单片机计数器定时器工作原理

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1、微机原理及应用第5章单片机的定时/计数器与串行接口作业： P129思考题 1、2、3设计、编程 5、6微机原理及应用第5章单片机的定时/计数器与串行接口5.1 定时/计数器T0、T15.1.1 定时/计数器的结构和工作原理5.1.2 定时/计数器的寄存器5.1.3 定时器的四种工作方式5.1.4 定时计数器的应用程序设计5.1.5 小 结5.2 串行接口微机原理及应用5.1 定时/计数器T0、T151系列单片机有2个16位定时/计数器：T0和T1 ；2个定时器都有定时或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合；定时/计数器实际上是16位加1计数器。T0由2个8位持殊功能

2、寄存器TH0和TL0构成，T1由2个8位持殊功能寄存器TH1和TL1构成。T0和T1都可由软件设置为定时或计数工作方式；T0和T1受2个特殊功能寄存器TMOD和TCON控制。 5.1.1 定时/计数器的结构和工作原理方式REG控制REG3微机原理及应用定时/计数器T0(或T1)的内部结构和控制信号振荡源 12T0引脚SKC/ T=0C/ T=1TH0 TL0 中断TF0TR0GATEINT0接收：接收方通过解调器将模拟信号转换成数字信号接收。微 机接口调 制 解 调 器调 制 解 调 器接口微 机电 话 分 机电 话 分 机48微机原理及应用6、串行通信接口总线标准测控系统中，计算机通信主要采

3、用异步串行通信方式，常用的异步总线标准有三种： RS-232C RS 449（RS-422 RS-423 RS-485） 20mA电流环这里重点介绍RS-232C 传输速率与距离：RS-232C：速率：20Kbit/S，最大通信距离 ： 15mRS-422： 10Mbit/s， : 300m90Kbit/s， ：1200m49微机原理及应用 抗干扰能力采用标准的通信接口，本身具有一定的抗干扰能力，但是工业现场的情况往往很恶劣，因而要根据具体情况进行选择。RS-232C：一般场合，常用在实验室；RS-422： 抗共模信号比较强（差动输入）；光纤： 抗电磁干扰较强。50微机原理及应用7、RS-23

4、2C接口标准 154 3 2 6789GNDTXDDTRRXD DSRDCDRTSCTSRI基本的数据传送引脚TXD：数据发送引脚；RXD：数据接收引脚；GND：信号地。美国电子工业协会（EIA）公布的一种异步通信标准。RS232C标准是： 设备之间通信的距离不大于15米； 最大传输速率20KB/S 采用负逻辑：1：-3V -15V0：+3V +15V 连接器：9针D型连接器（早期25针）；51微机原理及应用7、RS-232C接口标准 握手信号RTS：请求发送信号，输出；CTS：清除传送，对RTS的响应，输入；DCD：载波检测，输入；DSR：数据通信准备就绪，输入；DTR：数据终端就绪，输出。

5、 RS-232C的EIA电平与TTL电平的转换当计算机采用RS-232标准时必须通过电平变换，如： MC1488/1489、MAX23252微机原理及应用 电平转换集成电路电路如: MC1488 TTL RS-232CMC1489 RS232C TTL由于MC1488需要采用12V电源，一般在单片机系统中大量使用的是只需要+5V电源；具有发送和接收的一体化芯片，如：MAX232、ICL232等。53微机原理及应用7、RS-232C接口标准 MAX232 是EIA和TTL双向电平转换芯片。内部具有电压提 升电路，并有两路接收器和发送器。只需单一+5V电源。C1+C1- C2+C2-V+V-MAX

6、232R1INT1INT2INT1OUTT2OUTR2INR1OUTR2OUT+5V1F1F1F1F1FTTL/CMOSTTL/CMOSRS-232RS-23254微机原理及应用8、单片机间的双机通信连接RXDTXDGNDTXDGND8xx518xx51RXDTTLTTL55微机原理及应用9、单片机与PC机间的通信连接8xx51GNDRXDTXDTTLC1+C1- C2+C2-V+V-MAX232R1INT1INT2INT1OUTT2OUTR2INR1OUTR2OUT 154 3 2 6789RS-232PC机 154 3 2 6789TXDRXDRS-23256微机原理及应用5.2.2 单片

7、机串行口的结构与工作原理一、串行口的结构 51单片机有一个可编程的全双工异步串行通信接口， 它可作UART（异步接收和发送器）用，也可作同步移位寄存 器，其帧格式可有8位、10位或l l位，并能设置各种波特率。单片机通过引脚RXD(P3.0)数据接收端和引脚TXD(P3.l)数 据发送端与外界进行通信。有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同 一地址99H，可同时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入，不能读出，CPU写SBUF，一方 面修改发送寄存器，同时启动数据串行发送；接收缓冲器只能读出、不能写入。读SBUF，就是读接 收寄存器。如下图所示如下图所示 57微机原理及应用发送 S

8、BUF （99H）门88图5.13 串行口结构框图 RXD(P3.0)TXD(P3.1)中断接收 SBUF （99H）定时器 T1分 频 器发送控制器接收控制器串寄 行存 控器 制 SCON （98H）输入移位寄存器TIRI内 部 总 线fosc 21波特率发生送器SHIFTSHIFT58微机原理及应用串行控制寄存器 SCON存放串行口的控制和状态信息，通过设置、读取寄存器的位信息管理串行通信的。如：设置通信方式、中断标志；电源控制寄存器PCON的最高位SMOD为串行口波特率的倍增控制位。波特率发生器 可以有两种选择：1. 定时器T1作波特率发生器，改变计数初值就可以改变串行通信的速率，称为可

