MCS-51單片機的內部資源及應用-定時計數

第3章

MCS-51單片機的內部資源及應用

3.1MCS-51單片機的并行I/O口應用3.2MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)

3.3MCS-51單片機的定時器/計數器3.4MCS-51單片機的串行通信應用問題：每秒數字自動加“1”，如何實現?定時中斷如何實現動態(tài)顯示？每20ms去掃描刷新一次利用定時器定時去完成?。?）計數：計數是指對外部事件的個數進行計量。實質是對外部輸入脈沖的個數進行計量。實現計數功能的器件稱為計數器。（2）定時：定時器和計數器是一個部件, 計數器記錄的是外界發(fā)生的事件； 定時器記錄的是單片機內部提供的脈沖，這個脈沖是晶振脈沖經過12分頻后的脈沖源。3.3.1定時器/計數器3.3MCS-51單片機的定時器/計數器

有2個16位可編程的定時器/計數器，簡稱為T0和T1;均是二進制加法計數器，回零溢出時產生中斷請求;適用于定時控制、延時、外部計數和檢測等;計數器：對引腳T0（P3.4）和T1（P3.5.）輸入的外部脈沖計數；信號負跳變，計數器自動加1。最高頻率：一般為fosc/24。定時器：對振蕩脈沖的12分頻輸出進行計數,即對機器周期計數。MCS-51內部定時器/計數器

8051單片機內部的定時器/計數器的結構如下圖所示。定時器/計數器的結構組成：16位加法計數器、工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。

T0：TL0（低8位）和TH0（高8位）

T1：TL1（低8位）和TH1（高8位）控制寄存器TCON(88H)

TF0/TF1：T0/1計數溢出標志位?？捎糜谏暾堉袛嗷蚬〤PU查詢。在進入中斷服務程序時會自動清零；但在查詢方式時必須軟件清零。

=1：計數溢出；

=0：計數未滿。TR0/TR1：T0/1啟?？刂莆弧?/p>

=1：啟動計數；=0：停止計數。IE0/IE1和IT0/IT1：管理外部中斷（前面已介紹過）。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON:GATE：門控位

=0：軟件控制即由TR0控制啟/停。

=1：硬件控制 由INT0

和TCON中TR0組合控制啟/停。工作方式寄存器TMOD

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0同時為1：啟任一為0：停定時器計數器工作方式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0C/：定時方式/計數方式選擇位。

=1：選擇計數器工作方式，對T0/T1引腳輸入的外部事件的負脈沖計數；

=0：選擇定時器工作方式，對機器周期脈沖計數定時。M1,M0：工作方式選擇位。

=00：13位定時器/計數器；

=01：16位定時器/計數器（常用）；

=10：可自動重裝的8位定時器/計數器（常用）；

=11：T0分為2個8位定時器/計數器；僅適用于T0。3.3.2定時器/計數器的工作方式四種工作模式，以T0為例介紹，T1與T0的工作原理相同工作方式0（M1M0=00，13位定時器/計數器）

TH0的8位和TL0的低5位共13位，13位計數滿溢出時， TF0置“1”，產生中斷；最大計數M=2^13工作方式1

（M1M0=01，16位定時器/計數器）

由TH0和TL0構成16位加1計數器，其他特性與工作方式0相同。最大計數M=2^16GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0工作方式2（

M1M0=10，計數初值自動重裝，8位）兩個8位寄存器TH0和TL0裝入相同初值，TL0作計數器，TH0作預置寄存器計數滿溢出時，TF0置“1”，同時硬件使TL0=TH0應用：串行數據通信的波特率發(fā)生器。3.3.2定時器/計數器的工作方式

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0工作方式3

（M1M0=11，2個8位定時器/計數器，僅適用于T0）TL0：8位定時器/計數器，和T0方式0或方式1完全相同。TH0：8位定時器，用T1的控制位TR1和TF1。不能對外計數。在方式3模式下，定時器/計數器0可以構成兩個定時器或者一個定時器和一個計數器。

