n第四章80C51单片机的功能

第四章80C51单片机的功能单元

基本内容4.1 并行I/O接口4.1.1P1口4.1.2P3口4.1.3P2口4.1.4P0口4.2 定时器/计数器4.2.1概述4.2.2定时器/计数器T0、T1第四章80C51单片机的功能单元

4.2.3定时器/计数器T24.2.4看门狗4.2.5定时器/计数器的编程和使用4.3 串行接口4.4 中断系统4.4.1中断、中断源及中断优先级4.4.2中断的控制和操作4.4.3中断的响应过程和中断矢量地址

第四章80C51单片机的功能单元

4.1并行I/O接口80C51共有四个8位的并行双向口，计有32根输入/输出（I/O）口线。各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。由于它们在结构上的一些差异，故各口的性质和功能也就有了差异。它们之间的异同列于表4--1。表4—180C51并行I/O接口的比较I/O口P0口P1口P2口P3口位数8888性质真正双向口准双向口准双向口准双向口功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能SFR字节地址80H90HA0HB0H地址范围80H~87H90H~97HA0H~A7HB0H~B7H驱动能力8个TTL负载4个TTL负载4个TTL负载4个TTL负载

I/O口

P0口P1口P2口P3口替代功能程序存储器、片外数据存储器低8位地址及8位数据CTC2T2、T2EX(CTC2仅80C52中有)串行口程序存储器、片外数据存储器高8位地址串行口：RXDTXD中断：INT0INT1CTC0、1：T0、T1片外数据存储器：WRRD第四章80C51单片机的功能单元

下面按照各口的结构由简而繁的顺序加以介绍。4.1.1P1口P1口是一个8位口,可以字节访问也可位访问,其字节访问地址为90H,位访问地址为90H~97H。位结构与工作过程分P1口的位结构如图4--1所示，内包含:输出锁存器、输入缓冲器BUF1（读引脚）、BUF2（读锁存器）以及由FET晶体管Q0与上拉电阻组成的输出/输入驱动器。第四章80C51单片机的功能单元

图4---1P1口的位结构原理图第四章80C51单片机的功能单元

P1口的工作过程分析如下：①P1.i位作输出口用时:CPU输出0时,D=0，Q=0，Q=1，晶体管Q0导通，A点被下拉为低电平，即输出0；CPU输出1时，D=1，Q=1，Q=0，晶体管Q0截止，A点被上拉为高电平，即输出1。②P1.i位作输入口用时:先向P1.i位输出高电平，使A点提升为高电平，此操作称为设置P1.i为输入线。若外设输入为1时，A点为高电平，由BUF1读入总线后，B点也为高电平；若外设输入为0时，A点为低电平，由BUF1读入总线后，B点也为低电平。第四章80C51单片机的功能单元

2P1口的特点①输出锁存,输出时没有条件;②输入缓冲,输入时有条件,即需要先将该口设为输入状态,先输出1;③工作过程中无高阻悬浮状态,也就是该口不是输入态就是输出态。具有这种特性的口不属于“真正”的双向口，而被称为“准”双向口。第四章80C51单片机的功能单元

这里需要注意的是，若在输入操作之前不将A点设置为高电平（即先向该口线输出1），如果A点电平为低电平时，则外设输入的任何信号均被A点拉为低电平，亦即此时外设的任何信号都输不进来。更为严重的是，A点为低电平，而外设为高电平时，外设的高电平通过Q0强迫下拉为低电平，将可能有很大的电流流过Q0而将它烧坏。P1口能驱动4个TTL负载。第四章80C51单片机的功能单元

3P1口的操作字节操作和位操作CPU对于P1口不仅可以作为一个8位口(字节)来操作,也可以按位来操作。有关字节操作的指令有：输出MOVP1,A;(P1)←(A)MOVP1,#data;(P1)←#dataMOVP1,direct;(P1)←(direct)

输入MOVA,P1;(A)←(P1)MOVdirect,P1;(direct)←(P1)第四章80C51单片机的功能单元

有关位操作的指令有：置位、清除SETBP1.i;P1.i←1CLRP1.i;P1.i←0输入、输出MOVP1.i,C;P1.i←CYMOVC,P1.i;CY←P1.I判跳JBP1.i,rel;P1.i=1,跳转JBCP1.i,rel;P1.i=0,跳转且P1.i←0逻辑运算ANLC,P1.i;CY←(P1.i·CY)ORLC,P1.i;CY←(P1.i+CY)其中：P1.i中的i=0，…，7。第四章80C51单片机的功能单元

因此，P1口不仅可以以8位一组进行输入、输出操作，还可以逐位分别定义各口线为输入线或输出线。例如：ORLP1,#0000,0010B可以使P1.1位口线输出1,而使其余各位不变。ANLP1,#1111,1101B可以使P1.1位口线输出0,而使其余各位不变。读引脚操作和读锁存器操作

从P1口的位结构图中可以看出，有两种读口的操作：一种是读引脚操作，一种是读锁存器操作。第四章80C51单片机的功能单元

在响应CPU输出的读引脚信号时，端口本身引脚的电平值通过缓冲器BUF1进入内部总线。这种类型的指令，执行之前必须先将端口锁存器置1，使A点处于高电平，否则会损坏引脚，而且也使信号无法读出，已于前述。这种类型的指令有：MOVA,P1;(A)←(P1)MOVdirect,P1;(direct)←(P1)第四章80C51单片机的功能单元

在执行读锁存器的指令时，CPU首先完成将锁存器的值通过缓冲器BUF2读入内部，进行修改，然后重新写到锁存器中去，这就是“读-修改-写”指令。这种类型的指令包含所有的口的逻辑操作（ANL、ORL、XRL）和位操作（JBC、CPL、MOV、SETB、CLR等）指令。第四章80C51单片机的功能单元

