实验2定时器实验

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1、 0755-83142770 /021-52653258 /010-82359258 /028-86283880实验实验 2 定时器实验定时器实验【实验目的实验目的】学习单片机的定时器及中断的使用 学习单片机编程及 keil C 的使用【实验原理实验原理】1 1程序介绍程序介绍 本实验例子通过定时器实现在 P1.0 口输出一个方波实验。 2 2MCS-51MCS-51 定时定时/ /计数器计数器 MCS-51 的单片机内有两个 16 位可编程的 定时/计数器，结构如图 2-1 所示，定时器 T0 由特性功能寄存器 TL0（低 8 位）和 TH0（高 8 位）构成，定时器 T1 由特性功能寄存器

2、 TL1（低 8 位）和 TH1（高 8 位）构成。特殊 功能寄存器 TMOD 控制定时寄存器的工作方式， TCON 则用于控制定时器 T0 和 T1 的启动和停 止计数，同时管理定时器 T0 和 T1 的溢出标 志等。2.12.1TMODTMOD 寄存器介绍寄存器介绍 定时/计数器的方式控制字 TMOD，字节地址为 89H，其格式如表 2-1： 表 2-1 TMOD 寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0GATAM1M0GATAM1M0T1 方式字段T0 方式字段低四位是定时/计数器 T0 的方式控制字段，高四位是定时/计数器 T1 的方式控制字段。 其中 M1、M0 为工作方式选择位，为定

3、时器和计数器选择位，GATE 为门控位。MCS-51 的定时/计数器共有四种工作方式，下面我们逐个进行介绍。工作方式工作方式 0 0 当 M1，M0=00 时，定时/计数器处于工作方式 0；在该方式下定时/计数器 0 与定时/ 计数器 1 完全相同，我们以定时/计数器 0 作介绍，工作方式 0 的内部结构如图 2-2 所示。 工作方式 0 是 13 位计数结构的工作方式，其计数器由 TH 的全部 8 位和 TL 的低 5 位构成。 当=0 时，为定时工作方式。当=1 时，为计数工作方式。 不管是定时器还是计数器工作方式，当 TL 的低 5 位溢出时，都会向 TH 进位，而全部 13 位计数器溢

4、出时，则会向定时/计数器溢出标志位 TF0 进位。 GATA 位的状态决定定时器运行控制取决于 TR0 一个条件还是 TR0 和 INT0 这两个条件。 当 GATA=1 时，运行控制由 TR0 控制。当 GATA=0 时，运行控制由 TR0 和 INT0 两个条件共同图 2-1 MCS-51 定时/计数器结构0755-83142770 /021-52653258 /010-82359258 /028-86283880 控制，TR0 是确定定时/计数器的运行控制位，由软件置位或清“0” 。 TF0 是定时/计数器的溢出状态标志，溢出时由硬件置位，TF0 溢出中断被 CPU 响应时， 转入中断时

5、硬件清“0” ，TF0 也可由程序查询和清“0” 。图 2-2 定时/计数器工作方式 0在该工作方式下，计数器的计数值范围是：1 至 8192（213） 当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为： （213-计数初值）晶振周期12 或（213-计数初值）机器周期 如果单片机的晶振选为 6.000MHz，则最小定时时间为： 213-（213-1） 1/610-612=210-6(s)=2(us)工作方式工作方式 1 当 M1，M0=01 时，定时/计数器处于工作方式 1，在该方式下定时/计数器 0 与定时/ 计数器 1 完全相同，我们仍以定时/计数器 0 作介绍。工作方式 1 的内部结构如图 2

6、-3 所示：图 2-3 定时/计数器工作方式 1 方式 1 与方式 0 的区别仅在于计数器的位数不同，方式 0 为 13 位，而方式 1 为 16 位， 由 TH0 作高 8 位，TL0 作低 8 位，有关控制状态字（GATA、TF0、TR0）和方式 0 相同。在该工作方式下，计数器的计数值范围是：1-65536（216） 当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为： （216计数初值）晶振周期12 或（216计数初值）机器周期 如果单片机的晶振选为 6.000MHz，则最小定时时间为： 213（2161）1/610-612=210-6(s)=2(us)工作方式工作方式 2 20755-8314

