單片機(jī)原理與c51程序設(shè)計(jì)--chap07

1、重點(diǎn)內(nèi)容：輸入\輸出控制中斷系統(tǒng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器本章小結(jié),第7章 C51單片機(jī)的內(nèi)部資源,一、輸入\輸出控制,單片機(jī)I/O 口即輸入/輸出接口，它可對開關(guān)量進(jìn)行檢測、判斷、處理，從而去控制開關(guān)量設(shè)備。單片機(jī)I/O 口是單片機(jī)與外界發(fā)生聯(lián)系的窗口，只有了解和掌握I/O 口的特點(diǎn)、性能、原理，才能真正發(fā)揮I/O 口的功能，才能使單片機(jī)作為一種嵌入式微控制器，應(yīng)用到各種領(lǐng)域，發(fā)揮單片機(jī)的功能。下面是reg51.h和reg52.h中并行

2、I/O口的定義。使用I/O口時(shí)，不用關(guān)心I/O口的具體地址，直接使用P0、P1、P2、P3這些變量名就可以了。sfr P0 = 0x80; /*8位I/O口P0*/sfr P1 = 0x90; /*8位I/O口P1*/sfr P2 = 0xA0; /*8位I/O口P2*/sfr P3 = 0xB0; /*8位I/O口P3*/在I/O口直接用做輸入/輸出時(shí)，CPU既可以

3、把它們看做數(shù)據(jù)口，也可以看做狀態(tài)口，這是由用戶決定的。在前面我們介紹的流水燈就是一個(gè)很好的例子。這里不再贅述。下面看是有關(guān)I/O應(yīng)用的例子。,一、輸入\輸出控制,【例7-1】I/O應(yīng)用設(shè)計(jì)一電路，監(jiān)視某開關(guān)K，用發(fā)光二極管LED顯示開關(guān)狀態(tài)，如果開關(guān)合上，LED燈亮；否則，LED等滅。分析：設(shè)計(jì)電路圖如圖7.1所示。開關(guān)接在P1.4口，LED燈接在P1.0口，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，P1.4為Vcc，對應(yīng)數(shù)字量為“1”，開關(guān)合上時(shí)，P1.1電

4、平為0，對應(yīng)數(shù)字量為“0”。根據(jù)LED的解法，當(dāng)P1.0輸出為“0”時(shí)，LED燈亮，反之輸出為“1”時(shí)，燈則熄滅。程序清單如下：用C 語言編程如下：,一、輸入\輸出控制,#include sbit p1_0=P1^0;sbit p1_1=P1^1; /*定義位變量*/void main(){p1_0=0; /*使發(fā)光二極管滅*/for(;;){ p1_1=1; if (p1_1==0)

5、p1_0=1; else p1_0=0;} },二、中斷系統(tǒng),首先有關(guān)中斷的幾個(gè)基本概念。1.中斷所謂中斷，是指CPU在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于內(nèi)部/外部事件或由程序預(yù)先安排的事件，引起CPU中斷正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)到為內(nèi)部/外部事件或?yàn)轭A(yù)先安排的事件服務(wù)的程序中去，服務(wù)完畢，再返回去執(zhí)行波暫時(shí)中斷的程序。2. 中斷源中斷源即引起中斷的原因，中斷申請的來源，中斷源可以是I/O設(shè)備、故障、時(shí)鐘、調(diào)試中人為設(shè)置。3.中斷優(yōu)先級和

6、中斷的嵌套當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí) 向CPU申請中斷時(shí)，CPU優(yōu)先響應(yīng)最需緊急處理的中斷請求，處理完畢再響應(yīng)優(yōu)先級別較低的 ，這種預(yù)先安排的響應(yīng)次序就叫做中斷優(yōu)先級。值得一提的是，在中斷系統(tǒng)中，高優(yōu)先級的中斷請求能中斷正在進(jìn)行的較低級的中斷源處理，我們把這叫做中斷的嵌套。,1、中斷的基本概念,二、中斷系統(tǒng),4. 中斷系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)中斷功能并能對中斷進(jìn)行管理的硬件和軟件稱為中斷系統(tǒng)。中斷請求是在執(zhí)行程序的過程中隨機(jī)發(fā)生的，中斷系統(tǒng)要解決的問題

