MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部資源及應(yīng)用-定時(shí)計(jì)數(shù)

第3章

MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部資源及應(yīng)用

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

3.3MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.4MCS-51單片機(jī)的串行通信應(yīng)用問(wèn)題：每秒數(shù)字自動(dòng)加“1”，如何實(shí)現(xiàn)?定時(shí)中斷如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示？每20ms去掃描刷新一次利用定時(shí)器定時(shí)去完成?。?）計(jì)數(shù)：計(jì)數(shù)是指對(duì)外部事件的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)量。實(shí)質(zhì)是對(duì)外部輸入脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)量。實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的器件稱(chēng)為計(jì)數(shù)器。（2）定時(shí)：定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是一個(gè)部件, 計(jì)數(shù)器記錄的是外界發(fā)生的事件； 定時(shí)器記錄的是單片機(jī)內(nèi)部提供的脈沖，這個(gè)脈沖是晶振脈沖經(jīng)過(guò)12分頻后的脈沖源。3.3.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.3MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

有2個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)0和T1;均是二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，回零溢出時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求;適用于定時(shí)控制、延時(shí)、外部計(jì)數(shù)和檢測(cè)等;計(jì)數(shù)器：對(duì)引腳T0（P3.4）和T1（P3.5.）輸入的外部脈沖計(jì)數(shù)；信號(hào)負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。最高頻率：一般為fosc/24。定時(shí)器：對(duì)振蕩脈沖的12分頻輸出進(jìn)行計(jì)數(shù),即對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)。MCS-51內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

8051單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)組成：16位加法計(jì)數(shù)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(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位?？捎糜谏暾?qǐng)中斷或供CPU查詢(xún)。在進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)會(huì)自動(dòng)清零；但在查詢(xún)方式時(shí)必須軟件清零。

=1：計(jì)數(shù)溢出；

=0：計(jì)數(shù)未滿(mǎn)。TR0/TR1：T0/1啟?？刂莆?。

=1：?jiǎn)?dòng)計(jì)數(shù)；=0：停止計(jì)數(shù)。IE0/IE1和IT0/IT1：管理外部中斷（前面已介紹過(guò)）。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON:GATE：門(mén)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(shí)為1：?jiǎn)⑷我粸?：停定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0C/：定時(shí)方式/計(jì)數(shù)方式選擇位。

=1：選擇計(jì)數(shù)器工作方式，對(duì)T0/T1引腳輸入的外部事件的負(fù)脈沖計(jì)數(shù)；

=0：選擇定時(shí)器工作方式，對(duì)機(jī)器周期脈沖計(jì)數(shù)定時(shí)。M1,M0：工作方式選擇位。

=00：13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

=01：16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（常用）；

=10：可自動(dòng)重裝的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（常用）；

=11：T0分為2個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；僅適用于T0。3.3.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)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(shí)器/計(jì)數(shù)器）

TH0的8位和TL0的低5位共13位，13位計(jì)數(shù)滿(mǎn)溢出時(shí)， TF0置“1”，產(chǎn)生中斷；最大計(jì)數(shù)M=2^13工作方式1

（M1M0=01，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器）

由TH0和TL0構(gòu)成16位加1計(jì)數(shù)器，其他特性與工作方式0相同。最大計(jì)數(shù)M=2^16GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0工作方式2（

M1M0=10，計(jì)數(shù)初值自動(dòng)重裝，8位）兩個(gè)8位寄存器TH0和TL0裝入相同初值，TL0作計(jì)數(shù)器，TH0作預(yù)置寄存器計(jì)數(shù)滿(mǎn)溢出時(shí)，TF0置“1”，同時(shí)硬件使TL0=TH0應(yīng)用：串行數(shù)據(jù)通信的波特率發(fā)生器。3.3.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0工作方式3

（M1M0=11，2個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，僅適用于T0）TL0：8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，和T0方式0或方式1完全相同。TH0：8位定時(shí)器，用T1的控制位TR1和TF1。不能對(duì)外計(jì)數(shù)。在方式3模式下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0可以構(gòu)成兩個(gè)定時(shí)器或者一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)計(jì)數(shù)器。

T0方式3下，T1方式2，定時(shí)初值能自動(dòng)恢復(fù)，常用作波特率發(fā)生器。3.3.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化的步驟

（1）寫(xiě)TMOD，設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式；（2）計(jì)算定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值，寫(xiě)入TH0/TH1、TL0/TL1。（3）設(shè)置IE、IP，以開(kāi)放相應(yīng)的中斷和設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。（4）置位TR0/TR1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍（1）工作方式0：13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式最大計(jì)數(shù)值=213=8192

（2）工作方式1：16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式最大計(jì)數(shù)值=216=65536

（3）工作方式2和工作方式3：8位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式最大計(jì)數(shù)值=28=2563.3.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算

方法：用最大計(jì)數(shù)量減去需要的計(jì)數(shù)次數(shù)。即：

TC=MC

其中：TC:計(jì)數(shù)器需要預(yù)置的初值；

M:計(jì)數(shù)器的模值（最大計(jì)數(shù)值）；

方式0:M=213；方式1:M=216； 方式2,3:M=28；

C:計(jì)滿(mǎn)回0所需的計(jì)數(shù)值，即設(shè)計(jì)任務(wù)要求計(jì)數(shù)值。3.3.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算例題例：流水線上一個(gè)包裝是12盒，要求每到12盒就產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作，用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，請(qǐng)計(jì)算應(yīng)當(dāng)預(yù)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(shí)器初值的計(jì)算