T0方式3下，T1方式2，定時初值能自動恢復，常用作波特率發(fā)生器。3.3.2定時器/計數器的工作方式

定時器/計數器初始化的步驟

（1）寫TMOD，設置定時器/計數器的工作方式；（2）計算定時器/計數器的初值，寫入TH0/TH1、TL0/TL1。（3）設置IE、IP，以開放相應的中斷和設定中斷優(yōu)先級。（4）置位TR0/TR1，啟動計數。定時器/計數器的定時/計數范圍（1）工作方式0：13位定時器/計數器方式最大計數值=213=8192

（2）工作方式1：16位定時器/計數器方式最大計數值=216=65536

（3）工作方式2和工作方式3：8位的定時器/計數器方式最大計數值=28=2563.3.3定時器/計數器的應用

計數器初值的計算

方法：用最大計數量減去需要的計數次數。即：

TC=MC

其中：TC:計數器需要預置的初值；

M:計數器的模值（最大計數值）；

方式0:M=213；方式1:M=216； 方式2,3:M=28；

C:計滿回0所需的計數值，即設計任務要求計數值。3.3.3定時器/計數器的應用

計數器初值的計算例題例：流水線上一個包裝是12盒，要求每到12盒就產生一個動作，用計數器來實現控制，請計算應當預置的初值。TC=MC，C=12，M=13，16，8，8（1）方式0：13位TC=MC=2^1312=8180=1FF4H1111111110100B,TH0=0FFH,

TL0=14H（2）方式1：16位定時器初值的計算

定時時間的計算公式為：

T=（MTC）×T0（或TC=MT/T0）其中：T——定時器的定時時間，即設計任務要求的定時時間；

T0——計數器計數脈沖的周期，即單片機系統(tǒng)主頻周期的12倍；

M——計數器的模值；

TC——定時器需要預置的初值。若設初值TC=0，則定時器定時時間為最大。若設單片機系統(tǒng)主頻為12MHz，則各種工作方式定時器的最大定時時間為：工作方式0：

Tmax=213×1s=8.192ms工作方式1：

Tmax=216×1s=65.536ms工作方式2和3：Tmax=28×1s=0.256ms3.3.3定時器/計數器的應用

定時器/計數器應用舉例Li_333_1:利用定時器T0定時，在P1.7端輸出一方波，方波周期為20ms，已知晶振頻率為12MHZ.解：周期為20ms，定時為10ms=10000us

方式1（TMOD=01H）：16位 2^16-10000=55536=0D8F0H

TH0=0D8H；TL0=0F0H3.3.3定時器/計數器的應用

Li_333_1定時器/計數器應用舉例1源程序： ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG OOOBH

AJMP INTT0 ORG 0100H MAIN： MOV TMOD，#01H ;方式1，16位 MOV TL0，#0F0H ;2^16-10000us=0D8F0H

MOV TH0，#0D8H MOV IE，#82H ；開中斷，T0開中斷

SETB TR0 ；啟動T0 HERE： SJMP HERE ；循環(huán)等待 INTT0：

MOV TL0，#0F0H MOV TH0，#0D8H CPL P1.7 RETI定時器/計數器應用舉例2

設發(fā)光二極管LED和8051的P1.0腳相連。當P1.0腳是高電平時，LED發(fā)亮；當P1.0腳是低電平時，LED不亮。編制程序用定時器來實現發(fā)光二極管LED的閃爍功能，設置LED每1s閃爍一次。已知單片機系統(tǒng)主頻為12MHz。解：最長定時是65.536ms，無法實現1s的定時。需要采用軟件計數器來進行設計。1s=1000ms=5*200=10*100=20*50=25*403.3.3定時器/計數器的應用

設計思想：

先做一個50ms的定時器，完成20次定時中斷則為1s。軟件計數器單元30H，每50ms軟件計數器的值加1，完成20次則P1.0取反，軟件計數器清零，否則直接返回。定時時間就為50×20=1000ms=1s。

工作方式1，TMOD=00000001B=01H其初值為：21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H

若：5ms定時，方式0：2135ms/1s=81925000=3192=C78HC78H=0110001111000B→01100011000

11000=6318H方式0,5ms定時，初值為：6318H，計數器計到200時P1.0取反。定時器/計數器應用舉例2程序如下：(LI3_6_2.asm)