7、是：（1）CPU在不斷地執(zhí)行指令中，是如何檢測到隨機(jī)發(fā)生的中斷請求的？（2）如何使中斷的雙方（CPU方和中斷源方）均能人為控制——允許中斷或禁止中斷？（3）由于中斷產(chǎn)生的隨機(jī)性，因此不可能在程序中使用調(diào)用子程序指令或轉(zhuǎn)移指令，那么如何在實(shí)現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)移，從而更好地為該中斷源服務(wù)呢？（4）中斷源有多個(gè)，而CPU只有一個(gè)，當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)有中斷請求時(shí)，用戶怎么控制CPU按照自己的需要安排響應(yīng)次序？（5）中斷服務(wù)完畢，如何正確地返回

8、到原斷點(diǎn)處？,1、中斷的基本概念,二、中斷系統(tǒng),51單片機(jī)有5個(gè)中斷源，3個(gè)在片內(nèi)，2個(gè)在片外，它們在程序存貯器中有固定的中斷入口地址， 當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，硬件自動(dòng)形成這些地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5個(gè)中斷源有兩級中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套；這6個(gè)中斷源的符號、名稱、產(chǎn)生條件及中斷服務(wù)程序的入口地址如表7-1。,2、中斷源及其中斷的入口地址,二、中斷系統(tǒng),1. 中斷允許控制寄存器IE（地址0A8H）每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除中

9、斷允許寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。中斷允許寄存器格式如下表7-2。,3、中斷控制相關(guān)的寄存器,二、中斷系統(tǒng),2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器（TCON）（地址88H）該寄存器用于保存外部中斷請求以及定時(shí)器的計(jì)數(shù)溢出。寄存器的內(nèi)容及位地址表7-3如下：,3、中斷控制相關(guān)的寄存器,二、中斷系統(tǒng),3.串行口控制寄存器（SCON）（98H）串行口控制寄存器

10、與中斷有關(guān)的控制位共2位，如表7-4所示,3、中斷控制相關(guān)的寄存器,二、中斷系統(tǒng),4. 中斷優(yōu)先級寄存器IP（地址8BH）單片機(jī)采用了自然優(yōu)先級和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級的策略，即可以由程序員設(shè)定那些中斷是高優(yōu)先級、哪些中斷是低優(yōu)先級。AT89S52可設(shè)置兩個(gè)中斷優(yōu)先級，必有一些中斷處于同一級別，處于同一級別的，就由自然優(yōu)先級確定。六個(gè)中斷源的自然優(yōu)先級（由高到低排列）為：外部中斷0－＞定時(shí)器0中斷－＞外部中斷1－＞定時(shí)器1中斷－＞

11、串口中斷－＞定時(shí)器2中斷。中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器IP（見表7-5）來設(shè)置的，IP中某位設(shè)為1，相應(yīng)的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。,3、中斷控制相關(guān)的寄存器,二、中斷系統(tǒng),單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期S6期間按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志，如查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，將在再下一個(gè)機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級進(jìn)行中斷處理。中斷得到響應(yīng)后自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，由硬件將程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)

12、容壓入堆棧保護(hù)，然后將對應(yīng)的中斷矢量裝入程序計(jì)數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向中斷矢量地址單元中去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。 在下列三種情況之一時(shí)，CPU將封鎖對中斷的響應(yīng)：（1）CPU正在處理一個(gè)同級或更高級別的中斷請求。（2）現(xiàn)行的機(jī)器周期不是當(dāng)前正執(zhí)行指令的最后一個(gè)周期。我們知道，單片機(jī)有單周期、雙周期、三周期指令，當(dāng)前執(zhí)行指令是單字節(jié)沒有關(guān)系，如果是雙字節(jié)或四字節(jié)的，就要等整條指令都執(zhí)行完了，才能響應(yīng)中斷（因?yàn)橹袛嗖樵兪窃诿總€(gè)機(jī)器周期都

