cada ciclo de de máquina, por lo tanto se puede pensar que opera como un contador de ciclos de má máquina . Ya que un ciclo de má máquina consta de 12 periodos del oscilador, la rapidez de conteo es de 1/12 la frecuencia del oscilador. Conteo Conteoinicial inicial
Oscilador Oscilador interno interno
:: 12 12
Contador Contador programable programable
TF0 TF0
fxtal = 12 MHz
fosc= fxtal = 12 MHz
fxtal / 12= 1 MHhz
1µseg
Facultad de Ciencias/UASLP
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M.I. Carlos Canto Quintal
Timer/Contadores Timer/Contadores
Modelo de los Timer 0 y 1
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Timer 0-1, Registro de control TMOD
GATE GATE=1, el TIMER x está habilitado solamente cuando su patilla de entrada INTx está a ‘1’ y el bit TRx del registro TCON está a ‘1’
GATE = 0, el TIMER x está habilitado si TRx está a 1. C/T Permite la selección de la función TIMER: C/T = 0, el TIMER actúa como TEMPORIZADOR C/T = 1, el TIMER actúa como CONTADOR de los eventos presentes en la patilla de entrada Tx. Carlos E. Canto Quintal
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Timer 0-1,TMOD – Modos de funcionamiento
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Timer 0-1, Registro de control TCON
TF1: Indicador de desbordamiento del TIMER 1. Puesto a 1 automáticamente cuando el contador llega a 0. Si la interrupción correspondiente está permitida, este indicador automáticamente se vuelve a poner a 0 cuando se ejecuta la subrutina de interrupción Si se utiliza por sondeo hay que borrar el flag manualmente TR1: Bit de arranque del TIMER 1. Se debe poner a 1 por software para permitir la cuenta en el TIMER y a 0 para detenerla TF0: Indicador de desbordamiento del TIMER 0 . Mismo funcionamiento que TF1 TR0: Bit de arranque del TIMER 0. Mismo funcionamiento que TR1 Carlos E. Canto Quintal
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Timer/Contadores Timer/Contadores
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Timer 0-1,Modo 0: Contador de 13 bits
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Timer 0-1,Modo 1: Contador de 16 bits
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Ejemplo del uso del Timer en modo 1 : Se desea conseguir un retardo de 50 msegs con un Timer del 80C51 Inicio Iniciode deconteo conteo
Para Paragenerar generarun unretardo retardode de50 50 msegs con un cristal de 12 msegs con un cristal de 12Mhz Mhz se serequiere requierecontar contar50,000 50,000 pulsos de reloj (ciclos pulsos de reloj (ciclosde de máquina) máquina)
65,536-50,000=15,536 65,536-50,000=15,536
Reset
Tx=15,536
T=50,000
Tmax=65,536 Cada ciclo de máquina es igual a 1µsegundo tal que: 50 msegs=1µsegundo X 50,000 Carlos E. Canto Quintal
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Obtención del Valor Inicial del timer para conseguir el conteo de 50,000 pulsos (ciclos de máquina)
15, 15, 536/256=60.6875 536/256=60.6875 60*256=15360 60*256=15360 15536-15360=176 15536-15360=176 TH0=176
TH0=60
00 00
11 11 11 11
00 00
11 00 11 11 00 00 00 00
Timer T0=15,536
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Timer 0-1,Modo 2: Contador de 8 bits con recarga
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FUNCIONALIDAD MODO 2 Generar interrupciones periódicas de periodo:
– Frecuencia Máxima. Cargando en THx=0xFF
– Frecuencia Mínima. Cargando en THx=0x00
Generar la frecuencia de reloj para las comunicaciones serie asíncronas
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Timer 1, Generador de frecuencia de comunicación serie Configuración TMOD
Frecuencias comunicación normalizadas
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Timer 0 y 1. Modo 3
Si se configura el timer 1 en modo 3 este contador detiene su cuenta; tiene un efecto equivalente a poner TR1= 0 en los modos 0, 1 o
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FUNCIONAMIENTO DEL MODO 3 Al configurar el timer 0 en modo 3, se convierte en dos timers: – TL0: temporizador o contador de eventos de 8 bits, se pone en funcionamiento con TR0. Cuando se produce el desbordamiento activa TF0 – TH0: temporizador de 8 bits, se pone en funcionamiento con TR1. Cuando se produce el desbordamiento se activa TF1. Estos bits (TR1 y TF1) dejan de
