第五章MCS单片机内的功能模块(CT)

1、第五章 MCS-51单片机内的功能模块 并行口结构及操作 定时/计数器结构及操作 串行口结构及操作5-2 定时/计数器结构及操作 定时器可以实现下列功能:定时操作：产生定时中断、实现定时采集输入信号、定时扫描键盘、显示器等操作；测量外部输入信号：对输入信号累加统计或测量输入信号的周期等参数；定时输出：定时触发输出引脚的电平，使输出脉冲的宽度、占空比、周期达到预定值，其精度不受程序状态的影响；监视系统正常工作：一旦系统工作异常时就自动产生复位 定时器一般由一个N位计数器、时钟源控制电路、状态和控制寄存器等组成。计数方式有加1和减1两种。一、定时器的一般结构和工作原理内部时钟电子开关外部时钟方式控

2、制计数控制N位计数器TF溢出标志中断方式控制寄存器TMOD是一个8位寄存器，字节地址为89H，只能用字节传送指令来设置定时器的工作方式，系统复位时TMOD所有位均为0。其格式为：（1）GATE：门控位 GATE=1时，定时器/计数器由外部中断引脚 和 TRi共同来启动。当 引脚为高电平时，TRi=1，启动定时器/计数器Ti ； TRi=0，定时器/计数器 Ti 停止工作。 GATE=0时，仅由TRi来启动定时器/计数器，又称为软件启动。 TRi=1，定时器/计数器Ti启动开始工作； TRi=0，定时器/计数器Ti停止工作。方式控制寄存器TMODM0M1 GATEM0M1GATE89HD0D1D

3、2D3D4D5D6D7TMODT1T0（2）M1 M0方式选择位。 M1、M0两位可形成4种编码，对应于4种工作方式，其定义下表所示。 M1 M0工作方式计数器配置及功能简述0 0方式013位计数器，TLi只用低5位0 1方式116位计数器1 0方式28位自动重装计数器，THi的值在计数中不变，TLi溢出时，THi中的值自动装入TLi中1 1方式3T0分为两个独立的8位计数器，T1用作波特率发生器（3） ：功能选择位。 当 = 0时设置为定时器方式，计数脉冲由内部提供，计数周期等于机器周期。 当 =1时设置为计数器方式，计数脉冲为外部引脚T0或T1引入的外部脉冲信号。a) T0或T1用于定时方

4、式时，每一个机器周期使计数器的值加1，故计数器的计数频率为振荡器频率的1/12。实质上定时工作方式，就是对单片机的机器周期数进行计数。b) T0或T1用于计数方式时，计数脉冲来自外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）。当外部输入脉冲信号产生由1至0的跳变时，计数器的值加1。计数器在每个机器周期的S5P2期间，对脉冲输入进行一次采样。检测一个“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的1/24。为了确保电平在变化之前至少被采样一次，外部计数脉冲的高、低电平保持时间均要求在一个机器周期以上。控制寄存器TCON是一个8位寄存器，既可以字节寻址也可以位寻址，字节地址为88H

5、，位寻址的地址为88H8FH。其格式为：TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1和TF0：分别为T1和T0的溢出标志。当定时器/计数器计满产生溢出时，由硬件自动置“1”，可申请中断。进入中断服务程序后，由内部硬件自动清“0”。这两位也可作为程序查询的标志位，在查询方式下应由软件来清0。TR1和TR0：为定时器/计数器T1和T0的启动、停止控制位。当由软件使TRi=1时，启动定时器/计数器Ti工作；当由软件使TRi=0时，使Ti停止工作；定时器/计数器的启动还与门控位和外部中断引脚有关。具体见GATE的设置。控制寄存器T

6、CON IE1和IE0：外部中断1（ ）和外部中断0（ ）的中断请求标志位。当外部中断源有请求时其对应的中断标志位置“1”。 IT1和IT0：为外部中断1和外部中断0的触发方式选择位。ITi设置为“0”时为电平触发方式；设置为“1”时为边沿触发方式。 系统复位时，TCON被清0。工作方式0结构 TMOD中的M1=0、M0=0时，选定工作方式0。这种方式下，计数寄存器由13位组成，即TLi的高3位未用。计数时，TLi低5位溢出后向THi进位，THi溢出后将TFi置位，并向CPU申请中断。 如果中断允许，CPU响应中断并转入Ti中断服务程序，由内部硬件清TFi。TFi也可以由程序查询和清零。 当G