13、可能查到的）。（3）當(dāng)前正執(zhí)行的指令是返回指令（RETI）或訪問IP、IE寄存器的指令，則CPU至少再執(zhí)行一條指令才應(yīng)中斷。這些都是與中斷有關(guān)的，如果正訪問IP、IE則可能會(huì)開、關(guān)中斷或改變中斷的優(yōu)先級，而中斷返回指令則說明本次中斷還沒有處理完，所以都要等本指令處理結(jié)束，再執(zhí)行一條指令才可以響應(yīng)中斷。,4、中斷響應(yīng)過程,二、中斷系統(tǒng),具體地說，CPU響應(yīng)中斷的過程分為以下幾個(gè)步驟：（1) 保護(hù)斷點(diǎn)，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就

14、是把這個(gè)地址送入堆棧。（2) 尋找中斷入口，根據(jù)6個(gè)不一樣的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找6個(gè)不一樣的入口地址。這6個(gè)中斷源的編號和入口地址如表7-6所示各中斷服務(wù)程序入口地址僅間隔8字節(jié)，編譯器在這些地址放入無條件轉(zhuǎn)移指令，跳轉(zhuǎn)到服務(wù)程序的實(shí)際地址。。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，與編程者無關(guān)。（3) 執(zhí)行中斷處理程序。（4) 中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。,4、中斷響應(yīng)過程,二、中斷系統(tǒng),5、C51

15、中斷的程序設(shè)計(jì),C51使用戶能編寫高效的中斷服務(wù)程序，編譯器在規(guī)定的中斷源的矢量地址中放入無條件轉(zhuǎn)移指令，使CPU響應(yīng)中斷后自動(dòng)地從矢量地址跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際地址，而無需用戶去安排。中斷服務(wù)程序定義為函數(shù)，函數(shù)的完整定義如下： 返回值 函數(shù)名(［參數(shù)］)［模式］［再入］interrupt n［using m］下面分別介紹后面3個(gè)參數(shù):再入：通過屬性關(guān)鍵字reentrant將函數(shù)定義為再入函數(shù)，這樣函數(shù)才能才能遞歸調(diào)用。

16、這是因?yàn)樵贑51中，普通函數(shù)(非再入的)不能遞歸調(diào)用， 只有再入函數(shù)才可被遞歸調(diào)用。interrupt n :表示將函數(shù)聲明為中斷服務(wù)函數(shù)，n 為中斷源編號，它可以是0～31間的整數(shù) ，不允許為帶運(yùn)算符的表達(dá)式。n 通常取以下值：0 外部中斷0；1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷2 外部中斷1；3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷4 串行口發(fā)送與接收中斷,二、中斷系統(tǒng),5、C51中斷的程序設(shè)計(jì),Using m：定

17、義函數(shù)所使用的工作寄存器組，m的取值范圍為0～3，可缺省，它對目標(biāo)代碼有如下作用：函數(shù)入口處將當(dāng)前寄存器保存，使用m指定的寄存器組，函數(shù)退出時(shí)原寄存器組恢復(fù)。選不同的工作寄存器組，可方便實(shí)現(xiàn)寄存器組的現(xiàn)場保護(hù)。值得注意的是，中斷服務(wù)函數(shù)不允許用于外部函數(shù)，因?yàn)樗鼘δ繕?biāo)代碼有下面這些影響：①當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，SFR中的ACC、B、DPH、DPL和PSW實(shí)際需要時(shí)應(yīng)該入棧。②如果不使用寄存器組切換，中斷函數(shù)所需的所有工作寄存器Rn都

18、入棧。③函數(shù)退出前，所有工作寄存器出棧。④函數(shù)由“RETI”指令終止。【例7-2】中斷應(yīng)用要求：電路原理圖如圖7.2所示。每按一次鍵，產(chǎn)生一次中斷，P1口輸出并取反，用C語言編程如下：,二、中斷系統(tǒng),5、C51中斷的程序設(shè)計(jì),//按鍵中斷程序#includemain(){ P1=0x55;//P1口初始值 EA=1;//全局中斷開 EX0=1;//外部中斷0開 IT0=1;//低電平產(chǎn)生中斷 whil

