Chapter4 定時(shí)器、中斷和串口

第四章MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器、中斷和串口主要內(nèi)容定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的相關(guān)寄存器1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的四種工作方式2串口的四種工作方式5串口相關(guān)的寄存器4中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)寄存器6中斷的響應(yīng)過(guò)程7串行通信的一些概念3學(xué)習(xí)目標(biāo)了解MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式1能夠根據(jù)指定的定時(shí)間隔，編寫(xiě)MCS-51單片機(jī)定時(shí)程序2了解MCS-51單片機(jī)串口結(jié)構(gòu)和串口的使用方法3能夠搭建80C51單片機(jī)的多機(jī)串行通信電路，同時(shí)編寫(xiě)相應(yīng)的串行通信程序。4了解中斷系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)和相關(guān)寄存器5掌握80C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)程，能夠設(shè)計(jì)一個(gè)中斷系統(tǒng)。6MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—基本情況2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，有四種工作方式，簡(jiǎn)稱(chēng)定時(shí)器0、定時(shí)器1，分別用T0、T1表示。定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)模式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)來(lái)自單片機(jī)的內(nèi)部，計(jì)數(shù)速率是晶振頻率的1/12，當(dāng)計(jì)數(shù)器啟動(dòng)后，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)模式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器計(jì)P3.4(T0腳）P3.5(T1腳）負(fù)跳變次數(shù)。每產(chǎn)生一次負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。計(jì)數(shù)器最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)/計(jì)數(shù)器

內(nèi)部計(jì)數(shù)器外部計(jì)數(shù)器CPU可以用軟件設(shè)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作時(shí)，會(huì)按照設(shè)定的工作方式獨(dú)立運(yùn)行，不占用CPU的操作時(shí)間，一旦定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出，將向CPU提出中斷申請(qǐng)，中斷CPU當(dāng)前操作。還有2個(gè)8位的專(zhuān)用寄存器TMOD（88H）和TCON（89H）

。其中TMOD是定時(shí)器的工作方式和工作模式寄存器，TCON是控制寄存器，主要用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器管理與控制。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—基本情況定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心部件是二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器(TH0、TL0或TH1、TL1)。當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全“1”時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖，就使計(jì)數(shù)器回零，同時(shí)產(chǎn)生溢出脈沖使TCON中溢出中斷標(biāo)志TF0或TF1置1，并可向CPU申請(qǐng)中斷。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—基本情況MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—基本情況3bit計(jì)數(shù)器(a)原理圖.(b)時(shí)序圖MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—基本情況T0和T18051單片機(jī)有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。T0由2個(gè)特殊功能寄存器TH0（高字節(jié)，地址8CH）和TL0（低字節(jié)，地址8AH）構(gòu)成，T1則由TH1（高字節(jié)，地址8DH）和TL1（低字節(jié)，地址8BH）構(gòu)成。MOVTL0,#9CHMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器:TMOD8bit寄存器，地址89H工作模式寄存器TMOD每一位都定義了不同的功能，但只能字節(jié)尋址，即要配置其中某一位信息，必須對(duì)TMOD整體賦值。低四位用來(lái)設(shè)置T0的工作方式，高四位用來(lái)設(shè)置T1的工作方式。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0Timer1Timer0(MSB)(LSB)工作模式寄存器ＴＭＯＤ的格式（１）GATE——門(mén)控位門(mén)控位用來(lái)確定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)除了受TR0（TR1）的影響，是否還要受外部中斷輸入引腳()的信號(hào)控制。①GATE=1：當(dāng)外部中斷輸入引腳（）為高電平時(shí)，TR0（TR1）設(shè)置為1，啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0（T1）；當(dāng)外部中斷輸入引腳（）為低電平時(shí)，不能啟動(dòng)T0（T1）。②GATE=0：只要將TR0（TR1）設(shè)置為1，即可啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0（T1）。D7D6D5D4D3D2D1D0GATE

M1M0GATE

M1M0T1T0MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器（2）——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能模式選擇位①C/T=1：T0（T1）用作計(jì)數(shù)器。②C/T=0：T0（T1）用作定時(shí)器。作計(jì)數(shù)器用時(shí)，對(duì)單片機(jī)引腳P3.4（T0）或P3.5（T1）上的輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，CPU采樣引腳的輸入電平。若前一周期采樣值為1，下一周期的采樣值為0，則計(jì)數(shù)單元加1，加滿后溢出引發(fā)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷。作定時(shí)器用時(shí)，對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。希望定時(shí)多長(zhǎng)時(shí)間就給計(jì)數(shù)單元賦相應(yīng)的初始值，啟動(dòng)定時(shí)器后，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)單元加1，加滿后溢出引發(fā)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器（3）M1、M0——工作方式選擇位由M1、M0兩位的組合可以確定4種工作方式，如表4－2所示。這4種工作方式在定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度、計(jì)數(shù)單元賦值等方面存在較大差異，下一節(jié)將舉例說(shuō)明其應(yīng)用特點(diǎn)。M1M0

