情境三簡(jiǎn)易秒表

1、1情境三 簡(jiǎn)易秒表n子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) n子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 n子情境三子情境三 基于單片機(jī)控制的秒表基于單片機(jī)控制的秒表2子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)n一、任務(wù)目標(biāo) n 通過學(xué)習(xí)使讀者了解中斷的基本概念，中斷的執(zhí)行過程，中斷的控制方法和具有中斷的單片機(jī)控制程序編寫。n二、任務(wù)分析n 當(dāng)CPU正在處理某項(xiàng)事務(wù)的時(shí)候，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了某些急需處理的異常情況或特殊的請(qǐng)求，這時(shí)要求CPU暫停正在處理的工作，而轉(zhuǎn)去處理這個(gè)隨機(jī)發(fā)生的緊急或特殊事件，待該事件處理完后，自動(dòng)回到原來被中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序，這個(gè)過程稱做中斷。 3n 51系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)

2、，是眾多8位單片機(jī)中功能較強(qiáng)的一種，可以提供5個(gè)中斷源，分別是外部中斷0、外部中斷1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1和串行口中斷。 n中斷處理過程由以下幾個(gè)階段完成。n（1）中斷請(qǐng)求n當(dāng)中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，將相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位置“1”。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)4n（2）中斷允許控制n 51系列單片機(jī)有專門的中斷允許寄存器IE對(duì)中斷源的開放或屏蔽進(jìn)行兩級(jí)控制。當(dāng)IE的控制位EA=“0”時(shí)，屏蔽所有的中斷申請(qǐng)；當(dāng)EA=“1”時(shí)，CPU開放允許控制的第一級(jí)，但5個(gè)中斷源是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求，還要看IE中與這5個(gè)中斷源直接對(duì)應(yīng)的中斷允許控制位的狀態(tài)，當(dāng)對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)為“1”時(shí)，則允許響應(yīng)相

3、應(yīng)的中斷請(qǐng)求，否則不響應(yīng)中斷請(qǐng)求。 子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)5n （3）中斷查詢n CPU查詢TCON和SCON中的各個(gè)中斷標(biāo)志位的狀態(tài)，確定有哪個(gè)中斷源發(fā)生請(qǐng)求，查詢時(shí)根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP的狀態(tài)，按優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行，如果查詢某個(gè)中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)志位為“1”，表明有中斷請(qǐng)求發(fā)生，在中斷允許的情況下，緊接著從下一機(jī)器周期開始進(jìn)行中斷響應(yīng)。 子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)6n（4）中斷響應(yīng)n1）中斷響應(yīng)條件n 51系列單片機(jī)CPU響應(yīng)中斷的條件有以下3個(gè)。n 有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求。n 中斷總允許控制位EA=“1”，即CPU允許所有中斷源申請(qǐng)中斷。n 申請(qǐng)中斷的中斷源其中斷允

4、許控制位為“1”，即該中斷源可以向CPU申請(qǐng)中斷。n當(dāng)以上3個(gè)條件都滿足時(shí)，中斷請(qǐng)求才可能被CPU響應(yīng)。 子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)7n 2）中斷響應(yīng)過程n 當(dāng)中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求后，滿足中斷響應(yīng)條件，且不存在受阻情況時(shí)，CPU將立即響應(yīng)該中斷請(qǐng)求，如有多個(gè)中斷源同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，將按中斷源的優(yōu)先級(jí)別做出響應(yīng)，先響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)的中斷源，后響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)的中斷源。在響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，先將斷點(diǎn)地址壓入堆棧保存，以備中斷結(jié)束后返回原程序；接著將相應(yīng)中斷處理程序的入口地址送入程序計(jì)數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向該中斷入口地址，并執(zhí)行中斷服務(wù)程序。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)8n（5）中斷處理n 中斷處理