19、e(1)； //等待中斷，也是中斷的返回點(diǎn) }void Izdcs(void) interrupt 0 using 1{ P1=~P1;//按下觸發(fā)一次，P1取反一次},二、中斷系統(tǒng),5、C51中斷的程序設(shè)計(jì),【例7-3】 利用中斷來點(diǎn)亮燈。硬件電路圖如圖7.2，用INT1 引腳的按鈕控制P1口的燈，要求每按一下按鈕就申請一次中斷，點(diǎn)亮一盞燈，依次點(diǎn)亮八盞燈中的一盞。采用邊沿觸發(fā)。程序如下：#include

20、bit flag; /*中斷申請標(biāo)志*/unsigned char ledstatus;/*每一位分別對應(yīng)P1口燈亮狀態(tài)，用于計(jì)算*/void int1_isr (void) interrupt 2 /*INT1的中斷服務(wù)程序*/{ flag = 1;} void main (void) { /*初始化燈*/P1 = 0xFF;/*初始化P1口的八盞燈，全滅*/ledstatus =

21、0x01;/*第一次是P1.0口的燈亮*//*初始化中斷相關(guān)的寄存器*/EX1 = 1; /*允許 EX1 中斷*/IT1 = 1; /*邊沿觸發(fā) */EA = 1; /*允許總中斷*/ while (1) { if(flag) { P1 = (~ledstatus);/*取反，因?yàn)榈碗娖綍r(shí)燈亮*/ ledstatus = (ledstatus << 1

22、) ;/*下一次中斷時(shí)燈的狀態(tài)*/ flag = 0;/*處理完成清標(biāo)志*/ }} },二、中斷系統(tǒng),5、C51中斷的程序設(shè)計(jì),【例7-4】多中斷源控制燈采用圖7.3的硬件電路圖，要求每按一下INT1 引腳的按鈕就依次點(diǎn)亮八盞燈中的一盞，而每按一下INT0 就使燈的亮滅變?yōu)橄喾吹臓顟B(tài)，INT1 為最高優(yōu)先級。均采用邊沿觸發(fā)。,二、中斷系統(tǒng),5、C51中斷的程序設(shè)計(jì),因?yàn)镮NT1 的自然優(yōu)先級比INT0

23、低，如果我們想讓INT1 為高優(yōu)先級，就要設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器為0x04。程序如下：#include unsigned char ledstatus;/*對應(yīng)P1口的燈亮狀態(tài)，用于計(jì)算*/void delay(void) /*延時(shí)子程序*/{ int x,y; for(x=0; x<100; x++) for(y=0; y<5000; y++); }void int1_i

24、sr (void) interrupt 2 /*INT1的中斷服務(wù)程序*/{ P1 = (~ledstatus);/*取反，因?yàn)榈碗娖綍r(shí)燈亮*/ delay();/*延時(shí)*/ ledstatus = (ledstatus << 1) ; /*下一次中斷時(shí)燈的狀態(tài)*/ flag1 = 0;/*處理完成清標(biāo)志*/},二、中斷系統(tǒng),5、C51中斷的程序設(shè)計(jì),void int0_is

25、r (void) interrupt 0 /*INT0的中斷服務(wù)程序*/{ flag0 = 1; P1 = ~P1;/*燈由亮變滅或由滅變亮*/delay();/*延時(shí)*/flag0 = 0;/*處理完成清標(biāo)志*/}void main (void) { /*初始化中斷相關(guān)的寄存器*/IP = 0x04;/*設(shè)INT1為高優(yōu)先級*/EX1 = 1; /

26、*允許 EX1 中斷*/EX0 = 1;/*允許 EX0 中斷*/IT1 = 0; /*INT1低電平觸發(fā) */IT0 = 0; /*INT0低電平觸發(fā) */EA = 1; /*允許總中斷*/ ledstatus = 0x01;/*按下INT1開關(guān)時(shí)，第一次是P1.0口的燈亮*/while (1) { P1 = 0xff;/*復(fù)位P1口的八盞燈，全滅*/}

