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1、项目三、定时计数器和中断系统应用,项目三、定时/计数器和中断系统应用- 任务1.秒脉冲发生器,能力目标 1.能正确运用定时/计数器产生秒信号 2.秒脉冲发生器程序的编写 3.学会中断控制系统的应用 4.秒脉冲发生器程序的仿真调试方法 学习内容 1.掌握定时/计数器的组成及功能 2.掌握单片机内部结构资源：TH0、TL0、TH1、TL1、TMOD、TCON 3.掌握中断控制系统的概念及定时功能 4.理解预置数的用法和溢出的概念,一一、任务要求 在项目二的任务2中曾经采用单纯的软件来实现延时或定时很耗费单片机的资源，采用可编程定时/计数器，可以解决上述问题。 用可编程定时/计数器设计一个秒脉冲发生
2、器，通过P1.0端口输出驱动二极管每隔1s亮一次来显示秒脉冲发生器效果。 定时1s用定时器中断来实现。 二、任务分析 首先得用可编程定时/计数器设计一个0.5s脉冲发生器，每隔0.5s将P1.0端口取反， 即可在P1.0端口输出1Hz方波，P1.0硬件接法可参考项目二中任务2的接法。,2、定时/计数器功能 （1）计数功能 对外部输入脉冲计数。 定时/计数器0计数信号由芯片的T0（P3.4）端引入。 定时/计数器1计数信号由芯片的T0（P3.5）端引入。 外部输入脉冲频率不能高于单片机晶体振荡频率的1/24,单片机机器周期变化的频率为单片机晶体振荡频率的1/12，因为单片机在相邻两个机器周期中采
3、样到端口上有负跳变时，才计作输入一个脉冲。,（2）定时功能 对内部机器周期脉冲计数。 定时时间=计数脉冲数机器周期时间 由于机器周期时间取决于单片机晶振,（二）中断概念与定时中断 1、中断定义,单片机主要用于实时控制，当对控制对象进行正常控制时，如果外部突然有特殊情况发 生，这个向CPU发出请求的过程叫中断请求，则CPU必须立即暂停原来正常的控制程序，并转向执行应急处理的服务程序，这个转去处理应急任务的过程叫中断响应，处理应急的过程叫中断服务，处理完毕，再恢复到原来正常控制程序的暂停处继续执行，这个返回过程叫中断返回，这样的过程称为中断系统。,表3-1日常生活中的中断与单片机中断比较,2、 中
4、断服务子程序返回指令 中断响应是单片机响应随机的突发要求，进行相应处理，等应急处理的服务程序完毕， 要进行中断返回，为区别子程序返回，中断服务子程序返回指令用“RETI” 3、 中断源 能够引发CPU中断的事件源称为中断源。MCS-51系列单片机有定时中断（定时/计数器 0和定时/计数器1）、外中断（外中断0和外中断1）和串行中断3类。,4、定时中断 当它们计数到预定的次数或预定的时间时，通过单片机内部硬件电路将定时中断源的中断请求标志置于“1”，向CPU提出中断请求，让CPU及时作出处理。 （三）定时/计数器控制 1、 工作方式控制寄存器TMOD（89H） 特殊功能寄存器TMOD用于控制T0
5、和T1的工作方式，低4位用于控制T0，高4位用于控制T1，,GATE 门控位。 GATE = 0 启动不受 /INT0或 /INT1的控制； GATE = 1 启动受 /INT0 或 /INT1 的控制。 C/T 外部计数器 / 定时器方式选择位 C/T = 0 定时方式； C /T = 1 计数方式。 M1M0 工作模式选择位（编程可决定四种工作方式）。,TMOD工作方式控制位：,2、定时控制寄存器TCON（88H） TCON的作用是控制定时器的启、停，标志定时器的溢出和中断情况，定时器控制字TCON格式,TR0 定时 / 计数器1运行控制位。软件置位。 TR1 定时 / 计数器1运行控制位