读锁存器操作可以避免一些错误,如用P1.i去驱动晶体管的基极。当对P1.i写入一个1之后，晶体管导通。若此时CPU接着读该位引脚的值，即晶体管基极的值时，为0；但是正确的值应该是1，这可从读锁存器得到。第四章80C51单片机的功能单元

4关于口操作的时序在执行改变端口锁存器内容的指令时，新的内容在指令执行的最后一个周期的S6P2时传送到口的锁存器内。然而口锁存器仅在任何周期的P1时才采样端口锁存器（缓冲器），在P2时输出锁存器的值并保持P1时所采样到的内容。第四章80C51单片机的功能单元

因此，S6P2时写入端口锁存器的新数值直到下一个周期的P1时被采样到，即只有在下一个机器周期的S1P1时，才真正出现在引脚上。5P1口的多功能线在80C52中，P1.0和P1.1口线是多功能的，即除作一般双向I/O口线之外，这两根口线还具有下列功能：第四章80C51单片机的功能单元

P1.0——定时器/计数器2的外部输入端T2;P1.1——定时器/计数器2的外部控制端T2EX。这时，该两位的结构与P3口的位结构相当。关于P1.0和P1.1的功能在定时器/计数器2中叙述。第四章80C51单片机的功能单元

4.1.2P3口P3口是一个多功能的8位口,可以字节访问也可位访问,其字节访问地址为B0H,位访问地址为B0H~B7H。1位结构与工作过程分析

位结构P3口的位结构如图4---2所示。从P3口的位结构图中可以看出，它与P1的口位结构之间的区别在于：第四章80C51单片机的功能单元

图4--2P3口的位结构原理图第四章80C51单片机的功能单元

P3口中增加了一个与非门。与非门有两个输入端：一个为口输出锁存器的Q端，另一个为替代功能的控制输出。与非门的输出端控制输出FET管Q0。

输出锁存器不是从端而是从Q端引出。有两个输入缓冲器，替代输入功能取自第一个缓冲器的输出端；I/O口的通用输入信号取自第二个缓冲器的输出端。第四章80C51单片机的功能单元

(2)输出工作过程分析①当替代输出功能B点置1时，输出锁存器的输出可以顺利通到引脚P3.i。其工作状况与P1口相类似。这时P3口的工作状态为一I/O口，显然此时该口具有准双向口的性质。第四章80C51单片机的功能单元

②当输出锁存器的输出置1时，替代输出功能可以顺利通到引脚P3.i。若替代输出为0时，因与非门的C点已置1，现B点为0，故与非门的输出为1，使Q0导通，从而使A点也为0。若替代输出为1时，与非门的输出为1，Q0截止，从而使A点也为高电平。这时P3口的工作状态处于替代输出功能状态。第四章80C51单片机的功能单元

从上述分析可以看出，不论是替代输出还是替代输入功能时，输出锁存器的输出置1是必需的。因此，P3口不论作替代功能输入，还是作替代功能输出，甚至作一般I/O的输入功能时，都需要向该口位输出1。这一点特别应该引起注意。

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2

P3口的功能和特点与P1口不同，P3口是一个多功能口。可作I/O口使用,为准双向口。这方面的功能与P1口一样。既可以字节操作，也可以位操作；既可以8位口操作，也可以逐位定义口线为输入线或输出线；既可以读引脚，也可以读锁存器，实现“读—修改—输出”操作。

可以作为替代功能的输入、输出。替代输入功能:P3.0——RXD，

串行输入口。第四章80C51单片机的功能单元

P3.2——INT0，

外部中断0的请求。P3.3——INT1，

外部中断1的请求。P3.4——T0，

定时器/计数器0外部计数脉冲输入。P3.5——T1，

定时器/计数器1外部计数脉冲输入。替代输出功能:第四章80C51单片机的功能单元

P3.1——TXD，

串行输出口。P3.6——WR，

外部数据存储器写选通，输出，低电平有效。P3.7——RD，

外部数据存储器读选通，输出，低电平有效。

(3)P3口能驱动4个TTL负载。

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4.1.3P2口P2口是一个多功能的8位口,可以字节访问也可位访问,其字节访问地址为A0H,位访问地址为A0H~A7H。1位结构与工作过程分析位结构与工作过程

P2口位结构示于图4--3。第四章80C51单片机的功能单元

它与P1口位结构之间的区别在于：①P2口的位结构中增加了一个多路开关。多路开关的输入有两个：一个是口输出锁存器的输出端Q；一个是地址寄存器（PC或DPTR）的高位输出端。多路开关的输出经反相器反相后去控制输出FETQ0。多路开关的切换由内部控制信号控制。②输出锁存器的输出端是Q而不是，这样多路开关之后接反相器就很好理解了。第四章80C51单片机的功能单元

图4---3P2口的位结构原理图第四章80C51单片机的功能单元

(2)工作过程分析①

在内部控制信号的作用下，多路开关的输入投向输出锁存器的输出（C点）侧，这样多路开关将接通输出锁存器。若经由内部总线输出0，输出锁存器的Q端为0，信号经多路开关和反相器后输出1，Q0导通，A点为0，输出低电平；若经由内部总线输出1，输出锁存器的Q端为1，反相器后输出0，Q0截止，A点为1，输出高电平。

这时P2口的工作状态是I/O口状态。第四章80C51单片机的功能单元

②

在内部控制信号的作用下，多路开关的输入投向地址输出（B点）侧，这样多路开关将接通地址寄存器输出。同样可以知道，A点的电平将随地址输出的0、1而1、0地变化。

这时P2口的工作状态是输出高8位地址。

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2

P2口的功能和特点从上述工作过程的分析中可以看出，P2口是一个双功能的口：(1)作I/O口使用时，P2口为一准双向口，功能与P1口一样。(2)作地址输出时，P2口可以输出程序存储器或片外数据存储器的高8位地址，与P0口输出的低地址一起构成16位地址线，从而可分别寻址64KB的程序存储器或片外数据存储器。地址线是8位一起自动输出的，不能像I/O口线逐位定义。(3)P2口能驱动4个TTL负载。第四章80C51单片机的功能单元