定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

T=（MTC）×T0（或TC=MT/T0）其中：T——定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，即設(shè)計(jì)任務(wù)要求的定時(shí)時(shí)間；

T0——計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖的周期，即單片機(jī)系統(tǒng)主頻周期的12倍；

M——計(jì)數(shù)器的模值；

TC——定時(shí)器需要預(yù)置的初值。若設(shè)初值TC=0，則定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為最大。若設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)主頻為12MHz，則各種工作方式定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)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(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例Li_333_1:利用定時(shí)器T0定時(shí)，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(shí)為10ms=10000us

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

TH0=0D8H；TL0=0F0H3.3.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

Li_333_1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)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(kāi)中斷，T0開(kāi)中斷

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

MOV TL0，#0F0H MOV TH0，#0D8H CPL P1.7 RETI定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例2

設(shè)發(fā)光二極管LED和8051的P1.0腳相連。當(dāng)P1.0腳是高電平時(shí)，LED發(fā)亮；當(dāng)P1.0腳是低電平時(shí)，LED不亮。編制程序用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管LED的閃爍功能，設(shè)置LED每1s閃爍一次。已知單片機(jī)系統(tǒng)主頻為12MHz。解：最長(zhǎng)定時(shí)是65.536ms，無(wú)法實(shí)現(xiàn)1s的定時(shí)。需要采用軟件計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1s=1000ms=5*200=10*100=20*50=25*403.3.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

設(shè)計(jì)思想：

先做一個(gè)50ms的定時(shí)器，完成20次定時(shí)中斷則為1s。軟件計(jì)數(shù)器單元30H，每50ms軟件計(jì)數(shù)器的值加1，完成20次則P1.0取反，軟件計(jì)數(shù)器清零，否則直接返回。定時(shí)時(shí)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(shí)，方式0：2135ms/1s=81925000=3192=C78HC78H=0110001111000B→01100011000

11000=6318H方式0,5ms定時(shí)，初值為：6318H，計(jì)數(shù)器計(jì)到200時(shí)P1.0取反。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例2程序如下：(LI3_6_2.asm)

ORG0000H AJMPSTART;轉(zhuǎn)入主程序

ORG000BH ;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的中斷服務(wù)程序入口地址

AJMPTIME0;跳轉(zhuǎn)到定時(shí)器中斷服務(wù)程序處

ORG0030H START:MOVSP,#60H;設(shè)置堆棧指針

MOVP1,#00H;關(guān)發(fā)光二極管LED（使其滅）

MOV30H,#00H;軟件計(jì)數(shù)器預(yù)清0 MOVTMOD,#01H;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作于方式1 MOVTH0,#3CH;設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值

MOVTL0,#0B0H

SETBEA ;開(kāi)總中斷允許

SETBET0 ;開(kāi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷允許

SETBTR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0LOOP:AJMPLOOP ;循環(huán)等待定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的中斷服務(wù)程序如下：

TIME0:PUSHACC ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

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

MOV30H,#00H ;清軟件計(jì)數(shù)器

LP2:MOVTH0,#3CH ;重置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值

MOVTL0,#0B0H

SETBTR0 ；重新啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0

POPPSW ;恢復(fù)PSW和ACC POPACC RETI ;中斷返回

END 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例2（LI3_6_2.asm）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例3(Li333-3)用定時(shí)器1按方式1工作，每50ms中斷一次，通過(guò)P1口控制8個(gè)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(gè)全亮第8秒：8個(gè)全滅以后循環(huán)實(shí)現(xiàn)：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(gè)全亮FFH第8秒：8個(gè)全滅00H代碼-1：主程序 ORG0000H AJMPSTART;轉(zhuǎn)入主程序

ORG0001BH ;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的中斷服務(wù)程序入口地址

AJMPTIME1;跳轉(zhuǎn)到定時(shí)器1中斷服務(wù)程序處

ORG0030H START:MOVSP,#60H;設(shè)置堆棧指針

MOVP1,#00H;關(guān)發(fā)光二極管LED（使其滅）

MOVR0,#00;用于計(jì)次序

MOVR1,#20;軟件計(jì)數(shù)器20 MOVTMOD,#10H;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作于方式1 MOVTH0,#3CH;設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值：延時(shí)50ms

MOVTL0,#0B0H SETBEA ;開(kāi)總中斷允許

SETBET1 ;開(kāi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷允許

SETBTR1 ;啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1LOOP:JMP$ ;循環(huán)等待代碼-2：中斷服務(wù)程序TIME1：PUSHACC ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSHPSW PUSHDPL PUSHDPH CLRTR1 ；停T1 MOVTH1,#3CH ；延時(shí)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(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例4用定時(shí)器1方式2計(jì)數(shù)，要求每計(jì)滿(mǎn)100次，將P1.0端取反。解：解題意設(shè)置TMOD計(jì)算初值X1、TMOD＝60H

2、方式2具有初值自動(dòng)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(jì)數(shù)信號(hào)由T1（P3.5）腳引入，下