6、。（用法与TR0类似）,3、 定时器/计数器的4种工作方式 （1）方式0 计数寄存器TLi 低5位 + THi8位 （T1、T0的等效逻辑结构）,（2）工作方式1,与方式0相似。与方式0的区别：计数位数不同。 计数 寄 存 器：THi（高8位）+ TLi（低8位）,（3）方式2 与方式0、1的区别：1）计数位数不同； 2）初值自动重装。,（4）方式3 T0定时/计数，而T1停止计数，但可作波特率发生器。T0分成两独立定时/计数器TL0和TH0。 TL0使用C/T、GATE、TR0、/INT0、TF0定时/计数， TH0使用TR1、TF1 因此，只能用于定时,（a）TL0作8位定时/计数器,（b
7、）TH0作8位定时器,TR1,4、中断允许控制寄存器IE,表3-3 中断允许控制寄存器IE,（1） EA(IE.7)：总允许控制位，若EA=0，禁止AT89C51所有中断源的中断请求；若EA=1，则总控制被开放，但每个中断源是允许还是被禁止CPU响应，还受控于中断源的各自中断允许控制位的状态。,(2) ET2(IE.5)：定时器T2溢出中断允许控制位，位地址是ADH。 (3) ES(IE.4)：串行口中断允许控制位，位地址是ACH。 (4) ET1(IE.3)：定时器T1的溢出中断允许控制位，位地址为ABH。 (5）EX1(IE.2)：外部中断 的中断请求允许控制位，位地址是AAH。 (6)
8、ET0(IE.1)：定时器T0的溢出中断允许控制位，位地址是A9H。,(7）EX0(IE.0)：外部中断 的中断请求允许控制位，位地址是A8H。 以上各位置为“1”时，允许中断；清为“0”时，禁止中断。 注意要设定某中断源允许中断时，除将对应的中断源允许控制位置成“1”外，还有将总控制位EA置成为“1”。,5、相关指令,（1）位指令的应用 SETB EA ；开启总中断允许 SETB ET0 ；开启定时器0中断允许 SETB TR0 ；启动定时/计数器0 CLR EA ；禁止总中断允许 CLR ET0 ；禁止定时器0中断允许 CLR TR0 ；禁止定时/计数器0,（2）位控制转移指令 JBC b
9、it，rel； 若（bit）=1时，则转移到标号对应的地址，并且同时bit0。 例如：JBC TF0,NEXT； 若定时器0数据溢出时，即TF0=1时，则转移到标号NEXT对应的地址，并且同时清定时溢出标志TF00，这样下次就可以重新定时/计数。,（3）比较转移指令 CJNE A，#data，rel； （A）data，PC+3+rel跳转到目标地址， （A）=data，PC+3顺序向下执行。 CJNE A，direct，rel； CJNE Rn，#data，rel； CJNE Ri，#data，rel；,CJNE系列指令可产生三分支程序：,（5）判CY转移指令 JC rel ；若（CY）=1，
10、（PC）（PC）+2+rel 若（CY）=0，（PC）（PC）+2顺序 JNC rel ；若（CY）=0，（PC）（PC）+2+rel 若（CY）=1，（PC）（PC）+2顺序 上述操作不影响操作位。,例：编程通过P1.0线连续输出256个宽度为5个机器周期长的方波。 解： MOV R0，#00H；置R0的值为256 LOOP：CLR P1.0 ； P1.0=0 CPL P1.0 ； P1.0=1 NOP NOP DJNZ R0， LOOP 例：用软件实现如图3-8所示P1.0P1.3间的逻辑运算。 解：MOV C，P1.1 ORL C，P1.2 ANL C，P1.0 MOV P1.3，C 图
11、3-8 逻辑运算图,（四）中断入口地址,表3-4 中断入口地址,（五）定时器/计数器的设计步骤 初始化的内容如下： 1、设置TMOD寄存器参数 2、计算计数初值 计算出计数初始值并写入TH0、TL0、TH1、TL1中。 计数器的初始值和实际计数值并不相同，两者的换算关系如下：设实际计数值为C，计数最大值为M，计数初始值为X，则X=M-C。其中计数最大值在不同工作方式下的值不同，具体如下：,（1）工作方式0：M=213=8192。 （2）工作方式1：M=216=65536。 （3）工作方式2：M=28=256。 （4）工作方式3：M=28=256。 计数初值都是X=M-C(十六进制数)。 定时器