3

P2口使用中注意的问题(1)由于P2口的输出锁存功能，在取指周期内或外部数据存储器读、写选通期间，输出的高8位地址是锁存的，故无需外加地址锁存器。(2)在系统中如果外接有程序存储器，由于访问片外程序存储器的连续不断的取指操作，P2口需要不断送出高位地址，这时P2口的全部口线均不宜再作I/O口使用。(3)在无外接程序存储器而有片外数据存储器的系统中，P2口使用可分为两种情况：第四章80C51单片机的功能单元

①

若片外数据存储器的容量≤256B：可使用“MOVXA，@Ri”及“MOVX@Ri，A”类指令访问片外数据存储器，这时P2口不输出地址，P2口仍可作为I/O口使用；②

若片外数据存储器的容量≥256B：

这时使用“MOVXA，@DPTR”及“MOVX@DPTR，A”类指令访问片外数据存储器，P2口需输出高8位地址。在片外数据存储器读、写选通期间，P2口引脚上锁存高8位地址信息，但是在选通结束后，P2口内原来锁存的内容又重新出现在引脚上。

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此时可以根据片外数据存储器读、写选通的频繁程度，有限制地将P2口作I/O口使用。

在片外数据存储器容量不太大的情况下，也可从软件上设法，只利用P1、P3甚至P2口中的某几根口线送高位地址，从而保留P2口的全部或部分口线作I/O口用。注意，这时使用的是“MOVXA，@Ri”及“MOVX@Ri，A”类访问指令，高位地址不再是自动送出的，而要通过程序设定。

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4.1.4P0口P0口是一个多功能的8位口,可以字节访问也可位访问,其字节访问地址为80H,位访问地址为80H~87H。1位结构与工作过程分析位结构P0口位结构示于图4--4。第四章80C51单片机的功能单元

图4—4P0口的位结构原理图第四章80C51单片机的功能单元

P0口的位结构与P1口有明显区别：①P0口中增加了一个多路开关：多路开关的输入有两个，地址/数据输出；输出锁存器的输出。多路开关的输出用于控制输出FETQ0的导通和截止。多路开关的切换由内部控制信号控制。②P0口的输出上拉电路与P1口完全不同：P0口的上拉电路导通和截止受内部控制信号和地址/数据信号共同（相“与”）来控制。第四章80C51单片机的功能单元

(2)工作过程分析①当内部控制信号置1时，多路开关接通地址/数据输出端。当地址/数据输出线置1时，控制上拉电路的“与”门输出为1，上拉FET导通，同时地址/数据输出通过反相器输出0，控制下拉FET截止，这样A点电位上拉，地址/数据输出线为1。第四章80C51单片机的功能单元

当地址/数据输出线置0时，“与”门输出为0，上拉FET截止，同时地址/数据输出通过反相器输出1，控制下拉FET导通，这样A点电位下拉，地址/数据输出线为0。第四章80C51单片机的功能单元

通过上述分析可以看出，此时的输出状态随地址/数据线而变。因此，P0口可以作为地址/数据复用总线使用。这时上下两个FET处于反相，构成了推拉式的输出电路，其负载能力大大增加。此时的P0口相当一个双向口。第四章80C51单片机的功能单元

②当内部控制信号置0时，多路开关接通输出锁存器的端。这时明显地可以看出两点：·由于内部控制信号为0，与门关闭，上拉FET截止，形成P0口的输出电路为漏极开路输出；·输出锁存器的端引至下拉FET栅极，因此P0口的输出状态由下拉电路决定。在P0口作输出口用时，若P0i输出1，输出锁存器的端为0，下拉FET截止，这时P0i为漏极开路输出；若P0.i输出0，输出锁存器的端为1，下拉FET导通，P0.i输出低电平。第四章80C51单片机的功能单元

在P0口作输入口用时，为了使P0.i能正确读入数据，必须先使P0i锁存器置1。这样，下拉FET也截止，P0.i处于悬浮状态。A点的电平由外设的电平而定，通过输入缓冲器读入CPU。这时P0口相当于一个高阻抗的输入口。2P0口的功能和特点(1)作I/O口使用。相当于一个真正的双向口：输出锁存、输入缓冲，但输入时需先将口置1；每根口线可以独立定义为输入或输出。它具有双向口的一切特点。第四章80C51单片机的功能单元

与P1及其它口的区别是，输出时为漏极开路输出，与NMOS的电路接口时要用电阻上拉；输入时为悬浮状态，为一个高阻抗的输入口。(2)作地址/数据复用总线用。此时P0口为一个准双向口。但是没有上拉电阻，作数据输入时，口也不是悬浮状态。作地址/数据复用总线用时，口不能逐位定义为输入/输出。作数据总线用，输入/输出8位数据；作地址总线用，输出低8位地址。当P0口作地址/数据复用总线用之后，就再也不能作I/O口使用了。第四章80C51单片机的功能单元

现时的许多仿真系统中，均以P0口作地址/数据复用总线使用，因而仿真I/O口的功能丧失。这一点特别应该注意。(3)P0口能驱动8个TTL负载。第四章80C51单片机的功能单元

4.2定时器/计数器4.2.1概述定时器/计数器（timer/counter）是单片机中重要部件，其工作方式灵活、编程简单，使用它对减轻CPU的负担和简化外围电路都有很大好处。80C51包含有两个16位的定时器/计数器：定时器/计数器T0和定时器/计数器T1；80C52包含有三个16位的定时器/计数器：定时器/计数器T0、定时器/计数器T1和定时/计数器T2；在80C51系列的部分产品（80C552）中，还包含有一个用做看门狗的8位定时器（T3）。第四章80C51单片机的功能单元