7、2770 /021-52653258 /010-82359258 /028-86283880 当 M1M0=10 时,定时/计数器处于工作方式 2。在该方式下定时/计数器 0 与定时/计数 器 1 完全相同，我们仍以定时/计数器 0 作介绍。工作方式 2 的内部结构如图 2-4 所示：图 2-4 定时/计数器工作方式 2 工作方式 0 和 1 的最大特点就是计数溢出后，计数器为全 0，在循环定时或循环计数 应用时就存在需要反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时 精度。工作方式 2 就针对这个问题而设置，它具有自动重装载功能，即自动加载计数初值。 在这种工作方式中，16

8、位计数器分为两部分，即以 TL0 为计数器，以 TH0 作为预置寄存器， 初始化时把计数初值分别加载至 TL0 和 TH0 中，当计数溢出时，不再象方式 0 和方式 1 那 样需要“人工干预”，由软件重新赋值，而是由预置寄存器 TH 以硬件方法自动给计数器 TL0 重新加载。 程序初始化时，给 TL0 和 TH0 同时赋以初值，当 TL0 计数溢出时，置位 TF0 的同时把 预置寄存器 TH0 中的初值加载给 TL0，TL0 重新计数。如此反复，这样省去了程序不断需给 计数器赋值的麻烦，而且计数准确度也提高了。但这种方式也有其不利的一面，计数值有 限，最大只能到 255。这种工作方式很适合于那

9、些重复计数的应用场合。例如我们可以通 过这样的计数方式产生中断，从而产生一个固定频率的脉冲。也可以当作串行数据通信的 波特率发送器使用。工作方式工作方式 3 3 当 M1M0=11 时，定时/计数器处于工作方式 3，内部结构图如图 2-5 所示。图 2-5 定时/计数器 T0 工作方式 3在该方式下，定时/计数器 0 被拆成两个独立的 8 位计数器 TL0 和 TH0。其中 TL0 既可 以作计数器使用，也可以作为定时器使用，定时/计数器 0 的各控制位和引脚信号全归它使 用。其功能和操作与方式 0 或方式 1 完全相同。TH0 只能作为简单的定时器使用，而且由0755-83142770 /0

10、21-52653258 /010-82359258 /028-86283880 于定时/计数器 0 的控制位已被 TL0 占用，因此只能借用定时/计数器 1 的控制位 TR1 和 TF1，也就是以计数溢出去置位 TF1，TR1 则负责控制 TH0 定时的启动和停止。 由于 TL0 既能作定时器也能作计数器使用，而 TH0 只能作定时器使用而不能作计数器 使用，因此在方式 3 下，定时/计数器 0 可以构成二个定时器或者一个定时器和一个计数器。如果定时/计数器 0 工作于方式 3，那么定时/计数器 1 的工作方式就会受到一定的限 制，因为它的一些控制位已被定时/计数器借用，只能工作在方式 0、方

11、式 1 或方式 2 下， 如图 2-6 所示：图 2-6 定时/计数器 T0 工作方式 3 下 T2 的工作方式在这种情况下，定时/计数器 1 通常作为串行口的波特率发生器使用，以确定串行通信 的速率，因为已没有 TF1 被定时/计数器 0 借用了，只能把计数溢出直接送给串行口。当作 波特率发生器使用时，只需设置好工作方式，即可自动运行。如要停止它的工作，需送入 一个把它设置为方式 3 的方式控制字即可，这是因为定时/计数器 1 本身就不能工作在方式 3，如硬把它设置为方式 3，自然会停止工作。2.22.2 TCONTCON 寄存器介绍寄存器介绍 定时器控制积存器 TCON，字节地址为 88H

