智能控制第四章 单片机（二）ppt课件

1、1第一章 单片机原理与运用 吴振宇概述v8051有两个16位定时/计数器。v可设置为定时和计数两种方式，在每种方式下又可设置为4种任务方式。v任务方式不同那么最大定时/计数值不同。v加1计数器，计数超越所在任务方式的最大值时发生溢出，回零，同时产生中断。控制存放器TCONv8位存放器，可按位寻址。vTR0/1：定时器0/1启停控制。vTF0/1：定时器0/1溢出标志，硬件复位。v中断恳求受EA，ET0/1控制。方式存放器TMODv8位存放器，不可按位寻址。vGATE：门控信号。vC/T：设置任务方式为定时器或计数器。vM1 M0：任务方式设置 00 01 10 11。控制逻辑v定时器：对振荡器

2、的12分频计数。v计数器：对T0引脚输入脉冲计数。v检测T0引脚下降沿需求2个机器周期。通常，T0上输入的脉冲频率小于100KHz。控制逻辑vGATE决议INT0引脚信号能否参与对T0的控制。v假设GATE=0，T0只受TR0控制。v假设GATE=1，T0受INT1信号和TR0共同控制。此时INT0不再作为中断恳求输入线。v门控信号可用于脉冲宽度的丈量。100TRINTG测频与测周v测频与测周均为丈量脉冲信号频率的方法。v测频：在单位定时时间内对被测信号脉冲进展计数。v测周：在被测信号一个周期时间内，对某一基准时间脉冲进展计数。v主要误差是由于计数器只能进展整数计数而引入的1误差。v高频测频，

3、低频测周。原理表示v定时/计数器是16位SFR，分为TH0和TL0两个8位。v任务方式决议最大计数值。v初值是人为设置的，v等待计数值 = 最大值 初值。v假设计数脉冲的间隔相等，那么计数值就代表了时间的流逝。 任务方式 - 0v13位加1计数器，兼容48系列单片机。v由TH的8位和TL的低5位组成，TL高3位弃之不用。v最大计数值：213 = 8192v计满8192，再加1那么溢出归零，产生中断恳求。v如要再次运用，需求手动再次装入初值。任务方式 - 1v16位计数器，TH和TL全部参与。v最大计数值：216 = 65536v其他特性与方式-0一样。任务方式 - 2v8位自装入计数器。v最大

4、计数值：28 = 256v自装入即计数器溢出归零后，自动装入前一次的初值。vTH保管初值，仅用TL进展计数。v初始化时对TH和TL送一样值。任务方式 - 3v前三种方式，T0和T1完全一样。而方式-3普通只运用于T0。vT0：两个独立的8位计数器。vTL0可设定为定时或计数方式，仍由TR0控制，并用TF0作溢出标志。vTH0只能作定时器，借用TR1和TF1。v普通只需将T1用作串口波特率发生器时，才将T0设置为方式-3，以添加一个计数器。初始化步骤v根据需求，选择适当的方式和方式，写入TMOD。v根据等待的计数值和所选任务方式，计算初值，写入TH和TL。v开放中断，设置优先级，写入IE和IP。

5、v控制定时/计数器的起停，操作TCON。初值的计算v计数方式：TC = M CvTC：初值 M：所选方式最大计数值 C:等待计数值v定时方式：TC = M T/TsvT：等待定时时长 Ts：时钟周期的12倍v最大定时时间以12MHz晶振为例v方式0：Tmax = 213 1us = 8.192msv方式1：Tmax = 65.536msv方式2和3：Tmax = 0.256ms初值计算举例v假设采用12MHz晶振，要定时2ms，如何设置初值？v方式2、3最大只能定时0.256ms，不用。v假设采用方式0：vTC = 213 2ms/1us = 6192 = 1830Hv即TH = 0 xC1

6、TL = 0 x10v假设采用方式1：vTC = 216 2ms/1us = 63536 = F830Hv即TH = 0 xF8 TL = 0 x30初值计算举例v假设采用12MHz晶振，要定时1s，如何设置初值？v4种方式最大只能定时65.536ms，都不满足要求。v类似情况可采用软件定时。v比如，用定时器定时10ms，再额外维持一个变量，在每次溢出中断中对其加1。变量值等于100时，即得到1s，清零该变量。软件定时例如volatile unsigned char cnt = 0;void ISR_Timer0() interrupt 1cnt +;if( cnt = 100 )/ your

7、 task herecnt = 0;/ reload TH0 & TL0关键字关键字 volatile 指示编译器不指示编译器不要优化该变量。要优化该变量。假设某个变量能够会被假设某个变量能够会被“并行并行地修正，应将其声明成地修正，应将其声明成 volatile 。例如，某变量的值能够在中断例如，某变量的值能够在中断效力程序中被修正，而在主程效力程序中被修正，而在主程序中检测其值，那么运用序中检测其值，那么运用 volatile 声明之。声明之。运用举例v采用12MHz晶振，在P1.0上输出周期为2.5秒，占空比为20%的脉冲信号。v选取适宜的定时时间，太小导致频繁中断，影响效率。此

8、例中选10ms。v高电平50次中断，低电平200次中断。运用举例v2个方波信号，频率 f1 = 50KHz，f2 = 50Hz，分别用测频、测周法丈量其频率，并比较误差。v测频法：T0定时方式，开放50ms闸门；T1计数方式，对引脚脉冲计数。v测周法：待测信号高电平作时间闸门，T1定时方式。丈量结果实践频率实践频率50 (Hz)50000 (Hz)测频法测频法40/6050040误误 差差20%0.08%测周法测周法4935714/41666误误 差差2%28%/17% 高频测频，低频测周。高频测频，低频测周。串行通讯v并行通讯：数据的各位同时发送或接纳。v串行通讯：数据一位一位按顺序发送或接