5、分保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、中斷服務(wù)、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和中斷返回4個(gè)步驟。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)是指中斷響應(yīng)后，在中斷服務(wù)程序的開頭采用PUSH指令將服務(wù)程序中要使用的累加器、通用寄存器中的數(shù)據(jù)壓入堆棧。在現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)時(shí)應(yīng)關(guān)閉中斷，預(yù)防正在保護(hù)數(shù)據(jù)時(shí)又響應(yīng)中斷級(jí)別更高（中斷嵌套）的中斷請(qǐng)求，而丟失數(shù)據(jù)；然后緊接著根據(jù)中斷事件的要求編寫中斷服務(wù)程序；在中斷服務(wù)結(jié)束后，立即關(guān)閉中斷，然后通過POP指令恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)；最后用中斷返回指令RETI，硬件自動(dòng)將存放在堆棧中的斷點(diǎn)地址彈出至PC，使CPU繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)9n三、相關(guān)知識(shí) n 下面對(duì)中斷控制中用到的4個(gè)專用寄存器的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講解。n 51系列單片機(jī)為

6、用戶提供了4個(gè)專用寄存器：定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中斷允許控制寄存器（IE）、中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP，來控制單片機(jī)的中斷系統(tǒng)。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)10n1定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器n 該寄存器用于鎖存外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志以及定時(shí)/計(jì)數(shù)器的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志等。進(jìn)行字節(jié)操作時(shí)，寄存器地址為88H；按位操作時(shí)，各位的地址為88H8FH。寄存器各位的含義及位地址如表4-2所示。 位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH 89H88H位符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)表4-2定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器11n 其

7、中與中斷有關(guān)的控制位共4位。n（1）IT0 和IT1外部中斷T0和T1的中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式控制位nIT0（IT1）=1：脈沖觸發(fā)方式，下降沿有效（下降沿時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求）。nIT0（IT1）=0：電平觸發(fā)方式，低電平有效（低電平時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求）。n（2）IE0和IE1外中斷請(qǐng)求標(biāo)志位n當(dāng)CPU采樣到（或）端出現(xiàn)有效中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，IE0（IE1）位由硬件置1，當(dāng)中斷響應(yīng)完成轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件把IE0（或IE1）清0。n 高4位的功能在本章第二節(jié)中講解。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)12n2串行口控制寄存器n 進(jìn)行字節(jié)操作時(shí)，寄存器地址為98H；按位操作時(shí)，各位的地址為98H9FH。寄存

8、器的各位含義及位地址如表4-3所示。 位地址 9FH 9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符號(hào) SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI表4-3 串行口控制寄存器子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)13n 其中與中斷有關(guān)的控制位共兩位。n（1）TI串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位n 當(dāng)發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置1；在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清0。n（2）RI串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位n 當(dāng)接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置1；在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清0。串行中斷請(qǐng)求由TI和RI的邏輯或得到，即無(wú)論是發(fā)送標(biāo)志還是接收標(biāo)志，都會(huì)產(chǎn)生串行中斷請(qǐng)求。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)14n3中

9、斷允許控制寄存器n 進(jìn)行字節(jié)操作時(shí)，寄存器地址為0A8H；按位操作時(shí)，各位的地址為0A8H0AFH。寄存器的各位含義及位地址如表4-4所示。 表4-4 中斷允許控制寄存器位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H位符號(hào)EA / /ESET1EX1ET0EX0子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)15n n 其中與中斷有關(guān)的控制位共6位。n（1）EA中斷允許總控制位n EA=0：中斷總禁止，禁止所有中斷。n EA=1：中斷總允許,總允許后中斷的禁止或允許由各中斷源中斷允許控制位進(jìn)行設(shè)置。n（2）EX0和EX1外部中斷0和外部中斷1的中斷允許控制位。n EX0（EX1）=0：禁止外部中斷。