工作方式

功能描述00方式013位定時(shí)/計(jì)數(shù)器01方式116位定時(shí)/計(jì)數(shù)器10方式28位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，自動(dòng)重裝初始值11方式3T0分為兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，T1無(wú)此項(xiàng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器控制寄存器TCON控制寄存器TCON每一位都定義了不同的功能，既可以字節(jié)尋址，也可以位尋址，即,如果要配置其中某一位信息，可以對(duì)該位單獨(dú)賦值。TCON格式如表所示。控制寄存器ＴＣＯＮ各位定義TCON的高4位用來(lái)定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷控制信息，低4位用來(lái)定義外部中斷控制信息。下面分別介紹關(guān)于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷控制的各位的具體含義。D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0T1T0外部中斷MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器TF1（TF0）：中斷標(biāo)志位。計(jì)數(shù)單元溢出時(shí)，硬件置位。若開(kāi)啟了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，則中斷響應(yīng)后硬件自動(dòng)清除該標(biāo)志位；若沒(méi)有開(kāi)啟中斷，則由軟件清零。TR1（TR0）：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器啟動(dòng)控制位。若門(mén)控GATE=0，則軟件設(shè)置TR1（TR0）為1時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1（T0）開(kāi)始工作；軟件清除TR1（TR0）為0時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1（T0）停止工作。

復(fù)位后TCON中的所有位都清零，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1（T0）均沒(méi)有工作。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器單片機(jī)復(fù)位時(shí)，特殊功能寄存器TCON被清0TFx（x=0,1）和TRx（x=0,1）由軟件方法置1或清0。既可按單元操作的方式，也可以按位操作方式。如啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，清除溢出標(biāo)志位TF0和TF1操作如下：

SETBTR0SETBTR1CLRTF0CLRTF1

或：MOVTCON,#01010000B定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器（TCON）MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器注意：使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）MCS－51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為加1計(jì)數(shù)器。（2）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的工作方式?jīng)]有方式3，如果設(shè)置它為方式3（M1M0=11），定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1停止工作。（3）一般情況下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出后，TF1自動(dòng)置1，可以以此為判斷標(biāo)志，檢測(cè)定時(shí)或計(jì)數(shù)是否完成，但在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置為方式3時(shí)，TF1為1時(shí)意味著8位計(jì)數(shù)器TH0溢出，TF0為1表示8位計(jì)數(shù)器TL0溢出。（4）在計(jì)數(shù)器模式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖的頻率不高于振蕩器頻率的1/24.MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—寄存器方式0方式0：13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。設(shè)置TMOD的M1=0、M0=0時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以方式0工作，此時(shí)計(jì)數(shù)單元由13位組成，即TLx的低5位（D0~D4）和THx的8位，TLx的高3位沒(méi)有使用。這一方式主要是為了和早期4位單片機(jī)兼容，因此現(xiàn)在的單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中很少將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)為方式0，大家對(duì)方式0的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)有基本了解就足夠了。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式如圖所示，以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0為例，當(dāng)GATE=0時(shí)，TR0控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)，只要設(shè)置TR0=1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器就開(kāi)始工作，TL0和TH0組成的13位計(jì)數(shù)單元開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)GATE=1時(shí)，TR0與引腳信號(hào)共同確定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

當(dāng)=0時(shí)，MUX開(kāi)關(guān)接通內(nèi)部振蕩器的12分頻輸出，此時(shí)T0就是對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，即T0作為定時(shí)器使用，定時(shí)時(shí)間為：

t：定時(shí)時(shí)間。

TC：機(jī)器周期。

X：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始值。

fOSC：晶體振蕩器頻率。

L：計(jì)數(shù)單元的長(zhǎng)度。XXMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

當(dāng)=1時(shí)，MUX開(kāi)關(guān)接通計(jì)數(shù)引腳（P3.4），此時(shí)T0對(duì)外部引腳P3.4上的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，即T0作為計(jì)數(shù)器使用，計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為：