12、模式下对应的定时时间为： T=CT机=(M-X)T机 式中，T机为单片机的机器周期(T机为晶振时钟周期的12倍)。 将计数所得的X值转换成相应的16进制数，分别放入相应的TH0、TL0或TH1、TL1中。,3、定时中断选择 给定时器控制寄存器TCON送命令字，控制定时/计数器的启动和停止。 （1）应用定时中断编程时，需要开启相应的定时中断控制位，否则将其设为禁止。 （2）若定时/计数器仅使用一次，则要在服务程序中把工作启动/停止控制位TR清为“0”，关闭定时/计数器，若连续使用时，则不要改变TR位。,（3）当不使用定时中断时，即用查询溢出标志编程， 无论定时/计数仅用一次还是连续使用，每次都要
13、用指令将对应的溢出标志位清“0”。而采用中断编程时，一旦中断响应，由硬件自动将对应的溢出标志撤销。,例：产生周期为1ms的定时方波 选择T1方式0用于定时，在P1.1输出周期为1ms的方波，晶振fosc=6MHZ。根据题意，只要使P1.1每隔500us取反一次即可得到1ms方波，因而T1的定时时间为500us，因定时时间不长，取方式0即可，则M1M0=00；因是定时器方式，所以C/ =0；在此用软件启动T1,所以GATE=0.T0不用，方式字可任意设置，只要不使其进入方式3即可，一般取0，故TMOD=00H。系统复位后TMOD为0，可不对TMOD重新清“0”。,下面计算500us定时T1初始值
14、： 机器周期T=12/fosc=12/6MHZ=2us 设初始值为X，则（213-X）210-6s=50010-6s X=7942=111110000110B=1F06H 因为在作13位计数器同时，TL1的高3位未用，应填写0，TH1占高8位，所以X的实际填写值应为X=11111000000110B=F806H,结果TH1=F8H,TL1=06H。,四、任务实施 1、硬件设计 硬件设计可采用项目一中任务2的硬件原理图。2、软件设计 （1）要二极管产生每一秒亮一次，则P1.0得每0.5s取反一次，所以定时器的定时时间为0.5s。 （2）设定工作方式寄存器TMOD。 表3-5 工作方式寄存器TMO
15、D设置,（3）计算计数初值。 选用晶振为6MHZ，则机器周期T=12/fosc=12/6MHZ=2us,设初始值为X，则定时时间为（216-X）210-6s, 当X=0，在晶振为6MHZ的情况下，采用定时/计数器1工作方式1下 ，最长的定时时间为216210-6s=131ms，而125 ms4=500 ms=0.5s，可选定时0.5s的流程图如图3-9所示，对定时器125 ms中断4次，就是0.5s。（216-X）210-6s=125 ms ,X=3036=(BDC)16，所以TH1=0BH,TL1=0DCH,图3-9 定时0.5s示意图,图3-10 主程序流程图,图3-11 定时中断服务程序
16、流程图,（5）程序设计,3、软件调试与仿真 用PROTEUS进行仿真调试 当来一个外中断，指示灯发生变化。,五、总结与提高 1、中断优点和功能: 2、程序的结构： 3、定时器/计数器的运用：,项目三、定时/计数器和中断系统应用- 任务2.脉冲计数测量,能力目标 1.正确运用定时/计数器进行计数 2.把握主程序、子程序、中断程序之间的关系，各入口和出口参数的协调 3.硬件资源、软件资源的合理分配 4.脉冲计数测量电路仿真调试 学习内容 1.定时/计数器计数功能的运用 2.单片机脉冲计数测量控制系统的组成 3.相关指令的学习 4.掌握外部中断系统的应用,一、任务要求 由MCS-51单片机组成最小应用系统，对外部脉冲信号进行计数测量，通过8个发光二极管（LED）显示外部脉冲的个数。 二、任务分析 1构建一个单片机的最小系统。 2采用MCS-51单片机外部中断0来实现对外部中断的测量，即每输入一个外部脉冲，引起外部中断一次。 3单片机将测量的脉