10、n EX0（EX1）=0：允許外部中斷。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)16n（3）ET0和ET1定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許控制位n ET0（ET1）=“0”：禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷。n ET0（ET1）=“1”：允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷。n（4）ES串行中斷允許控制位n ES=“0”：禁止串行中斷。n ES=“1”：允許串行中斷。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)17n4中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器n 51系列單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)控制比較簡(jiǎn)單，因?yàn)橄到y(tǒng)只定義了高、低兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。高優(yōu)先級(jí)用“1”表示，低優(yōu)先級(jí)用“0”表示。各中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器進(jìn)行設(shè)定。IP寄存器地址為0B8H，位地址為0BFH0B8

11、H。該寄存器的位含義及位地址如表4-5所示。位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H位符號(hào)/PSPT1PX1FT0PX0表4-5 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)18n（1）PX0外部中斷0的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；n（2）PT0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；n（3）PX1外部中斷1的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；n（4）PT1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；n（5）PS串行口中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。n 以上各位設(shè)置為0時(shí)，則相應(yīng)的中斷源為低優(yōu)先級(jí)；設(shè)置為1時(shí)，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級(jí)。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)19n優(yōu)先級(jí)的控制原則是：n 當(dāng)兩個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的中斷源同

12、時(shí)提出中斷請(qǐng)求，低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求不能打斷高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)；但高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求可以打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，51系列單片機(jī)最多只有兩級(jí)中斷嵌套。n 如果同級(jí)的多個(gè)中斷同時(shí)出現(xiàn)，則按CPU查詢次序確定哪個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)。其查詢次序?yàn)閚 外部中斷0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷外部中斷1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷串行中斷。子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)20n1簡(jiǎn)述中斷處理過程。n2簡(jiǎn)述中斷編程結(jié)構(gòu)。n3單片機(jī)如何確定5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)別？分別寫出中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP=05H和IP=00H時(shí)5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)順序。n4用偉福6000軟件或Keil uVision2軟件輸入本節(jié)任務(wù)二的

13、源程序并編譯調(diào)試。n5用Proteus軟件繪制出本節(jié)任務(wù)二仿真電路圖并仿真運(yùn)行。n6根據(jù)本節(jié)任務(wù)二的電路原理圖連接成電路板，用編程器將仿真通過的程序燒錄到單片機(jī)中，脫機(jī)運(yùn)行并觀察電路運(yùn)行情況。 子情境一子情境一 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)思考與練習(xí)21n一、任務(wù)目標(biāo)n 本任務(wù)讓讀者掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式及定時(shí)/計(jì)數(shù)初值的計(jì)算，熟悉定時(shí)/計(jì)數(shù)器的編程結(jié)構(gòu)，了解定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用領(lǐng)域。n二、任務(wù)分析n 51系列單片機(jī)有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，分別稱為定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。其實(shí)就是由兩個(gè)獨(dú)立的8位專用寄存器TH0，TL0和TH1，TL1組成16位加法計(jì)數(shù)器。它們各自都

14、兼有定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能。分別由工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式、啟停及溢出中斷請(qǐng)求進(jìn)行控制。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 22n1定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)方式時(shí)n 當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD中的功能選擇位為“0”時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)方式。此時(shí)定時(shí)器T0或T1對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)啟動(dòng)控制位TR0和TR1為1時(shí)，定時(shí)器就從某一初始值開始計(jì)數(shù)，每一機(jī)器周期定時(shí)器加1，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值時(shí)計(jì)數(shù)溢出，將定時(shí)器的溢出標(biāo)志位TF0或TF1置1，并提出一次中斷請(qǐng)求，如允許定時(shí)器中斷的話，將產(chǎn)生一次定時(shí)器中斷，進(jìn)行定時(shí)器溢出中斷服務(wù)處理；如采用查詢方