9、变波特率。2. 以内部时钟的分频器作波特率发生器，因内部时钟频率一定，称为固定波特率。59微机原理及应用甲方发送时，CPU执行指令 MOV SBUF , A ，数据并行送入 SBUF ，启动了发送过程，在发送时钟 shift的控制下由低位到 高位一位一位发送。乙方在接收时钟 shift 的控制下由低位到高 位顺序进入移位寄存器SBUF ；甲方一帧数据发送完毕，SBUF为空，置位发送中断标志TI，二、工作原理shiftMOV A , SBUF串行数据CPUCPUSBUF SBUFshiftMOV SBUF , A并 行 数 据甲方（发送）乙方（接收）并 行 数 据60微机原理及应用可作为查询标志

10、（或引起中断），CPU可再发送下一帧数据 。乙方收到一帧数据，即接收缓冲器满，置位接收中断标志RI ，该位可作为查询标志（或引起接收中断），CPU通过MOV A ,SBUF 指令将这帧数据并行读入。由上述可知：1. 甲、乙方的移位时钟频率应相同，即应具有相同的波特率， 否则会造成数据丢失。2. 发送方：先发数据，再查标志TI；（先发后查）接收方：先查标志RI，再收数据。（先查后收）3. CPU通过指令和SBUF并行交换数据，但不能控制数据的串 行移位（自动进行），只能查询标志位来确定数据的移位 是否完成。61微机原理及应用5.2.3 串行口的控制寄存器51单片机串行口是一个可编程接口，通过两个

11、特殊功能寄存 器控制：串行口控制寄存器SCON(98H)电源控制寄存器 PCON(97H) 5.2.3.1 串行口的控制寄存器SCON8XX51串行通信的方式选择、接收和发送控制指示串行口的标志；其格式如下:SM0SM1 SM2RENTB8RB8TIRI方式选择多机 控制串行接收 允许/ 禁止欲发的 第九位收到的 第九位发送中 断有/无接收中断 有/无62微机原理及应用SM0SM1 SM2RENTB8RB8TIRI 方式选择多机 控制串行接收 允许/ 禁止欲发的 第九位收到的 第九位发送中 断有/无接收中断 有/无SM0 SM1：串行口工作方式控制位。0 0-方式0, 0 1-方式11 0-方

12、式2, 1 1-方式3REN：串行接收允许位。0-禁止接收, 1-允许接收TI: 发送中断标志位。发送前必须用软件清零，发送完一帧数据后，由硬件置 1，如果再发送，必须用软件再清零。RI: 接收中断标志位。接收前,必须用软件清零，接收到一帧数据后由硬件自动置 1。如果再接收，必须用软件清零。63微机原理及应用RB8：第9位数据 在方式2,3中，RB8是接受机收到的第9位数据。该数据来自发送机的TB8。TB8：第9位数据在方式2,3中，要发送的第9位数据。0： 数据 1：地址SM0SM1 SM2RENTB8RB8TIRI 方式选择多机 控制串行接收 允许/ 禁止欲发的 第九位收到的 第九位发送中

13、 断有/无接收中断 有/无64微机原理及应用SM2：多机通信控制位，仅用于方式2和方式3。当选择方式2或方式3时：发送机（主机）设置SM2=1，发送TB8=1 地址帧寻找从机 TB8=0 数据帧；从机初始化时设置SM2=1，若接收到的第九位数据RB8=0，不置位RI，即不引起 接收中断，亦既不接收数据帧，继续监听；若接收到的RB8=1，置位RI，引起接收中断，中断程 序中判断所接收的地址帧和本机的地址是否符合，若不符合，维持SM2=1，继续监听；若符合，则清SM2，接收对放发来的后续信息。SM0SM1 SM2RENTB8RB8TIRI 方式选择多机 控制串行接收 允许/ 禁止欲发的 第九位收到

14、的 第九位发送中 断有/无接收中断 有/无65微机原理及应用综上所述,SM2的作用为:在方式2,3中，发送机SM2=1(程序设置) 接收机SM2=1，若RB8=1，激活RI，引起接收中断；RB8=0，不激活RI，不引起接断。SM2=0，无论RB8=1还是RB8=0均激活RI引起 接收中断。方式1： 当接收时SM2=1, 则只有收到有效停止位才激活RI；方式 0： SM2应置为0。66微机原理及应用GF1、GF0：通用标志位；I D LP DGF 0GF 1XXXSMO DPCON 87HPCON的格式如下：串行通信只用其中的最高位SMODSMOD : 波特率加倍位。在串行方式 1、 2、 3计

15、算波特率时，SMOD 0 不加倍; SMOD 1 加倍。 5.2.3.2 电源控制寄存器PCONPD：掉电方式。PD=1时，激活掉电工作方式。IDL：待机方式。IDL=1时，激活待机工作方式。PCON无位地址，只能按字节寻址。初始化时SMOD=0。67微机原理及应用51系列单片机的串行通信有四种工作方式，通过编程进行选 择,各工作方式的特点如下: 1、方式0（移位寄存器方式）RXD为串行数据的发送端或接收端, TXD输出时钟脉冲，频率为fosc/12。方式0的数据格式为8位，低位在前，高位在后；5.2.4 串行口的工作方式波特率固定为fosc/12 (fosc为单片机晶振频率)发送过程以写SBUF开始，当8位数据传送完毕，TI置1， 方可发送下一帧数据。接收方必须先设置REN=1和RI=0，当8位数据接收完毕， RI置1，此时，可通过读SBUF指令，将数据读入CPU。68微机原理及应用2、方式1（波特率可变，10位异步通信方式）以TXD为串行数据的发送端，RXD为数据的接收端；每帧数据由1个起始位0，八个数据位 和1个停止位1 共10 位构成，其中起始位和停止位在发送时是自动插入的。T1提供移位时钟，是波特率可变方式。波特率=(2SMOD/32