S=2L－X

S：脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)值。

L：計(jì)數(shù)單元的長(zhǎng)度。

X：計(jì)數(shù)單元初始值。當(dāng)TL0的低5位計(jì)滿溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，當(dāng)計(jì)數(shù)單元的值為全“1”時(shí)，再來(lái)一個(gè)有效信號(hào)將使計(jì)數(shù)單元溢出復(fù)位為全“0”，同時(shí)使中斷標(biāo)志位TF0置位，申請(qǐng)中斷。如果程序中沒(méi)有開(kāi)啟定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，則可以通過(guò)軟件查詢(xún)標(biāo)志位TF0是否為“1”來(lái)判斷定時(shí)/計(jì)數(shù)是否結(jié)束。在方式0下，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍是1～8192（213）。定時(shí)時(shí)間范圍為1～8192個(gè)機(jī)器周期。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式【例】設(shè)系統(tǒng)晶振為12MHz，試編程實(shí)現(xiàn)在P1.0管腳輸出周期為10ms的方波。分析：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用要考慮選擇T0還是T1、工作在定時(shí)模式還是計(jì)數(shù)器模式、采用哪種工作方式、計(jì)數(shù)單元初始值計(jì)算等問(wèn)題。因此對(duì)應(yīng)程序設(shè)計(jì)中定時(shí)器初始化步驟通常有如下幾步：

①配置TMOD（寫(xiě)入工作方式控制字）；②計(jì)數(shù)單元THx、TLx賦初值；③啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（設(shè)置TRx）；④開(kāi)中斷（如采用查詢(xún)方式可省略這一步）。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

根據(jù)題意，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)工作在定時(shí)模式，且定時(shí)時(shí)間為周期的一半，即5ms，假設(shè)選擇T0，確定工作方式0，套用前面的公式計(jì)算計(jì)數(shù)單元初始值。

X=2L－t×fOSC/12=213－5×10-3×12×106/12=8192－5000＝3192=0C78H=110001111000B

由于方式0的計(jì)數(shù)單元由TL0的低5位和TH0的8位共同組成，因此將上述計(jì)算結(jié)果拆分成低5位和高8位的組合，則初始值賦值為：

TL0=11000B=18H，TH0=1100011B=63H。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式如果用查詢(xún)方式，程序代碼如下：

ORG0000H AJMPSTART ；跳轉(zhuǎn)到主程序開(kāi)始處

ORG0030H START: MOVSP，#68H ；堆棧指針上移

SETBP1.0 ；初始化P1.0 MOVTMOD，#00H ；設(shè)置T0工作在定時(shí)模式，方式0 MOVTH0，#63H；定時(shí)器計(jì)數(shù)單元賦初值

MOVTL0，#18H SETBTR0 ；啟動(dòng)定時(shí)器T0LED_LOOP: JNBTF0,$ ；定時(shí)時(shí)間沒(méi)有到，繼續(xù)等待

CLRTF0 ；手動(dòng)清除中斷標(biāo)志位

CPLP1.0 ；改變P1.0狀態(tài)使之輸出方波

MOVTH0，#63H ；重新賦初值

MOVTL0，#18H SJMPLED_LOOP ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式如果用中斷方式，程序代碼如下：

ORG0000H AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序開(kāi)始處

ORG000BH ；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷入口

AJMPINT_T0；跳轉(zhuǎn)到T0中斷服務(wù)程序處

ORG0030HSTART: MOVSP,#68H；堆棧指針上移

SETBP1.0 ；初始化P1.0 MOVTMOD，#00H；設(shè)置T0工作在定時(shí)模式，方式0 MOVTH0，#63H；定時(shí)器計(jì)數(shù)單元賦初值

MOVTL0#18H SETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)器

SETBEA；開(kāi)總中斷

SETBET0；開(kāi)定時(shí)中斷T0 SJMP$；等待中斷MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式INT_T0: ；中斷服務(wù)程序

PUSHACC PUSHPSW MOVTH0,#63H

；重新賦初值

MOVTL0,#18H CPLP1.0 ；改變P1.0狀態(tài)使之輸出方波

POPPSW POPACC RETI ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

例：設(shè)定時(shí)器T0選擇工作模式0，定時(shí)時(shí)間為1ms，fOSC=6MHz。試確定T0初值，計(jì)算最大定時(shí)時(shí)間T。

解：當(dāng)T0處于工作模式0時(shí)，加1計(jì)數(shù)器為13位。設(shè)T0的初值為X。則

X=7692

轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)X=1111000001100B=1E0CHT0的低5位：01100B=0CHT0的高8位：11110000B=F0HT0最大定時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)于13位計(jì)數(shù)器T0的各位全為1，即（TH0）=FFH，（TL0）=1FH。則MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