15、式進(jìn)行定時(shí)器溢出處理的話，則程序查詢到TF0或TF1位為1時(shí)，就進(jìn)行相應(yīng)的定時(shí)器溢出處理操作。子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器23n 2定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)方式時(shí)n 當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD中的功能選擇位為“1”時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于計(jì)數(shù)方式。此時(shí)計(jì)數(shù)器T0或T1對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖（外部引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）輸入的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)）進(jìn)行計(jì)數(shù)，每來一個(gè)外部輸入脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)器加1。在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，單片機(jī)每個(gè)機(jī)器周期對(duì)外部引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）電平進(jìn)行一次采樣，當(dāng)在某一機(jī)器周期采樣到高電平，跟接著在下一機(jī)器周期采樣到低電平時(shí)，則在再下一機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加

16、1；所以計(jì)數(shù)工作方式時(shí)是對(duì)外部輸入的負(fù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器每次加1需用兩個(gè)機(jī)器周期，則計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的最高頻率為機(jī)器周期頻率的二分之一。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器24n 當(dāng)啟功控制位TR0和TR1位為1時(shí)，計(jì)數(shù)器從某一初始值開始計(jì)數(shù)，每來一個(gè)外部計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出，將計(jì)數(shù)器的溢出標(biāo)志位TF0或TF1置“1”，并提出一次中斷請(qǐng)求，如允許計(jì)數(shù)器中斷的話，將產(chǎn)生一次中斷請(qǐng)求，進(jìn)行計(jì)數(shù)器溢出中斷服務(wù)處理；如果采用查詢方式進(jìn)行計(jì)數(shù)器溢出處理的話，則程序查詢到TF0或TF1位為“1”時(shí)，就進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)數(shù)器溢出處理操作。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)

17、器25n三、相關(guān)知識(shí)n 下面講解對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制的兩個(gè)特殊功能寄存器及工作方式。n1定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器n（1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器（TMOD）n TMOD的作用是對(duì)T0和T1的功能、工作方式及啟動(dòng)方式進(jìn)行控制，地址為89H，其各位的含義如表4-6所示，高4位對(duì)T1進(jìn)行控制，低4位對(duì)T0進(jìn)行控制，高4位與低4位的作用相同。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器26n 表4-6 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器n1）GATE門控位n GATE=“0”：定時(shí)/計(jì)數(shù)器僅受TR（TCON中的TR0或TR1）控制，當(dāng)TR為“1”時(shí)，定時(shí)器開始工作，此時(shí)稱軟啟動(dòng)方式。 子情境二子情境二 定時(shí)定

18、時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器27n GATE=“1”：只有（外部引腳（P3.2）和（P3.3）)為高電平，且TR為“1”時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器才工作，如兩個(gè)信號(hào)中任意一個(gè)為低電平，則定時(shí)器不工作，此時(shí)稱為硬啟動(dòng)。n2）C/T功能選擇位n C/T=“0”：定時(shí)功能。n C/ T=“1”：計(jì)數(shù)功能。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器28 n3）M0 M1工作方式選擇位n M0和M1組合可以定義4種工作方式，如表4-7所示。M0 M1工 作 方 式功 能 描 述0 00 11 01 1方式0方式1方式2方式313位計(jì)數(shù)器16位計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝初值8位計(jì)數(shù)器T0：分成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器T1：停止計(jì)數(shù)表4-7 定

19、時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式選擇 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器29 n（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器（TCON）n TCON作用是對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)、停止、溢出中斷請(qǐng)求及外部中斷請(qǐng)求和觸發(fā)方式控制，地址為88H，可以進(jìn)行位尋址。其中高4位是對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制，低4位是對(duì)外部中斷進(jìn)行控制，低4位在本章的第一節(jié)中已經(jīng)介紹過，其各位的含義及位地址如表4-8所示。 位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0表4-8 定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器30n1）TF0，TF1T0和T1溢出標(biāo)志位n 當(dāng)計(jì)