定时器/计数器的核心是一个加一计数器，其基本功能是加1功能。①在单片机的T0、T1或T2引脚上施加一个1到0的跳变，计数器增1，即是计数功能；②在单片机内部对机器周期或其分频进行计数，从而得到定时，这就是定时功能。在单片机中，定时功能和计数功能的设定和控制都是通过软件来进行的。第四章80C51单片机的功能单元

4.2.2定时器/计数器T0、T11定时器/计数器T0、T1的内部结构定时器/计数器T0、T1的内部结构简图示于图4--5中。从图中可以看出，定时器/计数器T0、T1由以下几部分组成：①计数器TH0、TL0和TH1、TL1；②特殊功能寄存器TMOD、TCON；③时钟分频器；④输入引脚T0、T1、INT0、INT1。第四章80C51单片机的功能单元

图4---5定时器/计数器T0、T1的内部结构简图第四章80C51单片机的功能单元

2定时器/计数器T0、T1的特殊功能寄存器(1)定时器/计数器T0、T1的方式寄存器——TMOD方式寄存器TMOD是一个逐位定义的8位寄存器，是只能字节寻址的寄存器，字节地址为89H。其格式如下

D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0第四章80C51单片机的功能单元

其中低4位定义定时器/计数器T0，高4位定义定时器/计数器T1，各位的意义如下：GATE——门控位。GATE=1时，由外部中断引脚INT0、INT1和TR0、TR1来启动定时器。当INT0引脚为高电平时，TR0置位，启动定时器T0；当INT1引脚为高电平时，TR1置位，启动定时器T1。GATE=0时，仅由TR0和TR1置位来启动定时器T0和T1。第四章80C51单片机的功能单元

C/T——功能选择位。C/T=1时，选择计数功能；C/T=0时，选择定时功能。M1、M0——方式选择位。由于有M1和M0两位，可以有四种工作方式，如表4--2所示。第四章80C51单片机的功能单元

表4--2定时器/计数器T0、T1的四种工作方式M1M0工作方式计数器配置00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2自动再装入的8位计数器11方式3T0分为两个8位计数器，T1作波特率发生器第四章80C51单片机的功能单元

将定时器/计数器T0、T1的方式寄存器——TMOD各位的功能综合列入表4--3中。表4--3方式寄存器——TMOD各位的功能第四章80C51单片机的功能单元

位名称功能D7GATE定时器/计数器T1门控位D6C/T定时/计数器T1功能选择位C/T=1计数器，C/T=0定时器D5M1定时器/计数器T1方式选择位D4M0定时器/计数器T1方式选择位D3GATE定时器/计数器T0门控位D2C/T定时器/计数器T0功能选择位C/T=1计数器，C/T=0定时器D1M1定时器/计数器T0方式选择位D0M0定时器/计数器T0方式选择位第四章80C51单片机的功能单元

(2)定时器/计数器T0、T1的控制寄存器——TCON控制寄存器TCON是一个逐位定义的8位寄存器，既可字节寻址也可位寻址，字节地址为88H，位寻址的地址为88H~8FH。其格式如下：位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位功能TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0第四章80C51单片机的功能单元

其中各位的意义如下：①TF1（TCON.7）——定时器/计数器T1的溢出标志。定时器/计数器T1溢出时，该位由内部硬件置位。若中断开放，即响应中断，进入中断服务程序后，由硬件自动清0；若中断禁止，可用于判跳，用软件清0。第四章80C51单片机的功能单元

②TR1（TCON.6）——定时器/计数器T1的运行控制位。用软件控制，置1时，启动T1；清0时，停止T1。③TF0（TCON.5）——定时器/计数器T0的溢出标志。其意义与TF1相同。④TR0（TCON.4）——定时器/计数器T0的运行控制位。用软件控制，置1时，启动T0；清0时，停止T0。第四章80C51单片机的功能单元

⑤IE1（TCON.3）——外部中断1请求标志位。⑥IT1（TCON.2）——外部中断1触发类型选择位。⑦IE0（TCON.1）——外部中断0请求标志位。⑧IT0（TCON.0）——外部中断0触发类型选择位。TCON的低4位与中断有关，将在“中断系统”一节中详细讨论。第四章80C51单片机的功能单元

复位后，TCON的所有位均清0。将定时器/计数器T0、T1的控制寄存器——TCON各位的功能综合列入表4--4中。

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表4---4控制寄存器——TCON各位的功能位名称功能D7

TF1(TCON.7)计数器T1的溢出标志D6TR1（TCON.6）定时器/计数器T1的运行控制位D5TF0（TCON.5）定时器/计数器T0的溢出标志D4TR0（TCON.4）定时器/计数器T0的运行控制位D3IE1（TCON.3）外部中断1请求标志位D2IT1（TCON.2）外部中断1触发类型选择位D1IE0（TCON.1）外部中断0请求标志位D0IT0（TCON.0）外部中断0触发类型选择位第四章80C51单片机的功能单元

(3)定时器/计数器T0、T1的数据寄存器——TH1、TL1和TH0、TL0定时器/计数器T0、T1各有一个16位的数据寄存器,它们都是由高8位寄存器和低8位寄存器所组成。这些寄存器不经过缓冲，直接显示当前的计数值。所有这四个寄存器都是读/写寄存器，任何时候都可对它们进行读/写操作。复位后，所有这四个寄存器全部清零。它们都只能字节寻址，相应的字节地址见表4---5。第四章80C51单片机的功能单元

3定时器/计数器T0、T1的功能选择定时器/计数器T0、T1的功能是通过TMOD中的C/T来选择的。(1)定时器，设置C/T=0此时，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使寄存器的值增1。每个机器周期等于12个振荡周期，故计数速率为振荡周期的1/12。当采用12MHz的晶体时，计数速率为1MHz。第四章80C51单片机的功能单元