例：設(shè)T0工作在模式0，定時(shí)時(shí)間為1ms，fOSC=6MHz。編程實(shí)現(xiàn)其定時(shí)功能。

MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式解：

（1）計(jì)算T0初值X

結(jié)果為（TH0）=0F0H，（TL0）=0CH。（2）程序清單

ORG0000HRESET：AJMPMAIN;跳過(guò)中斷服務(wù)程序區(qū)

ORG000BH;中斷服務(wù)程序固定入口

AJMPITOP

主程序

ORG0100HMAIN：MOVSP，#60H；設(shè)堆棧指針

ACALLPTOMDHERE：AJMPHERE;等待時(shí)間到，轉(zhuǎn)入中斷PTOMD：MOVTL0，#0CH;裝入初值

MOVTH0，#0F0HSETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)

SETBET0;開(kāi)中斷

SETBEARET;子程序返回中斷服務(wù)程序

ORG0120HITOP：MOVTL0，#0CH;重裝入初值

MOVTH0，#0F0HCPLP1.0;P1.0輸出取反

;產(chǎn)生周期2ms的方波

RETI;中斷返回MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

例：利用T0的工作模式0產(chǎn)生1ms的定時(shí)，在P1.0引腳上輸出2ms的方波。設(shè)單片機(jī)晶振=12MHz。解：

（1）選擇工作模式要在P1.0引腳輸出周期為2ms方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可。T0的模式字節(jié)TMOD=00H，即

TMOD.1~TMOD.0M1M0=00,T0為模式0；

TMOD.2C/T=0,T0為定時(shí)狀態(tài)；

TMOD.3GATE=0,表示計(jì)數(shù)不受INT0控制;TMOD.4~TMOD.7可為任意值。因T1不用，這里取0

MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式（2）計(jì)算1ms定時(shí)時(shí)T0的初值機(jī)器周期

設(shè)T0的計(jì)數(shù)初值為X，則

=8192-1000=7192D=1110000011000BTH0初值為E0H，TL0初值為18H?？刹樵?xún)TF0的狀態(tài)來(lái)控制P1.0輸出。

7192÷32商為高8位，余數(shù)為低5位MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

（3）查詢(xún)方式采用查詢(xún)方式的程序很簡(jiǎn)單，但在定時(shí)器計(jì)數(shù)過(guò)程中，CPU要不斷查詢(xún)溢出標(biāo)志位TF0的狀態(tài)。這就占用了很多CPU的工作時(shí)間，使CPU的效率下降。程序清單：

MOVTMOD,#00H;設(shè)置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值

MOVTH0,#0E0HSETBTR0；啟動(dòng)T0

LOOP:JBCTF0,NEXT；查詢(xún)定時(shí)時(shí)間到否？

SJMPLOOPNEXT:MOVTL0,#18H；重裝計(jì)數(shù)初值

MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；輸出取反

SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式（4）定時(shí)器溢出中斷方式主程序

MAIN：MOVTMOD，#00H；設(shè)置T0為模式0MOVTL0，#18H；送初值

MOVTH0，#0E0HSETBEA；CPU開(kāi)中斷

SETBET0；T0中斷允許

SETBTR0；啟動(dòng)T0

HERE：SJMPHERE；等待中斷中斷服務(wù)程序

ORG000BH；T0入口

AJMPCTC0；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序

CTC0：MOVTL0，#18H；重裝初值

MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；輸出方波

RETI；中斷返回MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式方式1方式1：16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。設(shè)置TMOD的M1=0、M0=1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以方式1工作，此時(shí)計(jì)數(shù)單元由兩個(gè)完整的8位寄存器TLx、THx共同組成。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)方式1的結(jié)構(gòu)框圖如下所示。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器后，計(jì)數(shù)單元開(kāi)始計(jì)數(shù)，TLx加滿后溢出向THx進(jìn)位，THx加滿（全1）后再計(jì)一次后溢出，此時(shí)TLx、THx自動(dòng)清零，同時(shí)系統(tǒng)將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷標(biāo)志位TFx置位，表明定時(shí)時(shí)間到或外部信號(hào)計(jì)數(shù)達(dá)到目標(biāo)。如果允許中斷，那么CPU自動(dòng)響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)入中斷處理程序，此時(shí)TLx、THx已經(jīng)恢復(fù)為全0，中斷處理程序中必須重新給TLx、THx賦初始值。中斷返回時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)將標(biāo)志位TFx清零。方式1通常應(yīng)用于需要實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)的場(chǎng)合。下面我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明方式1的使用特點(diǎn)。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