20、數(shù)滿溢出時(shí)，由硬件將TF0或TF1置“1”。n2）TR0，TR1T0和T1啟動(dòng)控制位n TR0 (TR1)=“1”：T0或T1開始計(jì)數(shù)。n TR0 (TR1)=“0”：T0或T1停止計(jì)數(shù)。n 其余4位對(duì)外部中斷進(jìn)行控制，在前面已詳細(xì)介紹過，在此不再贅述。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器31n 2定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式n 51系列單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器共有4種工作方式。工作在方式0、方式1和方式2時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的工作原理完全一樣，現(xiàn)以定時(shí)/計(jì)數(shù)器0為例介紹4種工作方式。n（1）方式0n 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，

21、TL0高三位未用。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作在方式0的邏輯結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器32圖4-5 T0(T1)方式0結(jié)構(gòu)33n 當(dāng) C/T=“0”時(shí)，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)接通振蕩器的12分頻輸出，13位計(jì)數(shù)器對(duì)此脈沖信號(hào)（即機(jī)器周期）進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器從某一計(jì)數(shù)初值開始每個(gè)機(jī)器周期加1，當(dāng)加了N個(gè)1時(shí)計(jì)數(shù)器從初值計(jì)數(shù)到最大值，則所用時(shí)間為N個(gè)機(jī)器周期。從而改變不同的計(jì)數(shù)值N（因最大值是固定，通過改變計(jì)數(shù)初值來實(shí)現(xiàn)），可以實(shí)現(xiàn)不同的定時(shí)時(shí)間，這就是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)工作原理。定時(shí)時(shí)間為: 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器34n（2）方式1n 方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工

22、作方式，其計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL0的全部8位構(gòu)成。其邏輯電路和工作情況與方式0完全相同，所不同的只是計(jì)數(shù)器的位數(shù)。定時(shí)時(shí)間為： 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器35 圖4-6 T0(T1)方式2結(jié)構(gòu)36n（4）方式3n1）T0工作于方式3n T0工作于方式3時(shí)的結(jié)構(gòu)圖如圖4-7（a）、（b）所示。在方式3下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0被拆為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0。其中TL0既可以作為計(jì)數(shù)功能使用，又可以作為定時(shí)功能使用，占用了原T0的控制位、引腳和中斷源，即，GATE，TR0，TF0，T0（P3.4）， （P3.2）引腳均用于TL0的控制。對(duì)于TH0只能作為定時(shí)器使用，由于定時(shí)/

23、 計(jì)數(shù)器0的運(yùn)行控制位TR0和溢出標(biāo)志位TF0已被TL0占用，因此TH0占用了定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的運(yùn)行控制位TR1和溢出標(biāo)志位TF1，并占用了T1的中斷源，即TH0定時(shí)器的啟動(dòng)和停止受TR1的狀態(tài)控制，而計(jì)數(shù)溢出時(shí)則置位TF1。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器INT037 圖4-7 T0方式3結(jié)構(gòu)38n2）T0工作于方式3時(shí)T1的工作情況n 當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0工作在方式3時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1可工作在方式0、方式1和方式2，此時(shí)T1的結(jié)構(gòu)如圖4-8（a）、（b）所示。由于TR1，TF1和T1中斷源均被定時(shí)/計(jì)數(shù)器0占用，此時(shí)僅有控制位切換其定時(shí)或計(jì)數(shù)工作方式，計(jì)數(shù)溢出時(shí)，只能將輸出送入

24、串行口。在這種情況下定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1只能作為波特率發(fā)生器使用，以確定串行通信的速率。只要設(shè)置好工作方式，便可自動(dòng)運(yùn)行。如果要停止工作，只需要把定時(shí)/計(jì)數(shù)器1設(shè)置在工作方式3即可。通常把定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1設(shè)置為方式2作為波特率發(fā)生器比較方便。 子情境二子情境二 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器39圖4-8 T0方式3時(shí)的T1結(jié)構(gòu)40n一、任務(wù)目標(biāo)n 利用單片機(jī)作為主控制器實(shí)現(xiàn)電子秒表，用4位LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。設(shè)置外部按鍵SB，當(dāng)按鍵SB第一次按下時(shí)啟動(dòng)秒表開始計(jì)時(shí)；當(dāng)?shù)诙伟聪掳存IS1時(shí)秒表停止計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)谌伟聪掳存IS1時(shí)秒表回零；即用一個(gè)按鍵S1來控制秒表的啟動(dòng)、停止和回零功能。n 通過本次任務(wù)的學(xué)習(xí)

