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单片机论文
单片机定时器/计数器在流水灯中的应用
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自计算机问世以来，单片机技术在社会各领域中得到了广泛的应用。
在流水灯控制系统中，单片机更是取代了由齿轮调节延迟时间的旧式市发展速度，成为日后此系统中的核心部分。
由于单片机具有一些突出的优点：
体积小、重量轻、电源单一、功耗低；功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高，所以单片机被广泛的应用于测控系统、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。
1、基本内容
利用80C51单片机芯片控制8个发光二极管和一个按钮。
要求上电后，系统按照依次亮一个灯的次序进行循环，当按下按钮一次时，8个发光二极管依次递增点亮，全亮后灭，10次后回到单灯循环点亮，每盏灯点亮时间为50ms，系统晶振设为12MHz。
1.硬件电路原理图
基于单片机定时中断的流水灯控制系统硬件原理图（如下图所示），输入按钮通过INT0与单片机相连，输出发光二极管经晶体管驱动和单片机的P1.0相连。
单片机的第31引脚EA=1，电源外接+5V。
2.程序分配
按键采用INT0中断方式工作，下降沿触发，高优先级，TCON=11H，IP=01H，灯亮后的持续时间采用定时器T0工作来实现，设置T0工作在16位计数器方式。
TMOD=01H，定时时间为50ms，中断10次为500ms，TH0=TH0H,TL0=TL0H,用伪指令来实现，便于调节时间长短。
从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。
因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。
在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则就看不到“流水”效果了。
流水灯控制系统硬件原理图
3.程序设计
TH0HEQU6CH；定义TH0H定时器初值高位数
TH0LEQU8BH；定义TH0L定时初值的低位数
ORG0000H
LJMPMAIN；转主程序
ORG0003H
SJMPAINT0；转外部中断0入口
ORG000BH
SJMPAT0；转T0中断入口
ORG0030H
AT0：
PUSHPSW；T0中断程序
PUSHACC
INCR7
MOVTH0，#TH0H
MOVTL0，#TH0L
SETBTR0；重新启动T0D定时
POPACC
POPPSW
AINT0：
PUSHPSW；INT0中断程序
PUSHACC
SETB20H.0；置标志位20H.0
POPACC
POPPSW
RETI
MAIN:
MOVP1，#00H；初始化
MOVP3，#0FFH；
MOVSP，#60H；堆栈指针
MOV20H，#00H；
MOVIP，#01H；设置INT0为高优先级
MOVTMOD，#01H；设置T0为16位定时器方式
MOVTH0，#TH0H；送定时器初值高8位
MOVTL0，#THOL；送定时器初值低8位
MOVTCON，#11H；INT0下降沿触发，启动T0定时
MOVIE，#10000011B；开EA，T0和INT0中断
NEXT:
MOVA，#01H
MOVP1,A；点亮第一个LED
MOVR5，#10；循环流水十次计数器
MOVR7，#00；0.5s计数器
NEXT:
JNB20H.0，NEXT2；有键按下则NEXT2
CJNER7，#10，NEXT1
MOVR7，#00H
RLA
MOVP1，A
SJMPNEXT1
NEXT2:
MOVR7，#00
MOVR6,#08
MOVA,#01H
MOVP1，A
NEXT3:
CJNER7，#10，NEXT3
MOVR7,#00
MOVA,P1
RLA
ORLA,#01H
MOVP1,A
DJNER6,NEXT3
DJNER5,NEXT2；循环10次未满则转NEXT2
MOV20H,#00H
SJMPNEXT
END
2、工作原理
定时器/计数器T0和T1的实质是加1计数器，即每输入一个脉冲，计数器加1，当加到计数器全为1时，再输入一个脉冲，就使计数器归0，且计数器的溢出是TCON中的标志位TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求。
只是输入的技术脉冲来源不同，把他们分成定时与计数两种功能。
作定时器时脉冲来自于内部时钟振荡器，作计数器时脉冲来自于外部引脚。
在作定时器使用时，输入脉冲是由内部振荡器的输出位12分频后送来的，所以定时器可看作是对机器周期的计数器。
若晶振频率为12MHz，则机器周期是1微秒，定时器每接收一个输入脉冲的时间为1微秒；若晶振频率为6MHz，则机器周期是1微秒，定时器每接收一个输入脉冲的时间为2微秒。
因此，要定时时间的长短，只需计算一下脉冲个数即可。
在作计数器使用时，输入脉冲是由外部引脚P3.4（T0）或P3.5（T1）输入到计数器的。
在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。
当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1.由于检测一个从1到0的下降沿需要两个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期，以保证在给定的电平再次变化之前至少被采样一次，否则会出现漏计数现象，所以最高计数频率为晶振频率的1/24.当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过500kHz，即计数脉冲的周期要大于2微秒；当晶振频率为6MHz时，最高计数频率不超过250kHz，即计数脉冲的周期要大于4微秒。