表4--5定时器/计数器T0、T1的数据寄存器的字节地址寄存器名称字节地址TH1T1的高8位数据寄存器8DHTL1T1的低8位数据寄存器8BHTH0T0的高8位数据寄存器8CHTL0T0的低8位数据寄存器8AH第四章80C51单片机的功能单元

定时器的定时时间，与系统的振荡频率有关，与计数器的长度和初值有关。(2)计数器，设置C/T=1这时，通过引脚T0（P3.4）和T1(P3.5)对外部信号进行计数。在每个机器周期的S5P2期间，CPU采样引脚的输入电平。若前一机器周期采样值为1，下一机器周期采样值为0，则计数器增1，此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个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。第四章80C51单片机的功能单元

4定时器/计数器T0、T1的工作方式根据对M1和M0的设定，定时器/计数器T0、T1可选择四种不同的工作方式。定时器/计数器T0、T1的前三种工作方式（即方式0、方式1和方式2）相同，方式3的设置稍有不同，需要注意。（1）方式0当TMOD中的M1=0、M0=0时，选定方式0工作。方式0时的结构如图4--6所示。这种方式下，计数寄存器由13位组成，即TLx的高3位未用。第四章80C51单片机的功能单元

图4---6方式0时，定时器/计数器T0、T1的结构简图第四章80C51单片机的功能单元

计数时，TLx的低5位溢出后向THx进位，THx溢出后将TFx置位，并向CPU申请中断。当GATE=0时，A点为高电平，定时器/计数器的启动/停止由TRx决定。TRx=1，定时器/计数器启动；TRx=0，定时器/计数器停止。当GATE=1时，A点的电位由INTx决定，因而B点的电位就由TRx和INTx决定，即定时器/计数器的启动/停止由TRx和INTx两个条件决定。第四章80C51单片机的功能单元

计数溢出时，TFx置位。如果，中断允许，CPU响应中断并转入中断服务程序，由内部硬件清TFx。TFx也可以由程序查询和清零。(2)方式1当TMOD中的M1=0、M0=1时，选定方式1工作。方式1时的结构如图4--7所示。这种方式下，计数寄存器由16位组成。第四章80C51单片机的功能单元

图4--7方式1时，定时器/计数器T0、T1的结构简图第四章80C51单片机的功能单元

计数时，TLx溢出后向THx进位，THx溢出后将TFx置位，并向CPU申请中断。其它与方式0完全相同。(3)方式2当TMOD中的M1=1、M0=0时，选定方式2工作。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。方式2时的结构如图4--8所示。第四章80C51单片机的功能单元

图4--8方式2时，定时器/计数器T0、T1的结构简图第四章80C51单片机的功能单元

在方式2中，TLx作为8位计数寄存器，THx作为8位计数常数寄存器。

当TLx计数溢出时，一方面将TFx置位，并向CPU申请中断；另一方面将THx的内容重新装入TLx中，继续计数。重新装入不影响THx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，它可实现每隔预定时间发出控制信号，而且特别适合于串行口波特率发生器的使用。第四章80C51单片机的功能单元

(4)方式3当TMOD中的M1=1、M0=1时，选定方式3工作。这种方式是将定时器/计数器T0分为一个8位定时器/计数器和一个8位定时器，TL0用于8位定时器/计数器，TH0用于8位定时器。方式3时定时器/计数器T0的结构如图4--9所示。第四章80C51单片机的功能单元

图4---9方式3时，定时器/计数器T0的结构简图第四章80C51单片机的功能单元

定时器/计数器的工作与方式0时相同，只是此时的计数器为8位计数器TL0，它占用了T0的GATE、INT0、TR0、T0引脚以及中断源等。TH0所构成的定时器只能作为定时器用，因为此时的外部引脚T0已为定时器/计数器TL0所占用。不过这时它却占用了定时器/计数器T1的启动/停止控制位TR1、计数溢出标志位TF1及中断源。第四章80C51单片机的功能单元

在方式3下，定时器/计数器T1的结构如图4--10所示。此时定时器/计数器T1可选方式0、1或2。由于此时中断源已被占用，所以仅能作为波特率发生器或其它不用中断的地方。事实上，只在定时器/计数器T1用做波特率发生器时，定时器/计数器T0才选作方式3。第四章80C51单片机的功能单元

图4--10方式3时，定时器/计数器T1的结构简图第四章80C51单片机的功能单元

4.2.3定时器/计数器T280C52中有一个功能较强的定时器/计数器T2，它是一个16位的、具有自动重装载和捕获能力的定时器/计数器。在定时器/计数器T2的内部，除了两个8位计数器TL2、TH2和控制寄存器T2CON及T2MOD之外，还设置有捕获寄存器RCAP2L（低字节）和RCAP2H（高字节）。定时器/计数器T2的计数脉冲源都可以有两个:一个是内部机器周期，另一个是由T2(P1.0)端输入的外部计数脉冲。第四章80C51单片机的功能单元

输入引脚T2(P1.0)是外部计数脉冲输入端；输入引脚T2EX(P1.1)是外部控制信号输入端。1

定时器/计数器T2中的特殊功能寄存器（1）控制寄存器——T2CON控制寄存器T2CON是一个逐位定义的8位寄存器，既可字节寻址也可位寻址，字节地址为0C8H，位寻址的地址为0C8H~0CFH。其格式如下：第四章80C51单片机的功能单元

各位的含义如下:TF2(T2CON.7)——定时器/计数器T2溢出标志。定时器T2溢出时置位，并申请中断。只能靠软件清除。但在波特率发生器方式下，也即RCLK=l或TCLK=l时，定时器溢出不对TF2置位。

位地址0CFH0CEH0CDH0CCH0CBH0CAH0C9H0C8H位功能TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2第四章80C51单片机的功能单元

EXF2(T2CON.6)——定时器/计数器T2外部标志。当EXEN2=1，且T2EX引脚上出现负跳变而造成捕获或重装载时,EXF2置位，申请中断。这时若已允许定时器/计数器T2中断，CPU将响应中断，转向中断服务程序。EXF2要靠软件来清除。