7、ATE=0时，A点为高电平，定时器/计数器的启动/停止由TRi决定。TRi=1，定时器/计数器启动；TRi=0，定时器/计数器停止。当GATE=1时，定时器/计数器的启动/停止由TRi和 两个条件决定。方式0时，定时器/计数器T0、T1的结构简图 GATE(i=0,1)引脚申请中断振荡器12Ti 引脚.TLi(5位)THi(8位)TFi控制+TRi工作方式1的结构 TMOD中的M1=0、M0=1时，选定工作方式1。这种方式下，加法计数寄存器由16位组成。计数时，TLi溢出后向THi进位，THi溢出后将TFi置位，并向CPU申请中断。其它与方式0相同。 GATE振荡器12Ti 引脚TLi(8位)

8、THi(8位)TFi申请中断+引脚TRi 控制(i=0,1) 方式1时，定时器/计数器T0、T1的结构简图 TMOD中的M1=1、M0=0时，选定工作方式2。 这种方式是将16位计数寄存器分为两个8位寄存器，组成一个可重装入的8位计数寄存器。 在方式2中，TLi作为8位计数 寄存器，THi作为8位计数初值 寄存器。当TLi计数溢出时，一方面TFi置位，并向CPU申请中断；另一方面将THi的内容重新装入TLi中，继续计数。重新装入时不影响THi的内容，所以可以多次连续再装入。 方式2对定时控制特别有用，实现每隔预定时间发出控制信号，它可用于循环重复定时计数，用户可以省去重装计数初值的程序，并可产

9、生相当精度的定时时间，特别适用于作串行口波特率发生器。工作方式2的结构GATETRi 控制+TFi申请中断(i=0,1)振荡器12Ti 引脚TLi(8位)THi(8位)重装载引脚方式2时，定时器/计数器T0、T1的结构简图TMOD中的M1=1、M0=1时，选定工作方式3。 这种方式只适用于定时器/计数器T0，是将定时器/计数器T0分为一个8位定时器/计数器和一个8位定时器。 该方式下的TL0可作定时也可作计数用，只是此时的定时器/计数器为8位计数器，它占用了定时器/计数器T0的GATE、 、TR0、T0引脚以及中断源等。 该方式下的TH0只可用作简单的内部定时器功能，因为此时的外部引脚T0已被

10、TL0所占用，不过它也占用了T1的启动/停止控制位TR1和计数溢出标志位TF1及T1的中断源。 TH0的启动和关闭仅受TR1的控制，当TR1=1，TH0启动定时；当TR1=0，TH0停止定时工作。工作方式3的结构 方式3时，定时器/计数器T0的结构简图申请中断TH0（8位）TF1振荡器12TR1（b）TH0的结构简图振荡器12GATE引脚+TR0TL0(8位)TF0申请中断（a）TL0的结构简图T0引脚(b)T1取方式2TL1(5位或8位)TH1（8位）振荡器12串行口T1引脚(a) T1取方式0或1方式3时，定时器/计数器T1的结构简图串行口TL1(8位)TH1（8位）12T1引脚振荡器 在

11、方式3下，定时器/计数器T1仍可选方式0、1或2，用在不需要中断的场合。仅用T1的控制位 切换其定时或计数的工作方式就可以使T1运行； 当T0工作于方式3时，定时器/计数器T1一般用作串行口波特率发生器。而把T1设置为方式2作波特率发生器比较方便。MCS-51定时器/计数器的应用编程 定时器/计数器的功能由软件设置，所以在使用定时器/计数器前均要对其进行初始化。初始化的步骤写TMOD：设置定时器/计数器的工作方式（M1、M0）、功能选择（ ）以及是否使用门控（GATE）。写THi与TLi：设置定时器或计数器的初值。对于16位的计数初值必须分两次写入对应的计数器中。写IE：设置定时器/计数器的中

12、断开放和禁止。开放中断时，IE对应位置1；采用程序查询方式时，在IE的对应位上要清0进行中断屏蔽。写TCON：启动定时或计数，可用字节寻址也可以用位寻址。若第1步设置为软启动，即GATE=0时，执行指令SETB TRi后，定时器即可开始工作；若GATE=1时，还必须由外部中断引脚 共同控制，只有当 引脚电平为高时，执行指令SETB TRi后，定时器方可启动工作。计数初值的计算 定时器/计数器运行前，在其时间寄存器中要预先置入的常数，称作计数初值或定时常数（X）。定时或计数方式下，计数初值要根据定时器/计数器所选择的不同工作方式来确定，不同工作方式下的初值计数不同。若设最大计数值为M，则各工作方

13、式下的M值为： 方式0：M=213=8192 方式1：M=216=65536 方式2：M=28=256 方式3：M=256，定时器T0分成2个8位计数器，所以TH0、TL0 的M均为256。 计数器加1将产生溢出，使TF位置1，发出溢出中断请求，初值X的计算式为：XM计数值，将X转换成二进制数后分别送入THi、TLi。式中的M根据工作方式而定。当用作计数器时：计数脉冲由外部引入，是对外部脉冲进行计数，因此计数值根据要求确定。其计数初值为： XM计数值例如，某工序要求对外部脉冲信号计数100次，则XM-100。XM计数值Mt/TM（fosct）/12其中，fosc为振荡器的振荡频率 当用作定时器