25、，使讀者了解秒表的電路設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)，熟悉定時(shí)器的應(yīng)用及其編程方法。 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表41n二、任務(wù)分析n1秒表硬件電路設(shè)計(jì)n 采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)控制器，用4位共陰LED數(shù)碼管顯示時(shí)間，為了節(jié)省單片機(jī)的I/O資源，LED數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示方式，由P2口的低4位輸出位選信號(hào)，P1口輸出LED數(shù)碼管的顯示段碼。用非門來提高P2口的驅(qū)動(dòng)能力，使LED管達(dá)到合適的亮度。完成設(shè)計(jì)的仿真電路如圖4-9所示。子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表42n 圖4-9 基于單片機(jī)控制的秒表仿真電路圖43n 2程序設(shè)計(jì)n 采用主程序調(diào)用子程序的

26、設(shè)計(jì)方法，主程序首先對(duì)定時(shí)器和有關(guān)寄存器及存儲(chǔ)單元進(jìn)行初始化，調(diào)用按鍵掃描子程序和顯示子程序，判斷計(jì)時(shí)時(shí)間是否到9分59秒。主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-10所示。 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表44 圖4-10 主程序設(shè)計(jì)流程圖45（1）定時(shí)初值的計(jì)算n 按12MHz的時(shí)鐘頻率計(jì)算，其機(jī)器周期為1s，選用定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式1，定時(shí)時(shí)間50ms。計(jì)算初值如下：n 計(jì)數(shù)值N = 定時(shí)/計(jì)數(shù)器最大值M 定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值Xn 則 初值X=MNn 機(jī)器周期為TM=121/osc=121/12106=1sn 采用定時(shí)器工作方式1，所以初值為n X=21650ms/1us=15536=3C

27、B0Hn 所以TH0=3CH，TL0=B0H 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表46n（2）初始化n 通過初始化設(shè)定定時(shí)器0工作方式為方式1，開放定時(shí)器0的中斷及總中斷，分別給存放毫秒、秒、分的計(jì)數(shù)單元3FH，40H，41H，42H清零。關(guān)閉定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0。給存儲(chǔ)按鍵次數(shù)的寄存器R1清零。 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表47n（3）判斷有無(wú)鍵按下，并進(jìn)行按鍵處理n 因?yàn)橹挥幸粋€(gè)與P3.0相連的接獨(dú)立式按鍵，所以用JB P3.0，KEYEND指令來讀按鍵的狀態(tài)。當(dāng)P3.0=0時(shí)則有鍵按下，然后進(jìn)行10ms的延時(shí)消抖，延時(shí)消抖后將存放按鍵次數(shù)的寄存器R7加1，

28、接著判斷R1中的值是多少？如果是1（表示第一次按鍵）則用SETB TR0指令啟動(dòng)定時(shí)器T0；如果是2則用CLR TR0指令關(guān)閉定時(shí)器T0；如果是3則將存放時(shí)間的3FH，40H，41H，42H單元及存放按鍵次數(shù)的R1清零。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-11所示。子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表48圖4-11 按鍵確認(rèn)程序設(shè)計(jì)流程圖49n（4）顯示子程序設(shè)計(jì)n 顯示子程序的主要作用是根據(jù)存放在3FH，40H，41H，42H單元的計(jì)數(shù)值查表找到跟計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)的段碼，然后送到對(duì)應(yīng)的LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-12所示。子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表50圖4-