RCLK(T2CON.5)——接收时钟标志。靠软件置位或清除，用以选择定时器/计数器T2或T1作串行口接收波特率发生器。RCLK=l时，用定时器/计数器T2溢出脉冲作为串行口的接收时钟;RCLK=0时，用定时器/计数器T1的溢出脉冲作接收时钟。

第四章80C51单片机的功能单元

TCLK(T2CON.4)——发送时钟标志。靠软件置位或清除，以选择定时器/计数器T2或T1作串行口发送波特率发生器。TCLK=l时，用定时器/计数器T2溢出脉冲作为串行口的发送时钟;TCLK=0时，用定时器/计数器Tl的溢出脉冲作发送时钟。第四章80C51单片机的功能单元

EXEN2(T2CON.3)——定时器/计数器T2外部允许标志。靠软件设置或清除，以允许或禁止用外部信号来触发捕获或重装载操作。当EXEN2=1时，若定时器/计数器T2未用作串行口的波特率发生器，则在T2EX端出现的信号负跳变时，将造成定时器/计数器T2捕获或重装载，并置EXF2标志为1，请求中断。EXEN2=0时，T2EX端的外部信号不起作用。TR2(T2CON.2)——定时器/计数器T2运行控制位。靠软件设置或清除，以决定定时器/计数器T2是否运行。TR2=1，启动定时器/计数器T2，否则停止。第四章80C51单片机的功能单元

C/T2(T2CON.1)——定时器/计数器T2的定时器方式或计数器方式选择位。靠软件设置或清除。C/2=0，选择定时器工作方式;C/2=1，选择计数器工作方式，下降沿触发。第四章80C51单片机的功能单元

CP/RL2(T2CON.0)——捕获/重装载标志。用软件设置或清除。CP/RL2=1选择捕获功能，这时若EXEN2=1，且T2EX端的信号负跳变时，发生捕获操作。CP/RL2=0，选择重装载功能，这时若定时/计数器T2溢出或在EXEN2=1条件下T2EX端信号负跳变，都会造成自动重装载操作。当RCLK=l或TCLK=l时，CP/RL2控制位不起作用，定时器/计数器T2被强制工作于重装载方式。重装载发生于定时器/计数器T2溢出时，常用来作波特率发生器。T2CON中的各位都是可位寻址的，因此所有标志或控制位都可以靠软件来设置或清除。第四章80C51单片机的功能单元

(2)方式控制寄存器——T2MOD

方式控制寄存器T2MOD是80C52/54/58芯片新增添的、定时器/计数器T2的方式控制寄存器，字节地址为0C9H。其格式如下:

该寄存器现只定义了2位，它们的含义是:D7D6D5D4D3D2D1D0——————T2OEDCEN第四章80C51单片机的功能单元

T2OE(T2MOD.l)——定时器/计数器T2输出允许位。当T2OE=l时，允许时钟输出至T2(P1.0)引脚。这一位仅对80C54/80C58有定义。DCEN(T2MOD.0)——向下计数允许位。当DCEN=l时，允许定时器/计数器T2向下计数，否则向上计数。方式控制寄存器T2MOD

复位值=××××××00B第四章80C51单片机的功能单元

(3)数据寄存器——TH2、TL2定时器/计数器T2有一个16位的数据寄存器,是由高8位寄存器(TH2)和低8位寄存器(TL2)所组成。它们都只能字节寻址，相应的字节地址为0CDH和0CCH。这两个寄存器都是读/写寄存器。

复位后，所有这两个寄存器全部清零。第四章80C51单片机的功能单元

(4)捕获寄存器——RCAP2H、RCAP2L定时器/计数器T2中的捕获寄存器是一个16位的数据寄存器，由高8位寄存器(RCAP2H)和低8位寄存器（RCAP2L）所组成。它们也都只能字节寻址，相应的字节地址为0CBH和0CAH。捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L，用于捕获计数器TL2、TH2的计数状态，或用来预置计数初值的。TH2、TL2和RCAP2H、RCAP2L之间接有双向缓冲器(三态门)。复位后，所有这两个寄存器全部清零。

第四章80C51单片机的功能单元

2定时器/计数器T2的功能选择定时器/计数器T2有计数和定时两种功能，由控制位C/T2决定。①C/T2=0时，定时功能。TH2和TL2计的是机器周期数。每个机器周期使TL2寄存器的值增1。计数脉冲的频率为1/12振荡器频率。第四章80C51单片机的功能单元

②C/T2=1时，计数功能。计数脉冲自T2(Pl.0)引脚输入，TH2和TL2作外部信号脉冲计数器用，每当外部脉冲负跳变时，计数器值增l。其工作情况和时序关系与定时器/计数器T0和T1的完全一样，对外部计数脉冲的要求也相同。外部脉冲频率不超过振荡器频率的1/24。3定时器/计数器T2的工作方式定时器/计数器T2的工作方式用控制位CP/RL2(T2CON.0)和RCLK+TCLK来选择。定时器/计数器T2可能有三种工作方式(表46):捕获方式、自动重装载方式和波特率发生器方式。第四章80C51单片机的功能单元

表46定时器/计数器T2的工作方式RCLK+TCLKCP/RL2TR2工作方式001自动重装载方式011捕获方式1×1波特率发生器方式××0关闭第四章80C51单片机的功能单元

(1)捕获方式捕获方式是指：在一定条件下，自动将计数器TH2和TL2的数据读入RCAP2H和RCAP2L，亦即TH2和TL2内容的捕获是通过捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L来实现的。其工作原理可参见图4--11。第四章80C51单片机的功能单元