estar asociados al Timer 1 Cuando el timer 0 funciona en modo 3, el Timer 1 puede configurarse como temporizador o contador en uno de los modos: 0, 1 o 2, estando siempre funcionando y sin indicador de desbordamiento; para pararlo hay que configurarlo también en modo 3. El timer 1 se puede emplear, por ejemplo, para generar la frecuencia de funcionamiento del dispositivo de comunicaciones serie (UART)
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EL TIMER
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Ejemplo: programa el timer0 para que genere una onda cuadrada de aproximadamente 500hz
+5 V
Frecuencia = 500Hz
1ms
P1.0 P1.0
fxtal = 12 MHz
8031 8031 1ms (1/8) 74LS244 2ms
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EL TIMER
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CONTEO INICIAL=FFFFH-CONTEO DESEADO+1
0000h
CONTEO DESEADO=1000=03E8H POR LO TANTO EL CONTEO INICIAL SERÁ: FFFFH-03E8H=FC17H+1=FC18H
Se desea que cuando el contador rebase su conteo final FFFFh, no regrese a ceros sino que se recargue con el valor de conteo inicial FC18h
Carga Cargade de Conteo Conteo inicial inicial
Para Paratimer timer TR0=0 TR0=0
SI TF0=1 llama a RSI
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TF0=0
Alcanzó Alcanzó Conteo Conteo final final
FC18H
Arranca Arrancatimer timer TR0=1 TR0=1
Conteo inicial
1000 pulsos contados
FFFFh
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EL TIMER
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Diagrama de flujo para el programa del ejemplo del Timer Apagar LED en P1.0 Apagar LED en P1.0
Rutina Rutinade deservicio servicio del Timer0 del Timer0
TF0 TF0 se se hace hace 00 automáticamente automáticamente
Habilita interrupción Habilita interrupción de Timer0 de Timer0
Parar Pararconteo conteo
Selección Modo Selección Modo De operación del Timer0 De operación del Timer0
Complementa ComplementaP1.0 P1.0
Cargar conteo inicial Cargar conteo inicial en TH0 y TL0 en TH0 y TL0
Cargar Cargarconteo conteoinicial inicial en TH0 en TH0yyTL0 TL0
Arranca Timer0 Arranca Timer0
Arranca ArrancaTimer0 Timer0
Espera fin de conteo Espera fin de conteo
Retorna Retorna
Es TF0=1 Es TF0=1 ? ?
No
Call CallRutina Rutinade deservicio servicio del Timer del Timer00
El ElMicro Microrealiza realiza esta estaparte parte automáticamente automáticamente M.I. Carlos Canto Quintal
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Timer/Contadores Timer/Contadores
Configuración como Contador de eventos externos La Laseñal señalde de reloj reloj proviene provienede de algún algúnsensor sensor del delevento evento
Conteo inicial Conteo inicial
CONTADOR CONTADOR CLK
OVF
TF0 TF0
contador Tx Tx Genera Genera Interrupción Interrupción
GATE GATE
CC/ /T=1 T=1
TRx TRx
INTx INTx
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Configuración como Contador de eventos externos En esta función , la entrada externa T0 ó T1, es monitoreada durante S5P2 de cada ciclo de máquina. Cuando la muestra presenta un alto en un ciclo y bajo en el siguiente el conteo es incrementado. El valor de la nueva cuenta aparece en el registro durante S3P1 del ciclo siguiente en donde fue detectada la transición. Ya que se requieren 2 ciclos de máquina (24 periodos del oscilador) para detectar una transición de 1 a 0 , la velocidad máxima de conteo es de 1/24 la frecuencia del oscilador . No hay restricciones en el ciclo de trabajo de la señal de entrada externa , pero se debe asegurar que un nivel dado se debe muestrear al menos una vez en antes de que cambie , deberá sostenerse por al menos un ciclo completo CLK
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
T0
2 ciclos de máquina= 24 ciclos de reloj Carlos E. Canto Quintal
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¿ Qué es exactamente un evento ? Es importante notar que el 80C51 checa la línea P3.4 en cada ciclo de máquina (12 ciclos de reloj). Esto significa que si P3.4 es bajo, va a alto y regresa a bajo en 6 ciclos de reloj es probable que no sea detectado por el 80C51. Esto también significa que el Contador de eventos del 80C51 solamente es capaz de contar eventos que ocurren a una velocidad máxima de 1/24 avo la velocidad de la frecuencia del cristal. Tal que , si la frecuencia del cristal es 12 Mhz se podría contar un máximo de 500,000 eventos por segundo (12Mhz*1/24=500,000). Si el evento a contar ocurre a más de 500,000 veces por segundo el 80C51 no será capaz de contarlo con exactitud.