29、12 顯示子程序流程圖51n（5）中斷子程序設(shè)計(jì)n 本任務(wù)中定時(shí)器T0定時(shí)50ms，每到50ms，T0產(chǎn)生一次中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中，首先將累加器A中內(nèi)容壓入堆棧，保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)，接著給T0重裝初值。然后50ms計(jì)數(shù)單元加1，再判斷計(jì)數(shù)單元是否加到2（即0.1s），若沒有則中斷返回；若加到了，則首先50ms計(jì)數(shù)單元清零，接著將毫秒的計(jì)數(shù)單元加1。子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表52n 再判斷毫秒計(jì)數(shù)單元是否到10（即1s），若沒有則中斷返回；若到了10，則將毫秒計(jì)數(shù)單元清零。然后將秒的個(gè)位計(jì)數(shù)單元加1，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)單元加1后判斷是否加到10，若不是則中斷返回；若

30、是則將秒的個(gè)位計(jì)數(shù)單元清零，然后秒的10位計(jì)數(shù)單元加1，再判斷秒的10位計(jì)數(shù)單元是否到6，若不是則中斷返回；若是則將秒的十位清零，分計(jì)數(shù)單元加1。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-13所示。子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表53圖4-13 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)流程圖54n AJMP TIMER n ORG 0030Hn MAIN: MOV DPTR, #TABLE n MOV SP, #50H n MOV TMOD, #01H ；定時(shí)器T0的工作方式為方式1n MOV IE, #82H n CLR TR0 n CALL CLEAR ；對(duì)計(jì)分、秒、毫秒計(jì)數(shù)單元清零n LOOP: CALL SCA

31、NKEY ；調(diào)用按鍵掃描子程序 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表55n CALL DISP ;調(diào)用顯示子程序n MOV A, 42H ;判斷定時(shí)時(shí)間是否到9分59秒n CJNE A, #09, E3n MOV A, 41Hn CJNE A, #05, E3n MOV A, 40Hn CJNE A , #09, E3n MOV A, 3FHn CJNE A, #09, E3n CLR TR0 n CALL CLEAR ;時(shí)間到了9分59秒 關(guān)閉定時(shí)器并自動(dòng)回零子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表56n E3: AJMP LOOPn CLEAR: MOV A, #0

32、0H ;對(duì)分、秒、毫秒計(jì)數(shù)單元清0n MOV R1, #3FHn E2: MOV R1, An INC R1n CJNE R1, #43H, E2n MOV R7, #00Hn RETnSCANKEY: PUSH An JB P3.0, KEYEND ;判斷按鍵SB是否按下？ 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表57n CALL DELAY_10MS ；延時(shí)消抖 n INC R7 ；按鍵次數(shù)寄存器加1n MOV A, R7n CJNE A, #01, STOP ；是第1次按下嗎？n SETB TR0 ；啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)n AJMP KEYENDn STOP: CJNE A, #02,

33、 RESET ；是第2次按下嗎；n CLR TR0 ；秒表停止計(jì)時(shí)n AJMP KEYENDn RESET: CJNE A, #03, KEYEND；是第3次按下嗎？n CALL CLEAR ；秒表復(fù)位nKEYEND: POP An RET子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表58n 顯示子程序：nDISP: CLR A n MOV R0, #3FH n MOV R2, #08Hn MOV R3, #04n E1:MOV A, R0 ；讀取分、秒、毫秒計(jì)數(shù)單元的值n MOVC A, A+DPTR ；查表找跟計(jì)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的顯示段碼n MOV P2, #00H ；消隱n MOV P1, A n MOV A, R2子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表59n MOV P2, An MOV R6, #255 ；顯示時(shí)間n DJNZ R6, $n INC R0n RR An MOV R2, An DJNZ R3, E1n RET 子情境三子情境三 單片機(jī)控制的秒表單片機(jī)控制的秒表60n 中斷子程序：nTIMER: PUSH A n MOV TH0, #3CH ；送定時(shí)50ms的初值n MOV TL0, #0B0Hn INC 43H ；中斷次數(shù)單元加1n MOV A, 43Hn CJNE A, #02,