图411定时器/计数器T2的捕获方式第四章80C51单片机的功能单元

当CP/RL2=1时，选择捕获方式。捕获操作发生于下述两种情况下:①定时器2的寄存器TH2和TL2溢出时，打开重装载三态缓冲器，把TH2和TL2的内容自动读入到RCAP2H和RCAP2L中。同时，溢出标志TF2置1，申请中断。第四章80C51单片机的功能单元

②当EXEN2=1且T2EX(P1.1)端的信号有负跳变时，将发生捕获操作。同时标志EXF2置1，申请中断。若定时器/计数器2的中断是被允许的，则无论发生TF2=1还是EXF2=1,CPU都会响应中断，此中断向量的地址为2BH。响应中断后，应靠软件清除中断申请，以免无休止地发生中断。TF2和EXF2都是直接可寻址位，可采用CLRTF2和CLREXF2指令实现清除中断申请的功能。第四章80C51单片机的功能单元

(2)自动重装载方式自动重装载方式是指：在一定条件下，自动地将RCAP2H和RCAP2L的数据装入计数器TH2和TL2中。一般说来，RCAP2H和RCAP2L在这里起预置计数初值的功能。对于8XC52，其工作原理可参见图4--12。第四章80C51单片机的功能单元

图4--12自动重装载方式第四章80C51单片机的功能单元

当CP/RL2=0时，选择自动重装载方式。重装载操作发生于下述两种情况下:①定时器/计数器T2的寄存器TH2和TL2溢出时，打开重装载三态缓冲器，把RCAP2H和RCAP2L的内容自动装载到TH2和TL2中。同时，溢出标志TF2置1，申请中断。第四章80C51单片机的功能单元

②当EXEN2=1且T2EX(P1.1)端的信号有负跳变时，将发生重装载操作。同时标志EXF2置1，申请中断。若定时器/计数器T2的中断是被允许的，则无论发生TF2=1还是EXF2=1,CPU都会响应中断，此中断向量的地址为2BH。响应中断后，应靠软件撤除中断申请，以免无休止地发生中断。TF2和EXF2都是直接可寻址位，可采用CLRTF2和CLREXF2指令实现撤除中断申请的功能。第四章80C51单片机的功能单元

(3)波特率发生器方式当T2CON中RCLK+TCLK=1时，定时器/计数器T2将工作于波特率发生器方式，即其溢出脉冲用做串行口的时钟。定时器/计数器T2的波特率发生器方式下的结构图示于图413中。在T2CON中，RCLK选择串行通信接收波特率发生器，TCLK选择发送波特率发生器，因而，发送和接收的波特率可以不同。此时，定时器/计数器T2的输入时钟可由内部时钟决定，也可由外部时钟决定。

若C/T2=0，选用内部时钟，计数脉冲的频率为1/2振荡器频率。第四章80C51单片机的功能单元

若C/T=1，选用外部时钟，该时钟由T2(P1.0)端输入，每当外部脉冲负跳变时，计数器值增1。外部脉冲频率不超过振荡器频率的1/24。由于脉冲溢出时，RCAP2H和RCAP2L的内容会自动装载到TH2和TL2中，故波特率的值还决定于RCAP2H和RCAP2L装载初值。RCLK+TCLK还用于选择定时器/计数器T1还是T2作串行通信的波特率发生器。由图4--13可看出，这两位的值用来控制两个电子开关的位置。值为0时，选用定时器/计数器T1；值为1时，选用定时器/计数器T2，用做波特率发生器。第四章80C51单片机的功能单元

图4--13定时器/计数器T2的波特率发生器方式第四章80C51单片机的功能单元

当定时器/计数器T2用做波特率发生器时，TH2的溢出不使TF2置位，不产生中断。因而，当定时器/计数器T2用做波特率发生器时，没有必要禁止中断。当定时器/计数器2用做波特率发生器时，若EXEN2置1，则T2EX端的信号产生负跳变时,EXF2将置1,但不会发生重装载或捕获操作。这时，T2EX可以作为一个附加的外部中断源。第四章80C51单片机的功能单元

在波特率发生器工作方式下，在T2计数过程中（即TR2=1之后），不能再读/写TH2和TL2的内容。如果读，则读出的结果不会精确（因为每个状态加1）；如果写，则会影响T2的溢出而使波特率不稳定。在T2计数过程中，可以读出但不能改写RCAP2H和RCAP2L的内容。需要访问RCAP2H和RCAP2L，应事先关闭定时器工作。第四章80C51单片机的功能单元

4.2.4看门狗看门狗（watchdog）有时又称为定时器T3，它的作用是强迫单片机（微控制器）进入复位状态，使之从硬件或软件故障中解脱出来。即当单片机的程序进入了错误状态后，在一个指定的时间内，用户程序没有重装定时器T3，将产生一个系统复位。第四章80C51单片机的功能单元

在80C552中，定时器T3由一个11位的分频器和8位定时器T3组成，如图4--14所示。T3由外部引脚EW和电源控制寄存器中的PCON.4(WLE)和PCON.1(PD)控制。EW——看门狗定时器允许，低电平有效。EW=0时，允许看门狗定时器，禁止掉电方式；EW=1时，禁止看门狗定时器，允许掉电方式WLE(PCON.4)——看门狗定时器允许重装标志，若WLE置位，定时器T3只能被软件装入，装入后WLE自动清除。第四章80C51单片机的功能单元

图4---14看门狗（定时器T3）

第四章80C51单片机的功能单元

定时器T3的重装和溢出，产生复位的时间间隔，由装入T3的值决定。定时器T3的工作过程：在T3溢出时，复位8XC552，并产生复位脉冲输出至复位引脚RST。为防止系统复位，必须在定时器T3溢出前，通过软件对其进行重装。如果发生软件或硬件故障，将使软件对定时器T3重装失败，从而T3溢出导致复位信号的产生。用这样的方法可以在软件失控时，恢复程序的正常运行。