Carlos E. Canto Quintal
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Ejemplo: Determinación de volúmen de táfico vehicular Supongamos que tenemos un sensor colocado en el camino, que enviará un pulso cada vez que un carro pasa por encima de él. Ésto podría ser usado para determinar el voúmen de tráfico del camino. Podríamos conectar este sensor a una de las líneas de E/S del 80C51 y monitorearla constantemente, detectando cuando el pulso es alto y entonces incrementar nuestro contador cuando regresa al estado bajo. Esta técnica de sondeo no es complicada pero si ineficiente, supongamos que el sensor está en P1.0 nuestro programa podría ser:
JNB P1.0,$ ;si un carro no ha levantado la señal, se queda esperando JB P1.0,$ ;La línea es alta lo cual significa que el carro está sobre el sensor justo ahora INC COUNTER ;El carro ha pasado completamente, entoces lo contamos
Carlos E. Canto Quintal
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Lo que el Timer realmente cuenta, hablando a nivel eléctrico, son las transiciones de 1 a 0 de la línea P3.4. Esto significa que cuando un carro primero pasa por encima del sensor, ésto pondrá la entrada a una condición alta (“1”). En este momento el 80C51 no contará nada ya que la transición fue de 0 a 1, pero cuando el carro ya haya pasado el sensor regresará a su estado bajo (“0“) . Ésta ya es una transición de 1 a 0 y en ese instante el contador será incrementado en 1.
Carlos E. Canto Quintal
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PROBLEMA DE TAREA:
Implemente un programa para contar el número de autos que pasan en un minuto por encima de un sensor de volumen de tránsito
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Ejemplo: Medición de la duración de un Pulso Con un sistema basado en el 80C51, se desea medir la duració duración de un pulso a nivel alto que se produce en la señ señal “pulso” pulso” tal y como se muestra en la figura. Supondremos que el microcontrolador tiene una señ señal de reloj de 12MHz. Indique qué qué recursos del 80C51 utilizarí utilizaría para realizar esta aplicació aplicación y có cómo conectarí conectaría las señ señales del sistema.
Pulso
Tiempo a medir
Carlos E. Canto Quintal
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Ejemplo: Medición de la duración de un Pulso
Fxtal=12Mhz
fosc= fxtal Xtal1 Xtal1 Xtal2 Xtal2
Pulso
Oscilador Oscilador interno interno
::12 12
fxtal / 12
C/T=0 timer
Tiempo a medir
GATE=1 GATE=1
Conteo inicial Conteo inicial
CONTADOR CONTADOR CLK OVF
CC/ /T=0 T=0
TF0 TF0
Genera Genera Interrupción Interrupción
TRx=1 TRx=1
INTx INTx
Configuarció Configuarción del Timer para arrancarse por hardware ,al inicio del pulso y pararse pararse al final del mismo
Carlos E. Canto Quintal
Controlling the Brightness of an LED Pulse Width Modulation
TIMER_0_INTERRUPT: • JB F0, HIGH_DONE LOW_DONE: • SETB F0 • SETB P1.0 • MOV TH0, R7 • CLR TF0 • RETI HIGH_DONE: • CLR F0 • CLR P1.0 • MOV A, #FFH • CLR C • SUBB A, R7 • MOV TH0, A • CLR TF0 • RETI
; If F0 is set then we just finished the high section of the ; cycle so Jump to HIGH_DONE ; Make F0=1 to indicate start of high section ; Turn off LED ; Load high byte of timer with R7 (our pulse width control value) ; Clear the Timer 0 interrupt flag ; Return from Interrupt to where the program came from ; Make F0=0 to indicate start of low section ; Turn on LED ; Move FFH (255) to A ; Clear C (the carry bit) so it does not affect the subtraction ; Subtract R7 from A. A = 255 - R7. ; so the value loaded into TH0 + R7 = 255 ; Clear the Timer 0 interrupt flag ; Return from Interrupt to where the program came from
•
The basic idea of the routine is fairly simple. First it checks to see if it just finished thigh or tlow.