加1计数器实际上是由2个8位的特殊功能寄存器TH0、TL0或TH1、TL1构成的。
这些寄存器用于存放定时器或计数器的初值。
可以用MOV指令给计数器赋初值，即给TH0、TL0和TH1、TL1赋值。
一般情况下，当计数器工作时，这些寄存器中的值随计数器脉冲做加1变化。
3、结构
基本结构是两个16位寄存器T0和T1，每个都是由两个独立的8位寄存器（TH0、TL0和TH1、TL1）组成，用于存放定时器/计数器的初值。
TMOD是定时器/计数器工作方式寄存器，由它确定定时器/计数器的工作方式和功能。
TCON是定时器/计数器的控制寄存器，用于控制T0、T1的启动和停止以及设置溢出标志。
80C51单片机定时器/计数器结构原理图
四、控制与实现
80C51单片机定时器/计数器控制与实现由两个特殊功能寄存器TMOD和TCON完成。
TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式，TCON用于控制定时器/计数器的启动和中断申请。
1.工作方式寄存器TMOD
TMOD是一个特殊的寄存器，用于设定T0和T1的工作方式。
只能对其进行字节操作，不能位寻址。
其格式如下：
（1）GATE：
门控位。
GATE=0时，只要软件使TR0或TR1置1就可启动定时器，与INT0或INT1引脚的电平状态没有关系。
GATE=1时，只有INT0或INT1引脚为高电平且TR0或TR1由软件置1后，才能启动定时器。
（2）：
定时或计数功能选择位。
=0时，用于定时；=1时，用于计数。
（3）M1和M0位：
T1和T0工作方式选择位。
定时器/计数器有4种工作方式，由M1、M0进行设置，如下表所示：
M1M0
工作方式
功能选择
00
方式0
13位定时/计数器（TH高8位加上TL低5位）
01
方式1
16位定时/计数器
10
方式2
8位自动重装初值定时器/计数器
11
方式3
模式3只针对T0，T0分成两个独立的8位定时/计数器，T1无模式3
系统复位时，TMOD所有为清零，定时器/计数器工作在非门控方式0状态。
2.控制寄存器TCON
TCON既参与中断控制，又参与定时控制。
其低4位用于外部中断，高4位用于控制定时器/计数器的启动和中断申请。
其格式如下：
（1）TF1和TF0：
T1和T0的溢出标志位。
当定时器/计数器产生计数溢出时，由硬件置1，向CPU发出中断申请。
中断响应后，由硬件自动清零。
在查询方式下，这两位作为程序的查询标志位；中断方式下，作为中断请求标志位。
（2）TR1和TR0：
定时器/计数器控制运行位。
TR1（TR0）=0时，定时器/计数器停止工作；TR1（TR0）=1时，启动定时器/计数器工作。
TR1和TR0根据需要，由用户通过软件将其清零或置1。
3.下面对上述提到的工作方式作详细说明:
80C51单片机定时器/定时器T0有4种工作方式（方式0、1、2、3），T1有3种工作方式（方式0、1、2）。
另外，T1还可作为串行通信接口的波特率发生器，以T0为例。
（1）方式0
在方式0下，T0的方式0逻辑结构图如下：
在此工作方式下，定时器中的计数器是一个13位的计数器，由TH0的8位和TL0的低5位组成，TL0高3位未用，最大计数值为。
定时器/计数器初值的计算及其赋值：
用作定时器时，定时时间T=（-T0的初值）时钟周期12，则
T0的初值=-T/（时钟周期12）
将T0初值的十进制形式的数转换成二进制数，低5位TL0，TL0的高3位为任意值，一般取0，高8位送TH0，即实现了给定时器赋初值的要求。
用作计数器时，计数次数值N=-T0的初值，则T0的初值=-计数初值N
将T0初值的十进制形式的数转换成二进制数，低5位TL0，TL0的高3位为任意值，一般取0，高8位送TH0，即实现了给计数器赋初值的要求。
（2）方式1
在此方式下，T0构成16位定时/计数器，其中TH0作为高8位，TL0作为低8位，最大计数值位，其余同方式0类似。
定时器/计数器初值的计算及其赋值：
用作定时器时，定时时间T=（-T0的初值）时钟周期12，则T0的初值=-T/（时钟周期12），并将T0初值的十进制形式的数转换成二进制数，低8位送TL0，高8位送TL1。
用作计数器时，计数次数值N=-T0的初值，则T0的初值=-计数初值，将T0初值的十进制形式的数转换成二进制数，低8位送TL0，高8位送TL1。
（3）方式2
在方式2下，TH0和TL0被当作两个8位计数器，计数过程中，TH0寄存器8位初值并保持不变，由TL0进行加1计数，当TL0计数溢出时，除了可产生中断申请外，还将TH0中保存的内容向TL0重新装入，以便于从预定计数初值开始重新计数，而TH0中的初值仍然保留，以便下轮计数时再对TL0进行重装初值。
方式2的最大计数值只有，T0方式2逻辑结构如图所示：
定时器/计数器初值的计算及其赋值：
用作定时器时，定时时间T=（-T0的初值）时钟周期12，则T0的初值=-T/（时钟周期12），并将T0初值的十进制形式的数转换成二进制数，分别送TL0和TH0。
用作计数器时，计数次数值N=-T0的初值，则T0的初值=-计数初值，将T0初值的十进制形式的数转换成二进制数，分别送TL0和TH0。
（4）方式3
只有定时器T0有此工作方式。
在方式3下，T0被拆成两个独立工作的8位计数器TL0和TH0。
其中TL0用原T0的控制位、引脚和中断源，T0的方式3逻辑结构图如下所示：
可见，方式3增加了一个8位定
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