例如：

watchdog使用的一段程序如下：

T3EQU0FFH；定时器T3的地址

PCONEQU87H；PCON的地址

第四章80C51单片机的功能单元

WATCH_INTVEQU156；看门狗的时间间隔

；

LCALLWATCHDOG；看门狗的服务程序

WATCHDOG：ORLPCON，#10H；允许定时器T3重装MOVT3，#WATCHINTV；装载定时器T3

RET第四章80C51单片机的功能单元

4.2.5定时器/计数器的编程和使用1定时器/计数器溢出率的计算定时器/计数器运行前,在其中预先置入的常数,称为定时常数或计数常数(TC)。由于计数器是加1（向上）计数的，故而预先置入的常数均应为补码。t=Tc×(2LTC)=12/fosc(2L--TC)第四章80C51单片机的功能单元

其中：t——定时时间。Tc——机器周期。fosc——晶体振荡器频率。L——计数器的长度。对于T0及T1：方式0L=13213=8192方式1L=16216=65536方式2L=828=256对于T2：L=16216=65536第四章80C51单片机的功能单元

TC——定时器/计数器初值，即定时常数或计数常数。定时时间的倒数即为溢出率，即溢出率=1/t=fosc/12*1/(2L--TC)根据既定的定时时间t，计算出TC值，并将其转换成二进制数TCB，然后再分别送入THi、TLi(对于T0，i=0；对于T1，i=1)。

对于定时器/计数器T0、T1：方式0时：TCB=TCH+TCL，TCH——高8位，TCL——低5位MOVTHi，#TCH；送高8位MOVTLi，#TCL；送低5位第四章80C51单片机的功能单元

方式1时：TCB=TCH+TCL，TCH——高8位，TCL——低8位MOVTHi，#TCH；送高8位MOVTLi，#TCL；送低8位方式2时：TCB——8位MOVTHi，#TCBMOVTLi，#TCB对于定时器/计数器T2：与T0、T1的方式1相同。第四章80C51单片机的功能单元

2定时器/计数器的编程定时器/计数器的编程可分为以下几步:①写TMOD，只能用字节寻址。设置定时器/计数器的工作方式（M1、M0）、功能选择（C/）及是否使用门控（GATE）。②将时间常数或计数常数写入THi及TLi，也只能用字节寻址。根据上面的计算结果写入THi及TLi。③启动定时或计数，即写TCON，可用字节寻址也可用位寻址。如：第四章80C51单片机的功能单元

SETBTRi；启动定时器SETBTCON.4(T0)SETBTCON.6(T1)CLRTRi；停止定时器④定时器中断开放和禁止，即写IE（IE.7，IE.3，IE.1）。如：SETBETi；允许中断ETiSETBEA；开放中断CLRETi；禁止中断ETiCLREA；关闭中断第四章80C51单片机的功能单元

3定时器/计数器的应用举例例1使用定时器/计数器T0的方式0，设定1ms的定时。在P1.0引脚上产生周期为2ms的方波输出。晶体振荡器的频率为fosc=6MHz。解：①定时常数计算

振荡器的频率fosc=6MHz=6×106Hz，方式0计数器长度L=13，２L=213=8192定时时间t=1ms=1×10-3s定时常数第四章80C51单片机的功能单元

TC=2L-fosc×t/12=8192-6×106×10-3/12=8192-500=7692定时常数TC转换成二进制数TCB=1111000001100B所以TCH=0F0H，TCL=0CH②TMOD的设定（即控制字）第四章80C51单片机的功能单元

③编程MOVTMOD，#00H；写控制字MOVTH0，#0F0H；写定时常数MOVTL0，#0CHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断SETBEA；开放CPU中断AJMP$ORG000BH；T0中断矢量地址AJMPINQP第四章80C51单片机的功能单元

ORG00××H；中断服务程序INQP：MOVTH0，#0F0H；重写定时常数MOVTL0，#0CHCPLP1.0；P1.0变反输出RETI；中断返回第四章80C51单片机的功能单元

例2.使用定时器/计数器T1的方式1，设定1ms的定时。同样，在P1.0引脚上产生周期为2ms的方波输出。晶体振荡器的频率为fosc=6MHz。解：①定时常数计算

振荡器的频率fosc=6MHz=6×106Hz，方式1计数器长度L=16，2L=216=65536第四章80C51单片机的功能单元

定时时间t=1ms=1×10-3s定时常数TC=2L-fosc×t/12=65536-6×106×10-312=65536-500=65036定时常数TC转换成二进制TCB=1111111000001100B=0FE0CH所以TCH=0FEH(高8位)，TCL=0CH(低8位)②TMOD的设定（即控制字）第四章80C51单片机的功能单元

③编程ORG001BH；T1中断矢量地址AJMPINQP

ORG100H；主程序入口MOVTMOD，#10H；写控制字MOVTH1，#0FEH；写定时常数MOVTL1，#0CHSETBTR1；启动T1第四章80C51单片机的功能单元

SETBET1；允许T1中断SETBEA；开放CPU中断AJMP$ORG00××H；中断服务程序

INQP：MOVTH1，#0FEH；重写定时常数MOVTL1，#0CHCPLP1.0；P1.0变反输出RETI；中断返回第四章80C51单片机的功能单元

例3欲用80C51产生两个方波，其一周期为200μs，另一周期为400μs，而且该80C51使用串行口，并希望用定时器/计数器为波特率发生器。试问定时器/计数器该如何设置？解：这时宜用定时器/计数器T0的方式3工作，其中：TL0产生200μs方波，由P1.0输出;TH0产生400μs方波，由P1.1输出;定时器/计数器T1设置为方式2作波特率发生器用。为波特率设置的方便，采用晶振频率为fosc=9.216MHz。第四章80C51单片机的功能单元

①定时常数计算·TL0定时常数为TCL0：定时时间为tL0=100μsTCL0=28－9216×106×100×10-6/12=256－76.8=179.2单位μs，为十进制数值。十六进制数值为TCBL0=0B3H。第四章80C51单片机的功