•
If it was thigh then it jumps to HIGH_DONE and prepares for the tlow period. We set F0 to 0 to indicate we are timing tlow. Then we turn on the LED. Next we find the value to load into the 8 bit timer register TH0. Timer 0 will count up from there. If it was tlow then we continue through LOW_DONE and set F0 to 1 to indicate we are timing thigh. Then we turn off the LED. Next we load R7 into the 8 bit timer register TH0 and Timer 0 will count up from there.
• •
Main Code The main part of the code does not have to do anything. In this example we just move 01 to R7 for the minimum brightness and then make an infinite loop with
• MOV R7, #001H LOOP: • AJMP LOOP •
; set pulse width control to dim ;go to LOOP
The processor just sits there in an endless loop until the Timer 0 interrupt occurs. Then it goes off and goes through the Timer 0 interrupt routine and returns to the endless loop to wait for the next interrupt. If we had some other processing to do we could put that code in here in place of the endless loop and the processor could actually do something useful while it is waiting for the next interrupt.
•
Using the Timer
•
Now we can load a value into the 8 bit timer register, TH0, and it will run freely until it "overflows". The overflow occurs when it is at its maximum value of 255 and on the next count goes back to 0. This is the same as what would happen to the mileage meter in your car when it reaches all 9s and "flips over" to all 0s. The overflow triggers the Timer 0 interrupt and the processor stops whatever it is doing and goes to the point 0BH in its program. (0BH is the hex value 0B which is the 11th memory location) You can see in the program pwmled2.asm that we have used the ORG command to put a command in the 0BH location that jumps to our Interrupt Service Routine (ISR) for Timer 0. This just means that when the interrupt occurs the processor will go and process some code and then return to what is was doing before.
•
Below is the code that the processor goes through each time the Timer 0 interrupt occurs. Since we are using Timer 0 to time both tlow and thigh, we use a Flag (which is just a bit) to indicate whether we are currently timing tlow or thigh. We set the bit to 1 for thigh and 0 for tlow.
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El El Timer Timer 22
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Timer/Contadores Timer/Contadores
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TIMER 2
Microcontroladores Microcontroladores
TIMER 2 EN MODO CAPTURA
osc osc
_: 12 : 12
C/T2=0
TL2 TH2 TL2 TH2 (8bits) (8bits) (8bits)(8bits)
C/T2=1 T2 T2
TF2 TF2
control Interrupción Interrupción del del Timer2 Timer2
TR2
Detector de transición
captura
RCAP2L RCAP2H RCAP2L RCAP2H
T2EX T2EX
EXF2 EXF2
control EXEN2
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TIMER 2
Microcontroladores Microcontroladores
TIMER 2 EN MODO AUTO-RECARGA (cuando DCEN=0) Con la habilidad de conteo Up/Down desactivada
osc osc
_: 12 : 12
C/T2=0
TL2 TH2 TL2 TH2 (8bits) (8bits) (8bits)(8bits)
C/T2=1 T2 T2
control TR2 Recarga RCAP2L RCAP2H RCAP2L RCAP2H
Detector de transición
TF2 TF2
T2EX T2EX
EXF2 EXF2
control EXEN2
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Interrupción Interrupción del del Timer2 Timer2
TIMER 2
Microcontroladores Microcontroladores
TIMER 2 EN MODO AUTO-RECARGA (cuando DCEN=1) Con la habilidad de conteo Up/Down activada Valor Valor de de recarga recarga en en conteo descendente conteo descendente
0FFh 0FFh
conmuta
0FFh 0FFh
EXF2 EXF2
osc osc
_: 12 : 12
C/T2=0
TL2 TH2 TL2 TH2 (8bits) (8bits) (8bits)(8bits)
C/T2=1 T2 T2
TF2 TF2
control TR2 Valor Valor de de recarga recarga en en conteo conteo ascendente ascendente
T2EX T2EX
Interrupción Interrupción del del Timer2 Timer2
RCAP2L RCAP2L RCAP2H RCAP2H
Dirección de conteo 1= Up 0=Down
Carlos Canto Quintal
