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1、第六章 定时器/计数器与串行通信口,定时器/计数器学习目标,定时器/计数器的结构及原理 定时器/计数器的各种工作方式 掌握定时器计数器的应用,6.1.1 定时/计数器的基本原理,1. 定时功能-计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使寄存器的值加1。所以，计数频率是振荡频率的1/12。,2. 计数功能-计数脉冲来自相应的外部输入引脚，T0为P3.4，T1为P3.5。当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率为振荡频率的1/24。,定时/计数器的核心部件是二进制加1计数器(TH0、TL0或TH1、TL1) 。,6.1.2 定时器计数器的控制寄存器,1启/停与中断控制寄存
2、器TCON （88H）,中断请求标志,触发方式选择,启动定时/计数器,0 低电平1 下降沿,0 停止 1 启动,TCON可位寻址，字节地址是88H，复位时所有位清零。低4位与外部中断有关，已介绍。高4位的功能如下： (1) TF1、TF0计数溢出标志位，计数溢出时由硬件自动置1，向CPU请求中断，当CPU响应时，由硬件清0。 (2) TR1、TR0计数运行控制位 1：启动定时器/计数器工作 0：停止定时器/计数器工作,2工作方式控制寄存器TMOD （89H）,GATE门控位 0：以运行控制位TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。 1：TRX=1且中断引脚(INT0或INT1)上为高电平
3、时，启动定时器/计数器运行。,计数脉冲输入,6.1.3 定时器计数器的工作方式（4种）,1. 方式013位方式,13位计数器,定时器,计数器,2. 方式116位方式,3. 方式28位自动装入时间常数方式,初值同时送THX、TLX，启动后可无限次运行，常用于串行口波特率的产生。,4. 方式32个8位方式,只适用于定时器/计数器T0 。此时T1可用来作串行口波特率产生器。 T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0 。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1。 各引脚与T0的逻辑关系如
4、图所示：,当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0处于方式3时， T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作为串行口的波特率发生器（通常设置成方式2 ），或不需要中断的场合。,6.1.4 定时/计数器常数的计算,1计数器初值的计算 把计数器计满为零所需要的计数值设定为C，计数初值设定为TC，由此可得到公式： TC=M-C 式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213；在方式1时M为216；在方式2和方式3时M为28。 把计数值换算成二进制装入THX、TLX中。,2定时器初值的计算 在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经12分频后计数。因此，定时器定时时间
5、T的公式： T=（M-TC）TP 上式也可写成：TC=M-T/TP M：模值，和定时器的工作方式有关； TP：单片机的机器周期（振荡周期TCLK的12倍）；TC：定时器的定时初值。,例：方式1，定时时间为5ms,主频为6MHz，求计数初值？,3.初始化设置顺序 工作方式控制字TMOD的设置； 计数初值的装入； 开中断； 启/停位的设置等。,6.1.5 定时器/计数器的编程和应用 由于方式0是为兼容MCS-48而设，其计数初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式0，而采用方式1。 一、方式1应用 例：假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波，如图所示。,设：需要装入
6、T0的初值为X，则有: (216-X)210-6=110-3 216-X=500 X=65036 X化为16进制，即X=FE0CH=1111111000001100B。 所以，T0的初值为： TH0=0FEH TL0=0CH,(1)计算初值,(2)初始化程序设计,(3)程序设计 中断服务程序除了完成要求的产生方波这一工作之外，还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次产生中断作准备。 参考程序： ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ；T0的中断入口 AJMP IT0P ；转T0中断处理程序IT0P ORG 0100H MAIN: MOV SP
7、,#60H ；设堆栈指针 MOV TMOD,#01H ；设置T0为方式1,ACALL PT0M0 ；调用子程序PT0M0 HERE: AJMP HERE ；自身跳转 PT0M0: MOV TL0,#0CH ；T0初始化程序，T0置初值 MOV TH0,#0FEH SETB TR0 ；启动T0 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开中断 RET ITOP: MOV TL0,#0CH ；T0中断服务子程序，T0重置初值 MOV TH0,#0FEH CPL P1.0 ；P1.0的状态取反 RETI,例：假设系统时钟为6MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。 （1）定时器T0
8、工作方式的确定 因定时时间较长，采用哪一种工作方式？由定时器各种工作方式的特性，可计算出： 方式0最长可定时16.384ms; 方式1最长可定时131.072ms; 方式2最长可定时512s。 选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。 （2）计算计数初值 因为：(216-X)210-6 = 10-1 所以：X=15536=3CB0H 因此：TH0=3CH，TL0=B0H,（3）10次计数的实现 对于中断10次计数，采用循环程序的方法实现。 （4）程序设计 参考程序 : ORG 0000H RESET： LJMP MAIN ；上电，转主程序入口MAIN ORG 000BH ；T0的中
