定时计数器的四种工作方式15页精选文档.docx
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定时计数器的四种工作方式15页精选文档
在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关,这就是TMOD和TCON。
顺便说一下,TMOD和TCON是名称,我们在写程序时就能直接用这个名称来指定它们,当然也能直接用它们的地址89H和88H来指定它们(其实用名称也就是直接用地址,汇编软件帮你翻译一下而已)。
从图1中我们能看出,TMOD被分成两部份,每部份4位。
分别用于控制T1和T0,至于这里面是什么意思,我们下面介绍。
从图2中我们能看出,TCON也被分成两部份,高4位用于定时/计数器,低4位则用于中断(我们暂不管)。
而TF1(0)我们上节课已提到了,当计数溢出后TF1(0)就由0变为1。
原来TF1(0)在这儿!
那么TR0、TR1又是什么呢?
看上节课的图。
http:
//51hei希望大家常来本站学习单片机相关知识
计数脉冲要进入计数器还真不不难,有层层关要通过,最起码,就是TR0
(1)要为1,开关才能合上,脉冲才能过来。
因此,TR0
(1)称之为运行控制位,可用指令SETB来置位以启动计数器/定时器运行,用指令CLR来关闭定时/计数器的工作,一切尽在自已的掌握中。
<单片机定时器/计数器结构>
定时/计数器的四种工作方式
工作方式0
定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。
它由TL(1/0)的低5位和TH(0/1)的8位组成13位的计数器,此时TL(1/0)的高3位未用。
我们用这个图来讨论几个问题:
M1M0:
定时/计数器一共有四种工作方式,就是用M1M0来控制的,2位正好是四种组合。
C/T:
前面我们说过,定时/计数器即可作定时用也可用计数用,到底作什么用,由我们根据需要自行决定,也说是决定权在我们编程者。
如果C/T为0就是用作定时器(开关往上打),如果C/T为1就是用作计数器(开关往下打)。
顺便提一下:
一个定时/计数器同一时刻要么作定时用,要么作计数用,不能同时用的,这是个极普通的常识,几乎没有教材会提这一点,但很多开始学习者却会有此困惑。
GATE:
看图,当我们选择了定时或计数工作方式后,定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端,中间还有一个开关,显然这个开关不合上,计数脉冲就没法过去,那么开关什么时候过去呢?
有两种情况
GATE=0,分析一下逻辑,GATE非后是1,进入或门,或门总是输出1,和或门的另一个输入端INT1无关,在这种情况下,开关的打开、合上只取决于TR1,只要TR1是1,开关就合上,计数脉冲得以畅通无阻,而如果TR1等于0则开关打开,计数脉冲无法通过,因此定时/计数是否工作,只取决于TR1。
GATE=1,在此种情况下,计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制,而且还要受到INT1管脚的控制,只有TR1为1,且INT1管脚也是高电平,开关才合上,计数脉冲才得以通过。
这个特性能用来测量一个信号的高电平的宽度,想想看,怎么测?
为什么在这种模式下只用13位呢?
干吗不用16位,这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式,如果你觉得用得不顺手,那就干脆用第二种工作方式。
工作方式1
工作方式1是16位的定时/计数方式,将M1M0设为01即可,其它特性与工作方式0相同。
工作方式2
在介绍这种式方式之前先让我们思考一个问题:
上一次课我们提到过任意计数及任意定时的问题,比如我要计1000个数,可是16位的计数器要计到65536才满,怎么办呢?
我们讨论后得出的办法是用预置数,先在计数器里放上64536,再来1000个脉冲,不就行了吗?
是的,但是计满了之后我们又该怎么办呢?
要知道,计数总是持续重复的,流水线上计满后马上又要开始下一次计数,下一次的计数还是1000吗?
当计满并溢出后,计数器里面的值变成了0(为什么,能参考前面课程的说明),因此下一次将要计满65536后才会溢出,这可不符合要求,怎么办?
当然办法很简单,就是每次一溢出时执行一段程序(这常常是需要的,要不然要溢出干吗?
)能在这段程序中做把预置数64536送入计数器中的事情。
所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一个重置预置数的工作,做工作当然就得要时间,一般来说这点时间不算什么,可是有一些场合我们还是要计较的,所以就有了第三种工作方式自动再装入预置数的工作方式。
既然要自动得新装入预置数,那么预置数就得放在一个地方,要不然装什么呢?
那么预置数放在什么地方呢?
它放在T(0/1)的高8位,那么这样高8位不就不能参与计数了吗?
是的,在工作方式2,只有低8位参与计数,而高8位不参与计数,用作预置数的存放,这样计数范围就小多了,当然做任可事总有代价的,关键是看值不值,如果我根本不需要计那么多数,那么就能用这种方式。
看图4,每当计数溢出,就会打开T(0/1)的高、低8位之间的开关,计预置数进入低8位。
这是由硬件自动完成的,不需要由人工干预。
常常这种式作方式用于波特率发生器(我们将在串行接口中讲解),用于这种用途时,定时器就是为了供给一个时间基准。
计数溢出后不需要做事情,要做的仅仅只有一件,就是重新装入预置数,再开始计数,而且中间不要任何延迟,可见这个任务用工作方式2来完成是最妙不过了。
工作方式3
这种式作方式之下,定时/计数器0被拆成2个独立的定时/计数器来用。
其中,TL0能组成8位的定时器或计数器的工作方式,而TH0则只能作为定时器来用。
我们知道作定时、计数器来用,需要控制,计满后溢出需要有溢出标记,T0被分成两个来用,那就要两套控制及、溢出标记了,从何而来呢?