ORG0000H AJMPSTART;轉入主程序

ORG000BH ;定時器/計數器0的中斷服務程序入口地址

AJMPTIME0;跳轉到定時器中斷服務程序處

ORG0030H START:MOVSP,#60H;設置堆棧指針

MOVP1,#00H;關發(fā)光二極管LED（使其滅）

MOV30H,#00H;軟件計數器預清0 MOVTMOD,#01H;定時器/計數器0工作于方式1 MOVTH0,#3CH;設置定時器/計數器的初值

MOVTL0,#0B0H

SETBEA ;開總中斷允許

SETBET0 ;開定時器/計數器0中斷允許

SETBTR0 ;啟動定時器/計數器0LOOP:AJMPLOOP ;循環(huán)等待定時器/計數器應用舉例2定時器/計數器T0的中斷服務程序如下：

TIME0:PUSHACC ;保護現場

PUSHPSW ;將PSW和ACC推入堆棧保護 INC30H ;軟件計數器加1 MOVA,30H CJNEA,#20,LP2 ;軟件計數器單元中的值到了20了嗎？到了，繼續(xù)執(zhí)行;否則，轉入LP2LP1:CPLP1.0 ;到了，P1.0取反

MOV30H,#00H ;清軟件計數器

LP2:MOVTH0,#3CH ;重置定時器/計數器的初值

MOVTL0,#0B0H

SETBTR0 ；重新啟動定時器/計數器0

POPPSW ;恢復PSW和ACC POPACC RETI ;中斷返回

END 定時器/計數器應用舉例2（LI3_6_2.asm）定時器/計數器應用舉例3(Li333-3)用定時器1按方式1工作，每50ms中斷一次，通過P1口控制8個發(fā)光二極管：第1秒：1、3亮第2秒：2、4亮第3秒：5、7亮第4秒：6、8亮第5秒：1、3、5、7亮第6秒：2、4、6、8亮第7秒：8個全亮第8秒：8個全滅以后循環(huán)實現：P1第1秒：1、3亮： 05H第2秒：2、4亮 0AH第3秒：5、7亮 50H第4秒：6、8亮A0H第5秒：1、3、5、7亮55H第6秒：2、4、6、8亮AAH第7秒：8個全亮FFH第8秒：8個全滅00H代碼-1：主程序 ORG0000H AJMPSTART;轉入主程序

ORG0001BH ;定時器/計數器1的中斷服務程序入口地址

AJMPTIME1;跳轉到定時器1中斷服務程序處

ORG0030H START:MOVSP,#60H;設置堆棧指針

MOVP1,#00H;關發(fā)光二極管LED（使其滅）

MOVR0,#00;用于計次序

MOVR1,#20;軟件計數器20 MOVTMOD,#10H;定時器/計數器1工作于方式1 MOVTH0,#3CH;設置定時器/計數器的初值：延時50ms

MOVTL0,#0B0H SETBEA ;開總中斷允許

SETBET1 ;開定時器/計數器1中斷允許

SETBTR1 ;啟動定時器/計數器1LOOP:JMP$ ;循環(huán)等待代碼-2：中斷服務程序TIME1：PUSHACC ；保護現場 PUSHPSW PUSHDPL PUSHDPH CLRTR1 ；停T1 MOVTH1,#3CH ；延時50ms MOVTL1,#0B0H SETBTR1 ；啟T1 DJNZR1,EXIT ；R1=0？ MOVR1,#20 ；20次 MOVDPTR,#DATA MOVA,R0 ；第？秒 MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A INCR0 ANLR0,#07H；第8次清0EXIT: POPDPH POPDPL POPPSW POPACC RETIDATA:DB05H,0AH,50H,0A0H DB55H,0AAH,0FFH,00H

Li333-3定時器/計數器應用舉例4用定時器1方式2計數，要求每計滿100次，將P1.0端取反。解：解題意設置TMOD計算初值X1、TMOD＝60H

2、方式2具有初值自動裝入功能，初始化后不必再置初值。

3、初值X＝256－100＝156D＝9CH

4、TH1＝TL1＝9CH5、計數信號由T1（P3.5）腳引入，下