【例】電路如圖所示。試編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制8盞燈循環(huán)點(diǎn)亮，每盞燈點(diǎn)亮?xí)r間為50ms，系統(tǒng)晶振為12MHz。

MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式分析：根據(jù)題意，確定定時(shí)時(shí)間為50ms，每次定時(shí)時(shí)間到，即控制相鄰的下一盞燈點(diǎn)亮，采用定時(shí)器T1，工作方式1，計(jì)數(shù)單元初始值計(jì)算如下：

X=2L-t×fOSC/12=216－50×10-3×12×106/12=15536=3CB0H

則TH1=3CH，TL1=B0H。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

ORG0000H AJMPSTART ；跳轉(zhuǎn)到程序開(kāi)始處

ORG0030HSTART: MOVSP，#68H ；堆棧指針上移

MOVP2，#0FFH ；初始化，LED全滅

MOVA，#0FEH ；初始化，累加器A保存 ；LED控制位狀態(tài)信息

MOVTMOD,#10H ；設(shè)置T1工作在定時(shí)模式，方式1 MOVTH1,#3CH；定時(shí)器計(jì)數(shù)單元賦初值

MOVTL1，#0B0H SETBTR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器LED_LOOP:

JNBTF1，$

；定時(shí)時(shí)間沒(méi)有到，繼續(xù)等待

CLRTF1

；手動(dòng)清除中斷標(biāo)志位

MOVP2,A ；改變LED狀態(tài)

RLA ；循環(huán)左移一位

MOVTH1，#3CH MOVTL1，#0B0H SJMPLED_LOOP ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式中斷方式、程序代碼如下：

ORG0000H AJMPSTART ；跳轉(zhuǎn)到程序開(kāi)始處

ORG001BH AJMPINT_T1 ；跳轉(zhuǎn)到定時(shí)中斷1處理程序處

ORG0030HSTART: MOVSP，#68H ；堆棧指針上移

MOVP2，#0FFH ；初始化，LED全滅

MOVA，#0FEH ；初始化，累加器A保存LED狀態(tài)信息

MOVTMOD，#10H；設(shè)置T1工作在定時(shí)模式，方式1 MOVTH1，#3CH ；定時(shí)器計(jì)數(shù)單元賦初值

MOVTL1，#0B0H SETBTR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器

SETBEA ；開(kāi)總中斷

SETBET1 ；開(kāi)定時(shí)中斷T1 SJMP$ ；等待中斷MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式INT_T0: PUSHPSW ；本次需要利用累加器A傳遞LED狀態(tài)，

；故不必將A的內(nèi)容壓入堆棧

MOVTH1，#3CH ；重新賦初值

MOVTL1，#0B0H MOVP2，A ；改變LED狀態(tài)

RLA ；循環(huán)左移一位

POPPSW RETI ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式【例】系統(tǒng)晶振為12MHz，利用定時(shí)器T0的工作方式1實(shí)現(xiàn)P1.0管腳輸出周期為2s的方波。分析：在晶振為12MHz時(shí)，方式1最大能實(shí)現(xiàn)的定時(shí)時(shí)間為216×1μs=65536μs，要使P1.0輸出周期為2s的方波，定時(shí)時(shí)間為1s。對(duì)于類(lèi)似的長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)要求，可以采用基準(zhǔn)定時(shí)加循環(huán)的方法。比如要求定時(shí)1s，選擇T0的方式1，基準(zhǔn)定時(shí)50ms，循環(huán)20次即為1s。程序流程圖如圖所示。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式程序代碼如下：

ORG0000H AJMPSTART ；跳轉(zhuǎn)到程序開(kāi)始處

ORG000BH AJMPINT_T0；跳轉(zhuǎn)到定時(shí)中斷0處理程序處

ORG0030HSTART: MOVSP，#68H SETB P1.0

；初始化P10 MOVR7，#20

；循環(huán)次數(shù)賦初值

MOVTMOD，#01H；設(shè)置T0工作在定時(shí)模式，方式1 MOVTH0，#3CH；定時(shí)器計(jì)數(shù)單元賦初值

MOVTL0，#0B0H SETBTR0 ；啟動(dòng)定時(shí)器

SETBEA ；開(kāi)總中斷

SETBET0 ；開(kāi)定時(shí)中斷T0 SJMP$MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式；***************中斷服務(wù)程序***************INT_T0:PUSHACC PUSHPSW MOVTH0，#3CH

