第5章单片机的定时计数器与串行接口1.

第5章单片机的定时/计数器与串行接口单片机原理、接口及应用第5章单片机的定时/计数器与串行接口5.1定时/计数器★定时计数器结构和工作原理★定时计数器的控制寄存器★定时器的四种工作方式★定时计数器的应用编程5.2串行接口第5章单片机的定时/计数器与串行接口★51系列单片机基本型片内有二个十六位定时/计数器：定时器0(T0)和定时器1(T1)；增强型片内有三个十六位定时/计数器：T0、T1、T2。本章重点介绍T0和T1。★定时/计数器有定时或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合★定时/计数器实际上是16位加1计数器。T0由2个8位持殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1由2个8位持殊功能寄存TH1和TL1构成。★每个定时器都可由软件设置为定时工作方式或计数工作方式。★T0和T1受特殊功能寄存器TMOD和TCON控制。5.1.18051定时/计数器结构和工作原理第5章单片机的定时/计数器与串行接口1.定时工作方式★设置为定时工作方式时，定时器计数的脉冲是由51单片机片内振荡器经12分频后产生的。★每经过一个机器周期定时器(T0或T1)的数值加1直至计数满产生溢出。如：当8051采用12MHz晶体时，每个机器周期为1μs，计5个机器周期即为5μs，即定时5μs。第5章单片机的定时/计数器与串行接口2.计数工作方式★设置为计数工作方式时，通过引脚T0(P3．4)和T1(P3．5)对外部脉冲信号计数。★当输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时，定时器的值加1,在每个机器周期CPU采样T0和T1的输入电平。若前一个机器周期采样值为高，下一个机器周期采样值为低，则计数器加1。★由于检测一个1至0的跳变需要二个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的二十四分之一。★虽然对输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某个电平在变化之前至少被采样一次，要求电平保持时间至少是一个完整的机器周期。第5章单片机的定时/计数器与串行接口5.1.2定时计数器的控制寄存器★定时器共有两个控制寄存器：定时器控制TCON（88H)定时器工作模式寄存器TMOD(89H)1.工作模式寄存器TMOD(89H)TMOD用于控制T0和T1的操作模式。其各位的定义如下：TMODD7D6D5D4D3D2D1D0(89H)GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定时器T0定时器T1第5章单片机的定时/计数器与串行接口★GATE：门控信号GATE=0，TRx=1时即可启动定时器工作；GATE=1，除TRx=1外,还需INTx=1才可启动定时器工作。★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工作模式选择位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位自动再装入方式）。M1M0=11工作方式3（T0为2个8位方式）。第5章单片机的定时/计数器与串行接口TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0T1请求有/无T1工作启/停T0请求有/无T0工作启/停INT1请求有/无INT1方式下沿/低电平INT0请求有/无INT0方式下沿/低电平2.控制寄存器TCON(88H)TCON寄存器中定时器控制仅用了其中高四位，其意义如下：★TF1：T1溢出中断请求标志。TF1=1，T1有溢出中断请求。TF1=0，T1无溢出中断请求。★TR1：T1运行控制位。TR1=1，启动T1工作。TR1=0，停止T1工作。第5章单片机的定时/计数器与串行接口★TF0：T0溢出中断请求标志。TF0=1，T0有溢出中断请求。TF0=0，T0无溢出中断请求。★TR0：T0运行控制位。TR0=1，启动T0工作。TR0=0，停止T0工作。第5章单片机的定时/计数器与串行接口定时计数器的内部逻辑电路结构&1C/TC/T第5章单片机的定时/计数器与串行接口5.1.3定时器的四种工作方式对TMOD寄存器的M1、M0位的设置，可选择四种工作方式，即方式0、方式1、方式2和方式3。下面用THX、TLX（X=1或0）表示TH1TL1TH0TL0。1.方式0★定时器(T0或T1)工作于13位定时、计数方式。用于计数方式时最大计数值为213＝8192个脉冲用于定时工作时，定时时间为：t＝(213一T0初值)×时钟周期×12★在这种模式下，16寄存器(THX和TLX)只用13位，其中THX占高8位。其中TLX占低5位，TLX的高3位末用。★当TLX的低5位溢出时向THX进位,而THX溢出时硬件置位TF0，并申请中断。第5章单片机的定时/计数器与串行接口★定时、计数溢出否可查询TF0是否置位，如果开中断则产生溢出中断。2.方式1当TMOD中M1M0=01时，定时计数器工作在方式1。★该模式是一个16位定时／计数方式。寄存器TH0和TL0是以全16位参与操作，计数方式时最大计数216＝65536(个外部脉冲)用于定时工作方式时，定时时间为：t＝(216一T0初值)×时钟周期×12★16寄存器(THX和TLX)中THX提供高8位、TLX提供低8位计数初值第5章单片机的定时/计数器与串行接口3.方式2当TMOD中M1M0=10时，定时器工作在方式2。方式2是8位的可自动重装载的定时计数方式。★16位的计数器被拆成两个8位，其中TL0用作8位计数器，TH0用以保持计数初值。当TL0计数溢出，置位TF0，TH0中的初值自动装入TL0，继续计数，循环重复计数。★用于计数工作方式时，最大计数值为：28＝256(个外部脉冲)。用于定时工作方式时，其定时时间为；t＝(28—TH0初值)×振荡周期×12★这种工作方式可省去用户重装常数的程序，并可产生精确的定时时间，特别适用作串行口波待率发生器。第5章单片机的定时/计数器与串行接口4.方式3当TMOD中M1M0=11时，定时器工作在方式3。