27、 },三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作方式,51系列單片機(jī)片內(nèi)有二個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)。定時(shí)器T1有寄存器TH1、TL1組成，定時(shí)器T0由寄存器TH0、TL1組成，他們均為8位寄存器。圖7.4是定時(shí)器T0的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制信號。定時(shí)器T1也是一樣。T0和T1由如下功能：●兩個(gè)定時(shí)器都有定時(shí)或事件計(jì)數(shù)的功能，由軟件選擇是定時(shí)工作方式還是計(jì)數(shù)工作方式 ●定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)際上

28、是16位加1計(jì)數(shù)器。 T0由2個(gè)8位持殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成，T1由2個(gè)8位持殊功能寄存TH1和TL1構(gòu)成。●T0和T1受特殊功能寄存器TMOD和TCON控制。對于一些增強(qiáng)型的單片機(jī)中，增加了定時(shí)器2（T2）。T2除了具有T1，T0的計(jì)數(shù)功能外，還有16位自動(dòng)重裝載、捕獲方式和加、減計(jì)數(shù)方式。定時(shí)器0和定時(shí)器1實(shí)質(zhì)上是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器，他可以工作于定時(shí)方式，也可以工作于計(jì)數(shù)方式。兩種工作方式實(shí)際都是對脈沖計(jì)數(shù)，只

29、不過所計(jì)脈沖的來源不同。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作方式,1.定時(shí)方式C/T =0，開關(guān)S打向上，計(jì)數(shù)器TH0、TL0的計(jì)數(shù)脈沖來自振蕩器的12分頻后的脈沖（即fosc/12），即對系統(tǒng)的機(jī)器周期計(jì)數(shù)。當(dāng)開關(guān)K受控合上時(shí)，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器TH0，TL0加1；當(dāng)計(jì)數(shù)了預(yù)設(shè)的個(gè)數(shù)，TH0，TL0回零，置位定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷標(biāo)志位TF0（或TF1），產(chǎn)生溢出中斷。例如，機(jī)器周期為2us，計(jì)滿了3個(gè)機(jī)器周期即定

30、時(shí)了6us，中斷標(biāo)志位TF0（或TF1）被置位。如果允許中斷，產(chǎn)生溢出中斷。由于51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器是加1計(jì)數(shù)，預(yù)定計(jì)數(shù)初值應(yīng)載入負(fù)值（補(bǔ)碼），TH0，TL0才可能加1回零。定時(shí)時(shí)計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為f= fosc/12。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作方式,2.計(jì)數(shù)方式C/T =1，開關(guān)S打向上，計(jì)數(shù)器T0，T1的計(jì)數(shù)脈沖分別來自于引腳T0（P3.4）或引腳T1（P3.5）上的外部脈沖。當(dāng)開關(guān)K受控合上時(shí)，計(jì)數(shù)

31、器對此外部脈沖的下降沿進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，直至計(jì)滿預(yù)定值回零，置位定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷標(biāo)志位TF0（或TF1），產(chǎn)生溢出中斷。由于檢測一個(gè)由“1”到“0”的跳變需兩個(gè)機(jī)器周期，前一個(gè)機(jī)器周期測出“1”，后一個(gè)機(jī)器周期測出“0”，故計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率不得超過fosc/24。對外部脈沖的占空比無特殊要求。當(dāng)軟件設(shè)定了定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，啟動(dòng)以后，定時(shí)/計(jì)數(shù)器就按規(guī)定的方式工作，不占用CPU的操作時(shí)間。此時(shí)CPU可執(zhí)行其他程序，除非定時(shí)/計(jì)數(shù)