；重新賦初值

MOVTL0，#0B0H DJNZR7,EXIT

；循環(huán)次數(shù)未到， ；即未到1s，退出中斷

MOVR7,#20 ；循環(huán)次數(shù)重新賦初值

CPLP1.0 ；1s定時(shí)時(shí)間到，改變P1.0狀態(tài)EXIT: POPPSW POPACC RETI ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式方式2

方式2：8位自動(dòng)重裝初始值的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。設(shè)置TMOD的M1=1、M0=0時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以方式2工作，此時(shí)計(jì)數(shù)單元THx作為備分寄存器保存和TLx同樣的初始值。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)方式2的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器后，計(jì)數(shù)單元開(kāi)始計(jì)數(shù)，TLx加滿（全1）后再加1溢出，此時(shí)TLx自動(dòng)清零，同時(shí)系統(tǒng)將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷標(biāo)志位TFx置位，表明定時(shí)時(shí)間到或外部信號(hào)計(jì)數(shù)達(dá)到目標(biāo)。如果允許中斷，CPU自動(dòng)響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)入中斷處理程序。在方式2中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從備分寄存器THx取得初始值賦給TLx，因此不需要在中斷處理程序中重新給TLx、THx賦初始值。中斷返回時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)將標(biāo)志位TFx清零。方式2通常應(yīng)用于短時(shí)間定時(shí)的場(chǎng)合。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式【例】電路如圖所示，系統(tǒng)晶振為12MHz，程序控制8盞燈輪流點(diǎn)亮，但要求看起來(lái)8盞燈同時(shí)點(diǎn)亮。分析：人眼的視覺(jué)停留時(shí)間大約為20ms，要想8盞燈輪流點(diǎn)亮而看起來(lái)一齊亮，則每盞燈第一次點(diǎn)亮和第二次點(diǎn)亮的時(shí)間間隔不能超過(guò)20ms。不妨設(shè)計(jì)為每盞燈點(diǎn)亮200μs。然后依次循環(huán)，則每盞燈中途熄滅的時(shí)間間隔可以定為大約為14ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人眼視覺(jué)停留時(shí)間，這樣人眼將不會(huì)分辨出燈曾經(jīng)熄滅過(guò)，從而達(dá)到看起來(lái)一齊亮的效果。這一設(shè)計(jì)思路在數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示中常常用到。選擇定時(shí)器T1，短時(shí)間定時(shí)采用方式2，定時(shí)200μs，初始值計(jì)算如下：

X=2L-t×fOSC/12=28－200×10-6×12×106/12=56=38H

MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式 ORG0000H AJMPSTART ；跳轉(zhuǎn)到程序開(kāi)始處

ORG001BH AJMPINT_T1 ；跳轉(zhuǎn)到定時(shí)中斷1處理程序處

ORG0030HSTART: MOVSP，#68H ；堆棧指針上移

MOVP2，#0FFH ；初始化，LED全滅

MOVA，#0FEH ；初始化，累加器A保存LED狀態(tài)信息

MOVTMOD,#20H ；設(shè)置T1工作在定時(shí)模式，方式2 MOVTH1，#38H ；定時(shí)器計(jì)數(shù)單元賦初值

MOVTL1，#38H SETBTR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器

SETBEA ；開(kāi)總中斷

SETBET1 ；開(kāi)定時(shí)中斷T1 SJMP$ ；等待中斷MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式INT_T0: PUSHPSW MOVP2，A；改變LED狀態(tài)