★若将T0设置为模式3，TL0和TH0被分成为两个互相独立的8位计数器TH0和TL0。★TL0可工作为定时方式或计数方式。占用原T0的各控制位、引脚和中断源。即C／T、GATE、TR0、TF0和T0(P3.4)引脚、INT0(P3.2)引脚。TH0只可用作定时功能，占用定时器T1的控制位TR1和T1的中断标志位TF1，其启动和关闭仅受TRl的控制。★定时器T1无模式3,可工作于方式0、1、2，但不能使用中断方式。★只有将T1用做串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3，以便增加一个定时器。第5章单片机的定时/计数器与串行接口5.1.4定时计数器的应用编程5.1.4.1定时器的计数初值C的计算和装入如前所述，8xx51定时器/计数器不同工作方式的模值不同，由于采用加1计数，因此计数初值应为负值，计算机中用有符号数采用补码表示。计数初值（C）的求法如下。★计数方式：计数初值C=模-X（其中X为要计的脉冲个数）★定时方式：计数初值C=[t/MC]补=模－t/MC其中t为欲定时时间，MC为8xx51的机器周MC=12/fosc当采用12MHZ晶振时，MC=1μs；当采用6MHZ晶振时，MC=2μs。第5章单片机的定时/计数器与串行接口方式0（13位方式）:C=（-64H）补=2000H－64H=1F9CH1F9CH＝0001111110011100B把13位中的高八位11111100B装入TH0，而把13位中的低五位xxx11100B装入TL0。MOVTH0，#0FCH；MOVTL0，#1CH；(xxx用“0”填入)方式1(16位方式):C=（-64H）补=10000H-64H=FF9CH用指令装入计数初值：MOVTH0，#0FFHMOVTL0，#9CH例要计100个脉冲的计数初值第5章单片机的定时/计数器与串行接口方式2（8位自动再装入方式）C=（－64H）补=100H－64H=9CH初值既要装入TH0，也要装入TL0：MOVTH0，#9CHMOVTL0，#9CH第5章单片机的定时/计数器与串行接口5.1.4.2定时计数器的初始化编程定时计数器的初始化编程步骤：1）根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值；2）工作方式控制字送TMOD寄存器；3）送计数初值的高八位和低八位到THX和TLX寄存器中；4）启动定时（或计数），即将TRX置位。如果工作于中断方式，需要置位EA（中断总开关）及ETX（允许定时/计数器中断）。并编中断服务程序。第5章单片机的定时/计数器与串行接口例5-1如图7-2所示，P1中接有八个发光二极管，编程使八个管轮流点亮，每个管亮100ms，设晶振为6MHz。5.1.4.3应用编程举例第5章单片机的定时/计数器与串行接口分析利用T1完成100ms的定时，当P1口线输出“1”时，发光二极管亮，每隔100ms”1”左移一次，采用定时方式1，先计算计数初值：MC==2μs100ms/2μs=50000=C350H（C350H）补=10000H-C350H=3CB0H第5章单片机的定时/计数器与串行接口①查询方式如下：ORG0030HMOVA，#01H：置第一个LED亮NEXT：MOVP1，AMOVTMOD，#10H；T1工作于定时方式1MOVTH1，#3CHMOVTL1，#0B0H；定时100msSETBTR1AGAI:JBCTF1,SHI；100ms到转SHI,并清TF1SJMPAGAISHI：RLASJMPNEXT第5章单片机的定时/计数器与串行接口②中断方式ORG0000HAJMPMAIN；单片机复位后从0000H开始执行ORG001BHAJMPIV1；转移到IV1ORG0030H；主程序MAIN：MOVA，#01HMOVP1，A；置第一个LED亮MOVTMOD，#10H；T1工作于定时方式1MOVTH1，#3CHMOVTL1，#0B0H；定时100msSETBTR1；启动T1工作SETBET1；允许T1中断WAIT：SJMPWAIT；等待中断第5章单片机的定时/计数器与串行接口IV1：RLA；中断服务程序，左移一位MOVP1，A；下一个发光二极管亮MOVTH1，#3CHMOVTL1，#0B0H；重装计数初值RETI；中断返回以上程序进入循环执行,八个LED一直循环轮流点亮。第5章单片机的定时/计数器与串行接口方法1:采用T0产生周期为200ms脉冲，即P1.0每100ms取反一次作为T1的计数脉冲，T1对下降沿计数，因此T1计5个脉冲正好100ms。T0采用方式1，X=－得X=3CB0H，T1采用方式2，计数初值X=－5=FBH均采用查询方式，流程图和程序如下：162162210100382例5-2在P1.7端接一个发光二极管LED，要求利用定时控制使LED亮一秒灭一秒周而复始，设fosc=6MHZ。解:16位定时最大为*2us=131.072ms，显然不能满足要求，可用以下两种方法解决。第5章单片机的定时/计数器与串行接口第5章单片机的定时/计数器与串行接口ORG0000HMAIN：CLRP1.7SETBP1.0MOVTMOD，#61HMOVTH1，#0FBHMOVTL1，#0FBHSETBTR1LOOP1:CPLP1.7LOOP2：MOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0HSETBTR0LOOP3:JBCTF0，LOOP4SJMPLOOP3LOOP4：CPLP1.0JBCTF1，LOOP1AJMPLOOP2END程序中用JBC指令对定时/计数溢出标志位进行检测，当标志位为1时跳转并清标志。第5章单片机的定时/计数器与串行接口方法2：T0每隔100ms中断一次，利用软件对T0的中断次数进行计数，中断10次即实现了1秒的定时。ORG000BH；T0中断服务程序入口AJMPIP0ORG0030H；主程序开始MAIN：CLRP1.7；T0定时100msMOVTMOD，#01HMOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0HSETBET0SETBEA第5章单片机的定时/计数器与串行接口MOVR4，#0AH；中断10次计数SETBTR0SJMP＄；等待中断IP0：DJNZR4，RET0；MOVR4，#0AHCP