32、器溢出，才可能中斷CPU執(zhí)行的程序。這種工作的方式如同人類的所設(shè)的鬧鐘一樣，人在工作或睡覺的時(shí)候，鬧鐘仍然繼續(xù)運(yùn)走，到了設(shè)定鬧鐘，就會(huì)響。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器,1.T/C0和T/C1的寄存器定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1是所有51系列單片機(jī)都具有的功能，對它們的控制是通過定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON和定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式寄存器TMOD來實(shí)現(xiàn)。(1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式寄存器TMOD定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式寄存器

33、TMOD主要用來設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作模式，它的地址是89H，不能進(jìn)行位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時(shí)器工作方式，復(fù)位時(shí)，TMOD所有位均為0。每一位的定義見表7-7，高四位與定時(shí)/計(jì)數(shù)器1有關(guān)，低四位與定時(shí)/計(jì)數(shù)器0有關(guān)。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器,GATE ：定時(shí)操作開關(guān)控制位，當(dāng)GATE=1時(shí)，INT0或INT1引腳為高電平，同時(shí)TCON中的TR0或TR1控制位為1時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0或1才開始工作。若GATE=

34、0，則只要將TR0或TR1控制位設(shè)為1，計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器0或1就開始工作。C/T ：定時(shí)器或計(jì)數(shù)器功能的選擇位。C/T =1為計(jì)數(shù)器，通過外部引腳T0或T1輸入計(jì)數(shù)脈沖。C/T =0時(shí)為定時(shí)器，由內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘提供計(jì)時(shí)工作脈沖。M1和M0：分別是模式選擇位的高位和低位，通過它們對定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作模式進(jìn)行設(shè)置，見表7-8。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器,(2)定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON的

35、地址是88H，可位尋址。該寄存器除了用作定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器之外，還有幾位與中斷有關(guān)，我們在前面已介紹過。每一位的定義見表7-9。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器,2.T/C2的寄存器與T/C2相關(guān)的寄存器有控制寄存器T2CON和方式寄存器T2MOD。(1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2控制寄存器T2CON定時(shí)/計(jì)數(shù)器2控制寄存器T2CON用來對其進(jìn)行設(shè)置。T2CON的地址為0C8H，可位尋址，復(fù)位值是0000 0000B，寄存器每

36、一位的定義見表7-10。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器,定時(shí)/計(jì)數(shù)器2既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2 位選擇。定時(shí)/計(jì)數(shù)器2有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON的控制位RCLK，TCLK，CP/RL2 ，TR2來選擇，參見表7-11。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器,(2)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2模式寄存器T2

37、MOD當(dāng)定時(shí)器2 工作于16 位自動(dòng)重載模式，可對其編程實(shí)現(xiàn)向上計(jì)數(shù)或向下計(jì)數(shù)。這一功能可以通過定時(shí)/計(jì)數(shù)器2模式寄存器T2MOD（見表7-12）中的DCEN（向下計(jì)數(shù)允許位）來實(shí)現(xiàn)。T2MOD的地址是0C9H，不可位尋址。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,3、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式,1.方式0方式0是13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL0的低5位構(gòu)成。當(dāng)TL0的低5位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而全部13位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則向

38、計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位TF0進(jìn)位。 在方式0下，當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：1～8192（213）；當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： （213－計(jì)數(shù)初值）×晶振周期×12 或 （213－計(jì)數(shù)初值）×機(jī)器周期 其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同（ms）。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,3、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式,2.方式1方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計(jì)數(shù)

39、器由TH0全部8位和TL0全部8位構(gòu)成。與工作方式0基本相同，區(qū)別僅在于工作方式1的計(jì)數(shù)器TL1和TH1組成16位計(jì)數(shù)器，從而比工作方式0有更寬的定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍。當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 1～65536（216） 當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為： （216－計(jì)數(shù)初值）×晶振周期×12或 （216－計(jì)數(shù)初值）×機(jī)器周期,三