RLA；循環(huán)左移一位

POPPSW RETI ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式方式3方式3：T0分解為2個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。設(shè)置TMOD的M1=1、M0=1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以方式3工作，只有T0可以設(shè)置為方式3，此時(shí)T0分解為2個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TL0和TH0。其中TL0占用原T0的相關(guān)資源，包括T0控制位、GATE、TR0、TF0，外部信號(hào)輸入引腳P3.4（T0）、P3.2（），T0中斷入口地址。除了計(jì)數(shù)單元只有8位寄存器TL0外，其余功能和用法與方式1完全相同，可用作8位定時(shí)器，也可用作8位計(jì)數(shù)器模式。此時(shí)TH0使用原T1的部分資源，包括T1控制位TR1、TF1，T1中斷入口地址。TH0只用作8位定時(shí)器模式。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0用作方式3時(shí)，T1仍然可以設(shè)置為方式0～2。由于當(dāng)前T1的控制位和中斷源都被TH0占用，此時(shí)T1一般用作不需要中斷的串口波特率發(fā)生器，定時(shí)控制串口數(shù)據(jù)傳輸速率，詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)本章串口部分。前面列舉了很多定時(shí)器應(yīng)用的例子，接下來(lái)看一個(gè)計(jì)數(shù)器應(yīng)用的例子。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式【例】假設(shè)某生產(chǎn)線的一個(gè)流程有5套工序，5套工序全部結(jié)束后工作人員應(yīng)停止其他工作，來(lái)檢測(cè)5套工序后的產(chǎn)品。電路設(shè)計(jì)人員將5套工序?qū)?yīng)傳感器的輸出信號(hào)（低有效）相與后接入到單片機(jī)引腳P3.4，蜂鳴器接P1.0（低電平有效），手動(dòng)按鍵接P1.7，要求5套工序結(jié)束后蜂鳴器鳴叫提醒工作人員，直到工作人員按下按鍵（給P1.7一個(gè)低電平信號(hào)）為止。分析：根據(jù)題意，可以設(shè)置T0工作在方式3，利用TL0作8位計(jì)數(shù)器，P3.4管腳收到5次有效信號(hào)后引發(fā)T0中斷，則計(jì)數(shù)單元賦初值為T(mén)L0=28－5=250=FAH。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式

ORG0000H AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到程序開(kāi)始處

ORG000BH AJMPINT_T0；跳轉(zhuǎn)到定時(shí)中斷0處理程序處

ORG0030HSTART: MOVSP，#68H SETBP1.0 ；初始化蜂鳴器

SETBP1.7 ；初始化按鍵

MOVTMOD，#07H；設(shè)置T0工作在計(jì)數(shù)模式，方式3 MOVTL0，#0FAH；計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)單元賦初值

SETBTR0；啟動(dòng)計(jì)數(shù)器

SETBEA；開(kāi)總中斷

SETBET0；開(kāi)中斷T0 SJMP$MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式INT_T0: PUSHACC PUSHPSW MOVTL0，#0FAH；重新賦初值

CLRP1.0 ；5套工序結(jié)束，控制蜂鳴器鳴叫

JBP1.7，$ ；工作人員沒(méi)有按鍵，蜂鳴器繼續(xù)鳴叫

SETBP1.0 ；工作人員按下停止鍵，蜂鳴器停止鳴叫

POPPSW POPACC RETI ENDMCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—工作方式思考與練習(xí)1.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有幾種工作方式？各有何特點(diǎn)？2.與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相關(guān)的寄存器有哪些？3.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化包括哪些步驟？4.已知系統(tǒng)晶振為12MHz，編程實(shí)現(xiàn)P1.0輸出50ms的方波。5.設(shè)計(jì)一個(gè)8燈閃爍的控制電路，系統(tǒng)晶振為12MHz，編程實(shí)現(xiàn)8燈輪流閃爍，其中每盞燈點(diǎn)亮?xí)r間為3ms。6.設(shè)計(jì)一個(gè)8燈閃爍的控制電路，系統(tǒng)晶振為12MHz，編程實(shí)現(xiàn)8燈輪流閃爍，其中每盞燈點(diǎn)亮?xí)r間為2s。有條件的在硬件電路板上運(yùn)行查看效果。7.設(shè)計(jì)一個(gè)流水燈控制電路，系統(tǒng)晶振為12MHz，編程實(shí)現(xiàn)第1min8燈從左至右輪流閃爍，每盞點(diǎn)亮?xí)r間為1s，第2min8燈從右至左閃爍，第3min再?gòu)淖笾劣?，周期交替?.利用T0測(cè)量外部信號(hào)的正脈沖寬度，已知系統(tǒng)的晶振頻率為12MHz，將所測(cè)得值高位存入片內(nèi)71H，低位存入片內(nèi)70H。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器初始化定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化包括設(shè)置工作方式、計(jì)數(shù)器或定時(shí)器模式、計(jì)算計(jì)數(shù)初始值、啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、設(shè)置中斷控制位等。定時(shí)和計(jì)數(shù)可以采用查詢(xún)方式和中斷方式實(shí)現(xiàn)。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—使用總結(jié)（一）采用查詢(xún)方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)（1）確定工作方式、計(jì)數(shù)器或定時(shí)器模式及啟動(dòng)控制方式，構(gòu)造方式控制碼并寫(xiě)入特殊功能寄存器TMOD：MOVTMOD,#控制碼。（2）計(jì)算定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初始值，根據(jù)工作方式把初始值送人TH0、TL0或TH1、TL1。（3）啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器：SETBTRx，x=0,1。定時(shí)/計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，通過(guò)查詢(xún)TFx是否為1來(lái)判斷定時(shí)或計(jì)數(shù)是否達(dá)到要求。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器設(shè)置MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—使用總結(jié)（二）采用中斷方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)（1）確定工作方式、計(jì)數(shù)器或定時(shí)器模式及啟動(dòng)控制方式，構(gòu)造控制碼并寫(xiě)入特殊功能寄存器TMOD。（2）計(jì)算定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初始值，根據(jù)工作方式把初始值送人TH0、TL0或TH1、TL1。（3）開(kāi)放CPU中斷，允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷CPU的工作：對(duì)IE寄存器編程。（4）啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器：SETBTRx，x=0,1。當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，定時(shí)或計(jì)數(shù)達(dá)到要求，CPU響應(yīng)中斷，程序轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷處理程序入口處。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—使用總結(jié)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器有多種工作方式，每一種工作方式都能提供定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，我們?cè)趹?yīng)用中如何選擇合適的工作方式呢？（1）掌握每種工作方式下定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理和特點(diǎn)。（2）了解每種工作方式下定時(shí)/計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)次數(shù)和最大定時(shí)時(shí)間。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—使用總結(jié)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器應(yīng)用13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（方式0）最大計(jì)數(shù)次數(shù)為8192，當(dāng)晶振頻率12MHz時(shí)，最大定時(shí)時(shí)間為8.192ms。16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（方式1）最大計(jì)數(shù)次數(shù)為65536，當(dāng)晶振頻率12MHz時(shí)，最大定時(shí)時(shí)間為65.536ms。8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（方式2和方式3）最大計(jì)數(shù)次數(shù)為256，當(dāng)晶振頻率12MHz時(shí)，最大定時(shí)時(shí)間為0.256ms。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器應(yīng)用MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—使用總結(jié)