9、断入口 LJMP IT0P ；转T0中断处理程序IT0P ORG 1000H MAIN： MOV SP,#60H ；设堆栈指针 MOV B,#0AH ；设循环次数10次,MOV TMOD,#01H ；设T0工作在方式1 MOV TL0,#0B0H ；给T0设初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ；启动T0 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开放中断 HERE： SJMP HERE ；等待中断 ITOP： MOV TL0,#0B0H ；中断子程序，重装初值 MOV TH0,#3CH ； DJNZ B，LOOP CLR TR0 ；1s定时时间到，停止T0工作 L
10、OOP： RETI,例：利用定时器T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100个数，将P1.0取反。 （1）选择工作方式 外部信号由T1(P3.5) 脚输入,每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将P1.0取反一次。 T1工作在方式2的控制字为TMOD=60H。不使用T0时，TMOD的低4位可任取，但不能使T0进入方式3，这里取全0。 （2）计算T1的初值 X=28-100=156=9CH 因此，TL1的初值为9CH，重装初值寄存器TH1=9CH,（3）程序设计 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH ；T1中断服务程序入口 C
11、PL P1.0 ；P1.0位取反 RETI ORG 0100H MAIN: MOV TMOD,#60H ；设T1为方式2计数 MOV TL0,#9CH ；T0置初值 MOV TH0,#9CH SETB TR1 ；启动T1 SETB ET1 ；允许T1中断 SETB EA ；CPU开放中断 HERE: AJMP HERE,6.1.6 定时器/计数器的实时性 注意：从回0溢出到主机响应中断造成的时延。 方法:在中断服务程序中对TLX、THX、重新置初值时，应将当前的TLX、THX值读出来重新补偿到初值中。 CLR EA ；禁止中断 MOV A，TLX ；读TLX中已计数值 ADD A，#LOW ；
12、LOW为低字节初值 MOV TLX，A ；设置低字节初值 MOV A，#HIGE ；高字节初值送A ADDC A，THX ；高字节初值补偿 MOV THX，A ；设置高字节初值 SETB EA ；开中断,6.1.7 运行中读定时器/计数器 方法：先读（THX），后读（TLX），再读（THX）。若两次读得（THX）相同，则读得的内容正确。若前后两次读得的（THX）有变化，则再重复上述过程，这次重复读得的内容就应是正确的。 RDTIME:MOV A,TH0 ；读（TH0） MOV R0,TL0 ；读（TL0） CJNE A,TH0,RDTIME；比较2次读得的（TH0） ,不相等则重复读 MOV
13、R1,A ；（TH0）送入R1中 RET,单片机串行通信I/O接口的结构 串行通信控制寄存器 单片机串行通信的工作方式 串行通信应用。,6.2 单片机的串行通信,通 信 方 式,6.2.1 串行通信的概念,并行通信方式空间上区分各位数据 及联络控制信号。占 用传输线多，速度快。,串行通信方式时间上区分各位数据 及联络控制信号。占 用传输线少，速度慢。,串行通信方式 -信息传输在一个方向上只占用一跟通信线，它既作为数据线，又作为联络线。,信息格式上分,异步通信方式按字符传输,同步通信方式按数据块传输，要求时钟严格同步。,一、异步通信方式,数据是以帧为单位传送的。每1帧数据由1个字符代码组成，而每
14、1个字符代码又是由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四个部分组成。,异步通讯双方的两项约定,（1）帧格式：帧格式的规定是双方能够在对同一种0和1的串理解成同一种意义。从通用、方便的角度出发，一般还是使用一些标准为好，如采用ASCII标准（串行通信中为10位）。 （2）波特率：(位/秒)对传送速率的规定。 例：要求每秒传送120个字符，每帧为10位。 解： 10b120s1200bs1200波特 每位传输时间为0.83ms,二、同步通信方式,在同步通信中，以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须在时钟上必须严格同步。数据传输时，中间不允许断
15、流，否则将出错。,三、串行通信的制式,四、串行通信中的数据校验,奇偶校验：是一个表示给定位数的二进制数中 1 的个数是奇数还是偶数的二进制数。奇偶校验位是最简单的错误检测码。,循环冗余校验（CRC）：CRC在传输或者储存之前计算出来并且附加到数据后面，然后接收方进行检验确定数据是否发生变化。,五、通用异步收发器（UART）的功能,1.发送器：并串数据格式转换，添加标识位和校验位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中断。 2.接收器：串并数据格式转换，检查错误，去掉标识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。 3.控制器：接收编程命令和控制参数，设置工作方式：同步/ 异步、字符格式、波特率、
16、校验方式、数据位与同步时钟比例等。,6.2.2 MCS-51单片机串行口结构,MCS-51有一个可编程的全双工串行通信接口，可作为通用异步接收/发送器UART，也可作为同步移位寄存器。它的帧格式有8位、10位和11位，可以设置为固定波特率和可变波特率，给使用者带来很大的灵活性。,一、串行口控制寄存器,（1）SM0、SM1：串行口工作方式选择位,1.串行控制寄存器SCON,（2）SM2：多机通讯控制位。 方式0时，SM2一定要为0。 方式1时，如SM2=1则只有接收到有效停止位时，RI（接收中断请求位）才置1。 方式2或方式3，当SM2=1且接收到的第九位数据RB8=1时，RI才置1。 （3）REN：串行接收允许位。由软件置位或清除。软件置1时，串行口允许接收，清零后禁止接收。,（4）TB8：在方式