40、、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,3、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式,3.方式2 8位自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式。由TLl構(gòu)成8位計(jì)數(shù)器，THl僅用來存放時(shí)間常數(shù)。啟動(dòng)T1前，TLl和THl裝入相同的時(shí)間常數(shù)，當(dāng)TL1計(jì)滿后，除定時(shí)器回零標(biāo)志TFl置位，具有向CPU請求中斷的條件外，THl中的時(shí)間常數(shù)還會(huì)自動(dòng)地裝入TLl，并重新開始定時(shí)或計(jì)數(shù)。所以，工作方式2是一種自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)的8位計(jì)數(shù)器方式。由于這種方式不需要指令重裝時(shí)間常數(shù)，因而操作方便，在允許的條

41、件下，應(yīng)盡量使用這種工作方式。當(dāng)然，這種方式的定時(shí)／計(jì)數(shù)范圍要小于方式0和方式1。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出后，不是像前兩種工作方式那樣通過軟件方法，而是由預(yù)置寄存器TH以硬件方法自動(dòng)給計(jì)數(shù)器TL重新加載。變軟件加載為硬件加載。 初始化時(shí)，8位計(jì)數(shù)初值同時(shí)裝入TL0和TH0中。當(dāng)TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，置位TF0，同時(shí)把保存在預(yù)置寄 存器TH0中的計(jì)數(shù)初值自動(dòng)加載TL0，然后TL0重新計(jì)數(shù)。如此重復(fù)不止。這不但省去了用戶程序中的重裝指令，而且也有利

42、于提高定時(shí)精度。但這種工作方式下是8位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)，計(jì)數(shù)值有限，最大只能到255。 這種自動(dòng)重新加載工作方式非常適用于循環(huán)定時(shí)或循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)用，例如用于產(chǎn)生固定脈寬的脈沖，此外還可以作串行數(shù)據(jù)通信的波特率發(fā)送器使用。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,3、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì),4.方式3 2個(gè)8位方式。方式3只適用于定時(shí)器0。如果使定時(shí)器1為工作方式3，則定時(shí)器1將處于關(guān)閉狀態(tài)。 當(dāng)T0為工作方式3時(shí)，TH0和TL0分成2個(gè)獨(dú)立的

43、8位計(jì)數(shù)器。其中，TL0既可用作定時(shí)器，又可用作計(jì)數(shù)器，并使用原T0的所有控制位及其定時(shí)器回零標(biāo)志和中斷源。TH0只能用作定時(shí)器，并使用T1的控制位TRl、回零標(biāo)志TFl和中斷源，見下圖。通常情況下，T0不運(yùn)行于工作方式3，只有在T1處于工作方式2，并不要求中斷的條件下才可能使用。這時(shí)，T1往往用作串行口波特率發(fā)生器(見1．4)，TH0用作定時(shí)器，TL0作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。所以，方式3是為了使單片機(jī)有1個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、1個(gè)定時(shí)

44、器以及1個(gè)串行口波特率發(fā)生器的應(yīng)用場合而特地提供的。這時(shí)，可把定時(shí)器l用于工作方式2，把定時(shí)器0用于工作方式3。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì),由于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，所以一般在使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器前都要對其進(jìn)行初始化，使其按設(shè)定的功能工作。初始化的步驟一般如下：（1）確定工作方式（即對TMOD賦值）；（2）預(yù)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值（可直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1）；（3）根據(jù)需要開放定

45、時(shí)器/計(jì)數(shù)器的中斷（直接對IE位賦值）；（4）啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（若已規(guī)定用軟件啟動(dòng)，則可把TR0或TR1置“1”；若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動(dòng)，則需給外引腳步加啟動(dòng)電平。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)要求后，定時(shí)器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計(jì)數(shù)或定時(shí)）。因?yàn)樵诓煌ぷ鞣绞较掠?jì)數(shù)器位數(shù)不同，因而最大計(jì)數(shù)值也不同?，F(xiàn)假設(shè)最大計(jì)數(shù)值為M，那么各方式下的最大值M值如下：方式0：M=213=8 192方式1：M=216=65 536方式2：M=28=