TIMER 2
Microcontroladores Microcontroladores
TIMER 2 EN MODO GENERADOR DE BAUDAJE Sobre flujo delTimer 1
Nota: la frecuencia del oscilador es dividida entre 2 no entre12
osc osc
_: 2 :2 1
_: 2 :2
0
TL2 TH2 TL2 TH2 (8bits) (8bits) (8bits)(8bits)
C/T2=1 T2 T2
1
0 RCLK
control
_: 16 : 16
TR2
1 RCAP2L RCAP2H RCAP2L RCAP2H
Detector de transición
T2EX T2EX
EXF2 EXF2
control EXEN2
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SMOD
C/T2=0
Interrupción del Timer 2
RX Clock
0 TCLK
_: 16 : 16
TX Clock
TIMER 2
Microcontroladores Microcontroladores
TIMER 2 EN MODO RELOJ DE SALIDA Nota: la frecuencia del oscilador es dividida entre 2 no entre12
osc osc
TL2 TH2 TL2 TH2 (8bits) (8bits) (8bits)(8bits)
_: 2 :2 TR2
Salida de reloj
RCAP2L RCAP2H RCAP2L RCAP2H
Bit C/T2
P1.0
_: 2 :2
T2 T2
P1.1 T2EX T2EX
EXF2 EXF2
Interrupción del Timer 2
T2OE (T2MOD.1)
Detector de transición EXEN2
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TIMER 2
Microcontroladores Microcontroladores (MSB)
TF2 TF2
T2CON: REGISTRO DE CONTROL DELTIMER/CONTADOR2
EXF2 EXF2
RCLK RCLK
TCLK TCLK EXEN2 EXEN2
TR2 TR2
(LSB)
C/T2 C/T2 CP/RL2 CP/RL2
SIMBOLO
POSICIÓN
TF2
T2CON.7
Bandera de sobre flujo del Timer2 se hace 1 con el rebase del Timer y debe hacerse 0 por software.TF2 no se hace 1 cuando RCLK=1 o cuando RCLK=1
EXF2
T2CON.6
Bandera externa del Timer2, se hace 1 cuando ya sea una captura o una recarga sea producida desde el exterior, al ocurrir una transición negativa en T2EX y además que EXEN2=1. Siempre la interrupción del timer 2 esté habilitada, EXF2=1 hará que la CPU vectorice a la rutina de servicio del timer 2. EXF2 debe deshabilitarse por software. EXF2 no produce una interrupción en modo contador Up//Down (DCEN=!)
RCLK
T2CON.5
Bandera del reloj de recepción. Cuando se hace 1, hace que el puerto serie use los pulsos del sobre flujo del timer 2 para el reloj de su receptor en los Modos 1 , 3 y el timer 1 proporcionará el baudaje del transmisor. RCLK=0 hará que el sobre flujo del Timer 1 sea usado para el reloj del receptor
TCLK
T2CON.4
Bandera de reloj del transmisor. Cuando está en 1, hace que el puerto serial use los pulsos del sobre flujo del timer 2 para el reloj de su transmisor en los Modos 1 , 3 y el timer 1 proporcionará el baudaje del receptor. TCLK=0 hará que el sobre flujo del Timer 1 sea usado para el reloj del transmisor.
EXEN2
T2CON.3
Bandera de habilitación externa, Cuanda está habilitada permite que ocuura una captura o una recarga como resultado de una transición negativa en T2EX si el Timer 2 no está siendo usado para temporizar el puerto serial. EXEN2=0 hace que el Timer2 ignore los eventos en T2EX
TR2
T2CON.2
Control de Arranque /Paro del Timer2. Un 1 lógico arranca el Timer2
C/T2
T2CON.1
Selección de Timer o contador (Timer2) 0=Timer interno (OSC/12) 1=Contador de eventos externos (disparado en la transición de bajada)
CP/RL2
T2CON.0
Bandera de Captura/Recarga. Cuando está en 1, ocurrirá una captura con una transición negativa en T2EX si EXEN2=1. Cuando está en cero, ocurirá una auto recarga ya sea cuando el Timer 2 rebase o una transición negativa en T2EX y que EXEN=1. Cuando ya sea que RCLK=1 o TCLK=1, este bit es ignorado y el timer es forzado a una auto recarga en el rebase del Timer 2.
Carlos Canto Quintal
NOMBRE Y SIGNIFICADO
Microcontroladores Microcontroladores
TIMER 2
Auto-recarga (contador Ascendente o Descendente) El timer 2 puede ser programado para conteo ascendente descendente cuando es configurado en su modo de recarga de 16 bits. Esta habilidad es invocada con el bit DCEN (Down Counter Enable ), localizado en el SFR T2MOD: Al resetear el DCEN está en cero tal que el Timer 2 por default cuenta hacia arriba (Up). Cuando el DCEN se pone a uno, elk Timer 2 puede contar hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del valor de
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