14、时：因为计数脉冲由内部供给，是对机器周期进行计数，计数脉冲频率为 、计数周期 ，若要求定时的时间为t，则此时计数初值为： 定时器初始化举例例: MCS-51的主频为6MHz，要求产生1ms的定时，试计算计数初值X。若设置定时器工作于工作方式1，则计数初值X等于：解：T0设为计数器方式2，硬启动，故计数初值X0为：T1设为定时器方式1，定时50ms，软启动，其计数初值X1为：方式控制字TMOD：0 0 0 1 1 1 1 0， 即1EH例：设置T0为计数方式，对外部脉冲进行计数10次，硬启动，禁止中断，选择工作方式2； T1为定时方式，定时50ms，选择工作方式1，允许中断，软启动。试编写其初始

15、化程序，设 。初始化程序如下：MOV TMOD，#1EH ；写方式控制字MOV TH0，#0F6H ；定时器0计数初值MOV TL0，#0F6HMOV TH1，#9EH ；定时器1计数初值MOV TL1，#58HMOV IE， #10001000B ；CPU，T1开中断SETB TR0 ；启动T0，但要等到 时方可真正启动SETB TR1 ；启动T1 IE 例：选用T0在方式0下用于定时工作，由P1.0引脚输出周期为1ms的方波，设晶振 。解：P1.0输出周期为1ms的方波，只要每隔500s取反一次即可得到。因此可以选用T0定时500s，初始值X0应为：而作13位计数器时TL0的高3位未用，应

16、填0，TH0占高8位，所以X0的实际值应为： 11111000 00000110B=F806H根据题意设置方式控制字TMOD：00000000B, 即：00H。由于上电复位后，TMOD各位均为0，所以此字可不写。程序清单如下： ORG 8000H MOV TL0，#06H；T0的计数初值X0 MOV TH0，#0F8H SETB TR0 ；启动T0LP1：JBC TF0, LP2 ；查询T0计数溢出否，同时清除TF0 AJMP LP1；没有溢出等待LP2：MOV TL0，#06H；溢出重置计数初值 MOV TH0，#0F8H CPL P1.0；输出取反 SJMP LP1；重复循环解：方波周期

17、，用T1定时10ms，计数初值：例： 用定时器1产生一个50Hz的方波，由P1.1输出，仍用程序查询方式， 。程序清单如下： MOV TMOD，#10H ；T1模式1，定时 SETB TR1 ；启动T1LOOP：MOV TH1，#0D8H ；T1计数初值 MOV TL1，#0F0H JNB TF1，$ ；T1没有溢出等待 CLR TF1 ；产生溢出清标志位 CPL P1.1 ；P1.1取反输出 SJMP LOOP ；循环例：定时器1在方式2下计数,要求每计满100次,将P1.0端取反。程序清单如下： MOV TMOD，#60H；T1模式2，计数方式 MOV TH1，#9CH；T1计数初值 MO

18、V TL1，#9CH SETB TR1；启动T1LOOP：JBC TF1，REP；TF1=1转，同时清除TF1 SJMP LOOP；否则等待 REP：CPL P1.0；P1.0取反输出 SJMP LOOP解：T1工作于计数方式，外部计数脉冲由T1(P3.5)引脚引入，每来一个由1至0的跳变计数器加1，由程序查询TF1的状态。计数初值 TH1=TL1=9CH，TMOD=60H（计数方式，模式2）。七段LED数码管接口设计结构与显示原理1 2 3 4 510 9 8 7 6g f GND a be d GND c dpagfbedcdpa b c d e f g dp+5Va b c d e f

19、g dpGND共阴极共阳极七段LED字形码形成码字从高到低顺序：dp, g, f, e, d, c, b, a显示字符共阳极字符共阴极字符显示字符共阳极字符共阴极字符0C0H3FHA88H77H1F9H06Hb83H7CH2A4H5BCC6H39H3B0H4FHdA1H5EH499H66HE86H79H592H6DHF8EH71H682H7DHP8CH73H7F8H07HH89H76H880H7FHLC7H38H990H6FH“灭”FFH00H静态显示方式当显示某一字符时，发光二极管的位选始终被选中P1P0P2VccMCS-51 abfgdpabfgdpabfgdp共阳极MOV DPTR, #TAB; 码表地址MOV R0, #60H; 指向第一位数地址MOV A, R0; 取数MOVC A, A+DPTR; 查码表MOV P0, A; 将码字送到P0口INC R0;MOV A, R0MOVC A, A+DPTRMOV P1, AINC R0MOV A, R0MOVC A, A+DPTRM