9、纳。v一样时钟频率下，并行比串行速度快。为什么SATA硬盘替代了IDE硬盘？v并行运用的传输线多，远间隔传输时耗费资源。串行通讯分类v按照串行数据的同步方式，可以分为同步通讯和异步通讯两类。v1100 1010 0100 1110 v同步通讯是利用软件识别同步字符来实现数据的发送和接纳。v异步通讯是利用字符的再同步技术的通讯方式。异步通讯v数据以字节为单位组成字符帧传送。v依托字符帧的格式来协调数据的发送和接纳，即确定数据的开场与终了。v1100 1010 0100 1110 v发送端和接纳端运用各自的时钟来控制数据收发，彼此独立，互不同步。字符帧格式v起始位：逻辑0低电平，向接纳设备指示开场

10、发送一帧数据。v数据位：根据需求可以取58位，低位在前高位在后。v奇偶校验位：可以选择奇校验或偶校验。v停顿位：逻辑1高电平，向接纳端指示一帧数据发送终了。v空闲位：位于两相邻帧之间，根据需求，可有可无。波特率v每秒钟传送二进制码的位数，单位是bpsbit per second。v用于表征数据传输的速度。v收发双方必需坚持波特率一致。v码元传输时间：传输一位需求的时间，为波特率的倒数。v8051系列普通最高运用9600bps。同步通讯v异步通讯中每帧的起始、停顿位降低了有效数据的传输速率。v同步通讯一次只传送一帧数据，但一帧中可以包含假设干字符。v要求收发两端一直坚持严厉同步，故传输数据的同时

11、还要传输时钟。v同步通讯速率比异步通讯高，但更复杂。同步通讯帧格式v同步字符用于确认数据字符的开场。v数据字符个数不受限制，由所需传输的数据块长度决议。v校验字符用于接纳端对接纳到的数据字符的正确性检验。同步同步字符字符1同步同步字符字符2数据数据字符字符1数据数据字符字符2数据数据字符字符nCRC1CRC2串行通讯的制式v按数据传输方向，可分为单工、半双工、双工三种制式。单工根本曾经淘汰。v半双工Half Duplex：允许信息在两个方向上传输，但收发双方间只需一个通讯回路，分时发送与接纳。串行通讯的制式v全双工Full Duplex：存在两个通讯回路，在任何时辰，通讯中的每一方可以同时发送

12、和接纳。电平转换vRS-232C采用负逻辑，逻辑“0为+5 +15V，逻辑“1为-15 -5V。v接纳端+3V +15V辨以为“0，-3V -15V辨以为“1，噪声容限2V。 v假设采用TTL电平，经过长间隔传输，能够使发送端的“1到达接纳端是衰减成“0。v该接口与TTL电平衔接时需求进展电平转换。常用芯片为MAX232/3232。8051的串行口v51内部有一个全双工的串行口，可实现串行异步通讯。v假设在输入/输出引脚加上电平转换器，可构成规范的RS-232接口。v有4种任务方式。v串口主要由SCON和PCON中的SMOD位控制。串口控制存放器SCONvSM0/1：串口方式控制。vSM2：多

13、机通讯控制位。vREN：允许接纳位。vTB8/RB8：发送/接纳数据位8，用于方式2和3。vTI：发送中断标志，发送完一帧后硬件置位，发送前软件复位。vRI：接纳中断标志，收取完一帧后硬件置位，读取后软件复位vTI和RI合用一个中断向量，可以在呼应中断后读取TI和RI值，以确定产生的是哪一个中断。任务方式-0v同步移位存放器v相当于一个并入串出的移位存放器。v并行数据由内部总线进入SBUF，由TxD线串行送出。vSM2，TB8，RB8应设置为0。v波特率固定为 fosc/12v普通用于外接移位存放器扩展并口。任务方式-1v10位异步通讯。1位起始位 + 8位数据位 + 1位停顿位。vSM2应设

14、置为0。v波特率可变，受定时器控制。v发送过程：v确保TI = 0；v将待发送数据装入SBUFSBUF = 0 xAA。 v硬件自动在数据两端添加起始和停顿位。v在时钟作用下，在TxD线上依次出现10位。v终了后维持TxD为高，并将TI置位。任务方式-1v接纳过程：v确保RI = 0和REN = 1。v检测到起始位后，在时钟作用下依次检测RxD上出现的8位数据。v检测到停顿位后，将8位数据放入SBUF，并将停顿位放入RB8。v用户从SBUF中读出数据rxbuf = SBUF，并去除RI中断。任务方式-2，3v11位异步收发，方式2为固定波特率，方式3波特率可变。v发送时将第9位数据装入TB8，

15、既可为奇偶校验位，也可为控制位。v接纳时：v假设SM2 = 0，无论第9位是什么，都把数据放入SBUF，并产生中断。适用于奇偶校验。v假设SM2 = 1，只需第9位是“1时，才把数据放入SBUF，并产生中断。波特率计算v方式0： 固定为 fosc / 12。v方式2：v方式1，3：OSCf642SMOD波特率的溢出率波特率1322SMODT初值的溢出率KOSCfT21121初值波特率KOSCf2112322SMOD123222K波特率初值OSCSMODf波特率计算vT1作波特率发生器时，通常任务在方式2，防止繁琐的反复装入初值，以及由此带来的定时误差。v由于定时器初值只能为整数，呵斥生成的波特率有一定误差。v假设要稳定通讯，