12、，位地址为 88H8FH，其格式如表 2-2 所示：表 2-2 TCON 寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0 TCON TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1：定时器 T1 的溢出中断申请位。T1 被允许计数后，从初值开始加 1，当产生溢 出时 TF1=1，向 CPU 请求中断，直到 CPU 响应该中断时才由硬件清 0（也可由查询程序清 0）.TR1: TF0：定时器 T0 的溢出中断申请位。T0 被允许计数后，从初值开始加 1，当产生溢 出时 TF0=1，向 CPU 请求中断，直到 CPU 响应该中断时才由硬件清 0（

13、也可由查询程序清 0）.TR0:0755-83142770 /021-52653258 /010-82359258 /028-86283880 IE1:外部边沿触发中断 1 请求标志，其功能和操作类似于 TF0。 IT1:外部中断 1 类型控制位，通过软件设置或清楚，用于控制外中断的触发信号类 型。IT1=1，边沿触发。IT=0 是电平触发。 IE0:外部边沿触发中断 0 请求标志，其功能和操作类似于 IE1。 IT0:外部中断 0 类型控制位，通过软件设置或清楚，用于控制外中断的触发信号类 型。其功能和操作类似于 IE1。 3MCS-51 的中断系统的中断系统 中断是指计算机在执行某一程序的

14、过程中, 由于计算机系统内、 外的某种原因, 而必 须中止原程序的执行,转去执行相应的处理程序, 待处理结束之后, 再回来继续执行被中止 的原程序的过程。3.1MCS-51 的中断结构的中断结构 由图 2-7 可知，MCS-51 有 5 个中断源，两个中断优先级控制，可实现两个中断服务嵌 套。当 CPU 支持中断屏蔽指令后，可将一部分或所有的中断关断，只有打开相应的中断控 制位后，方可接收相应的中断请求。程序设置中断的允许或屏蔽，也可设置中断的优先级。图 2-7 MCS-51 中断系统结构3.2 MCS-51 的中断源的中断源 8051 有 5 个中断源，两个外部中断 INT0（P3.2）和

15、INT1（P3.3）、三个内部中断 （两个片内定时/计数器溢出中断 TF0 和 TF1，一个串行口中断 TI 或 RI），这几个中断源 由 TCON 和 SCON 两个特殊功能寄存器进行控制。 TCON 寄存器我们在上面已经介绍，SCON 是串行口控制寄存器，结构如表 2-3 所示： 表 2-3 SCON 寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0 SCON -TIRI位地址99H98HTI:MCS-51 串行口的发送中断标志，在串行口以方式 0 发送时，每当发送完 8 位数 据，由硬件置位。如果以方式 1、方式 2 或方式 3 发送时，在发送停止位的开始时 TI 被置0755-83142770

16、/021-52653258 /010-82359258 /028-86283880 1，TI=1 表示串行发送器正向 CPU 发出中断请求，向串行口的数据缓冲器 SBUF 写入一个数 据后就立即启动发送器继续发送。但是 CPU 响应中断请求后，转向执行中断服务程序时， 并不清零 TI，TI 必须由用户的中断服务程序清“0”，即中断服务程序必须有“CLR TI” 或“ANL SCON, #0FDH”等指令来清零 TI。 RI:串行口接收中断标志.若串行口接收器允许接收,并以方式 0 工作,每当接收到 8 位数据时,RI 被置 1,若以方式 1、2、3 方式工作，当接收到半个停止位时，TI 被置 1，当 串行口一方式 2 或 3 方式工作，且当 SM2=1 时，仅当接收到第 9 位数据 RB8 为 1 后，同时 还要在接收到半个停止位时，RI 被置 1。RI 为 1 表示串行口接收器正向 CPU 申请中断。同 样 RI 标志由用户的软件清“0”。 3.33.3 中断处理流程中