46、256方式3：定時(shí)器0分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，所以兩個(gè)M均為256。因?yàn)槎〞r(shí)器/計(jì)數(shù)器是作“加1”計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)滿溢出時(shí)產(chǎn)生中斷，因此初值X可以這樣計(jì)算： X=M-計(jì)數(shù)值,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì),【例7-5】在XTAL頻率是12MHz的標(biāo)準(zhǔn)8051器件上，用Timer1產(chǎn)生10kHz定時(shí)器滴答中斷。 分析：利用T1來產(chǎn)生10kHz的滴答中斷，也就是長生周期為100us的滴答中斷。因?yàn)闀r(shí)鐘頻率為12MHZ，采用方式

47、2，先計(jì)算計(jì)數(shù)初值： 機(jī)器周期 MC=12/ fosc=12/12=1us； 應(yīng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù) 100us/1us=100程序如下：#include static unsigned long overflow_count = 0;/*定時(shí)器1中斷服務(wù)程序：每100個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行1次*/void timer1_ISR (void) interrupt 3{overflow_count ++; /*溢

48、出計(jì)數(shù)器加1*/}/*主函數(shù)：置定時(shí)器1為8位定時(shí)器重裝（方式2）定時(shí)器計(jì)數(shù)到255時(shí)溢出，用156重裝并產(chǎn)生中斷*/void main (void){TMOD = (TMOD & 0x0F) | 0x20； /*設(shè)置方式（8位定時(shí)器）*/TH1 = 256 – 100； /*重裝TL1來計(jì)數(shù)100個(gè)時(shí)鐘周期*/TL1 = TH1；ET1 = 1；

49、 /*允許定時(shí)器1中斷*/TR1 = 1； /*啟動(dòng)定時(shí)器1運(yùn)行*/EA = 1； /*總中斷允許*/while (1)； /*無限循環(huán)，等待定時(shí)器溢出中斷*/},三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì),【例7-7】如圖7.5所示，在P1.7端接有一個(gè)發(fā)光二極管，要求利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制，使LED亮1s，來1s，周而復(fù)始。分析：

50、題目要求定時(shí)1s，定時(shí)器的3種工作方式都不能滿足。對于較長時(shí)間的定時(shí)，應(yīng)采用復(fù)合定時(shí)的方法。這里使定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作在定時(shí)器方式1，定時(shí)100ms，定時(shí)時(shí)間到后P1.0反相，即P1.0端輸出周期200ms和方波脈沖。另設(shè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作在計(jì)數(shù)器方式2，對T1輸入的脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)滿5次時(shí)，定時(shí)1s時(shí)間到，將P1.7端反相，改變燈的狀態(tài)。采用6MHz晶振，方式1的最大定時(shí)才能達(dá)到100多ms。對于100ms，機(jī)器周期2μs需要的計(jì)

51、數(shù)次數(shù)=100×103/2=50 000，即初值為65 536-50 000。方式2滿5次溢出中斷，初值為256-5。,三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì),程序如下：#include sbit P1_0=P1^0;sbit P1_7=P1^7;timer0( )interrupt 1 using 1 /*T/C0中斷服務(wù)程序*/{ P1_0=!P1_0;

52、 /*100ms到,P1.0反相*/ TH0=(65536-50000)/256; /*重載計(jì)數(shù)初值*/ TL0=(65536-50000)%256;}timer1( )interrupt 3 using 2 /*定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷服務(wù)程序*/{ P1_7=!P1_7;

53、 /*1s到，燈改變狀態(tài)*/},三、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì),main( ) { P1_7=0; /*置燈初始滅*/P1_0=1; /*保證第一次反相便開始計(jì)數(shù)*/TMOD=0x61; /*定時(shí)/

54、計(jì)數(shù)器0方式1定時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器1方式2計(jì)數(shù)*/TH0=(65536-50000)/256; /*預(yù)置計(jì)數(shù)初值*/TL0=(65536-50000)%256;TH1=256-5;TH0=256-5;IP=0x08; /*置優(yōu)先級寄存器*/EA=1; /*CPU

55、開中斷*/ ET0=1; /*開T/C0中斷*/ET1=1; /*開T/C1中斷*/TR0=1; /*啟動(dòng)T/C0*/TR1=1; /*啟動(dòng)T/C1*/ for( ; ; )