前面幾節(jié)分別介紹了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)和幾種主要工作方式的簡(jiǎn)單應(yīng)用，下面通過(guò)一個(gè)綜合實(shí)例說(shuō)明定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。工作原理【例】試設(shè)計(jì)一個(gè)不帶顯示的電子時(shí)鐘，要求根據(jù)系統(tǒng)預(yù)定初始值，每隔1sLED1閃亮一次，表明1s時(shí)間到；每隔1minLED2閃亮2次，表明1min時(shí)間到；每隔1h蜂鳴器鳴叫1次，表明整點(diǎn)報(bào)時(shí)。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—綜合應(yīng)用

分析：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：一是硬件設(shè)計(jì)，二是軟件設(shè)計(jì)。首先要弄清楚系統(tǒng)功能要求，確定I/O口規(guī)劃、芯片選型、外圍器件選擇等，然后設(shè)計(jì)硬件電路。在此基礎(chǔ)上再著手軟件設(shè)計(jì)工作，也分為程序流程圖規(guī)劃設(shè)計(jì)和代碼編寫(xiě)兩個(gè)步驟。最后是系統(tǒng)調(diào)試。當(dāng)然這里只是關(guān)于單片機(jī)開(kāi)發(fā)流程的簡(jiǎn)要說(shuō)明，具體內(nèi)容見(jiàn)第10章。根據(jù)題意，系統(tǒng)需要的硬件設(shè)備有單片機(jī)、2只LED、蜂鳴器，以及其他常用元件如晶振、電阻、電容、電源等。選擇12MHz晶振，分配P2.3接LED1，P2.2接LED2，P2.0接蜂鳴器。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—綜合應(yīng)用程序設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求，選擇定時(shí)器T0工作在定時(shí)模式、方式1，基準(zhǔn)定時(shí)50ms。為了提高程序運(yùn)行效率和可靠性，盡可能減少中斷程序的程序量，大部分工作在主程序中完成。中斷服務(wù)程序判斷1s時(shí)間是否到并設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位，主程序完成初始化后循環(huán)查看1s到標(biāo)志位是否為1。為1則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的閃燈操作，然后依次判斷1min是否到、1h是否到等，并設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位，根據(jù)標(biāo)志位內(nèi)容執(zhí)行各自對(duì)應(yīng)的操作。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器—綜合應(yīng)用程序代碼如下：NUM_S EQU 30H；存放基準(zhǔn)定時(shí)（50ms）的循環(huán)次數(shù)DATE_S EQU 31H；存放當(dāng)前秒值DATE_M EQU 32H；存放當(dāng)前分鐘值DATE_H EQU 33H；存放當(dāng)前小時(shí)值LED1 BIT P2.3；定義發(fā)光二極管LE