TL0还是用原来的T0的标记,而TH0则借用T1的标记。
如此T1不是无标记、控制可用了吗?
是的。
一般情况处,只有在T1以工作方式2运行(当波特率发生器用)时,才让T0工作于方式3的。
定时器/计数器的定时/计数范围
工作方式0:
13位定时/计数方式,因此,最多能计到2的13次方,也就是8192次。
工作方式1:
16位定时/计数方式,因此,最多能计到2的16次方,也就是65536次。
工作方式2和工作方式3,都是8位的定时/计数方式,因此,最多能计到2的8次方,也说是256次。
预置值计算:
用最大计数量减去需要的计数次数即可。
例:
流水线上一个包装是12盒,要求每到12盒就产生一个动作,用单片机的工作方式0来控制,应当预置多大的值呢?
对了,就是8192-12=8180。
以上是计数,明白了这个道理,定时也是一样。
这在前面的课程已提到,我们不再重复,请参考前面的例程。
1.中断允许寄存器--IE
IE在特殊功能寄存器中,字节地址为A8H,位地址(由低位到高位)分别是A8H-AFH。
IE用来打开或关断各中断源的中断请求,基本格式如下图二所示:
EA:
全局中断允许位。
EA=0,关闭全部中断;EA=1,打开全局中断控制,在此条件下,由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。
×:
无效位。
ES:
串行I/O中断允许位。
ES=1,打开串行I/O中断;ES=0,关闭串行I/O中断。
ETl;定时器/计数器1中断允许位。
ETl=1,打开T1中断;ETl=O,关闭T1中断。
EXl:
外部中断l中断允许位。
EXl=1,打开INT1;EXl=0,关闭INT1。
ET0:
定时器/计数器0中断允许位。
ET0=1,打开T0中断;ET0=0,关闭TO中断。
EXO:
外部中断0中断允许位。
Ex0=1,打开INT0;EX0=0,关闭INT0.
中断优先寄存器--IP:
IP在特殊功能寄存器中,字节地址为B8H,位地址(由低位到高位)分别是B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级,IP的基本格式如下图三所示:
×:
无效位。
PS:
串行I/O中断优先级控制位。
PS=1,高优先级;PS=0,低优先级。
PTl:
定时器/计数器1中断优先级控制位。
PTl=1,高优先级;PTl=0,低优先级。
Pxl:
外部中断1中断优先级控制位。
Pxl=1,高优先级;PXl=O,低优先级。
PT0:
定时器/计数器o中断优先级控制位。
PT0=1,高优先级;PTO=0,低优先级。
Px0:
外部中断0中断优先级控制位。
Px0=1,高优先级;Px0=0,伤优先级。
在MCS-51单片机系列中,高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套;同级中断之间,或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。
若几个同级中断同时向CPU请求中断响应,则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序:
INT0一T0---INT1一T1一RI/T1.
中断的响应过程
若某个中断源通过编程设置,处于被打开的状态,并满足中断响应的条件,而且①当前正在执行的那条指令已被执行完
1、当前末响应同级或高级中断
2、不是在操作IE,IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中断。
在正常的情况下,从中断请求信号有效开始,到中断得到响应,通常需要3个机器周期到8个机器周期。
中断得到响应后,自动清除中断请求标志(对串行I/O端口的中断标志,要用软件清除),将断点即程序计数器之值(PC)压入堆栈(以备恢复用);然后把相应的中断入口地址装入PC,使程序转入到相应的中断服务程序中去执行。
各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下:
中断源入口地址
INT0(外部中断0)0003H
TF0(TO中断)000BH
INT1(外部中断1)0013H
TFl(T1中断)001BH
RI/TI(串行口中断)0023H
由于各个中断入口地址相隔甚近,不便于存放各个较长的中断服务程序,故通常在中断入口地址开始的二三个单元中,安排一条转移类指令,以转入到安排在那儿的中断服务程序。
以T1中断为例,其过程下如图四所示。
由于5个中断源各有其中断请求标志0,TF0,IEl,TFl以及RI/TI,在中断源满足中断请求的条件下,各标志自动置1,以向CPU请求中断。
如果某一中断源提出中断请求后,CPU不能立即响应,只要该中断请求标志不被软件人为清除,中断请求的状态就将一直保持,直到CPU响应了中断为止,对串行口中断而言,这一过程与其它4个中断的不同之处在于;即使CPU响应了中断,其中断标志RI/TI也不会自动清零,必须在中断服务程序中设置清除RI/TI的指令后,才会再一次地提出中断请求。
CPU的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成,当执行RETI中断返回指令后,断点值自动从栈顶2字节弹出,并装入PC寄存器,使CPU继续执行被打断了的程序。
下面给出一个应用定时器中断的实例。
现要求编制一段程序,使P1.0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。
设单片机晶振频率
Fosc=6MHZ.
1、方法:
利用定时器T0作1ms定时,达到定时值后引起中断,在中断服务程序中,使P1.0的状态取一次反,并再次定时1ms。
2、定时初值:
机器周期MC=12/fosc=2us。
所以定时lms所需的机器周期个数为500D,亦即0lF4H。
设T0为工作方式1(16位方式),则定时初值是(01F4H)求补=FEOCH
START:
MOVTMOD,#01H
;T0为定时器状态,工作方式1
MOVTL0,#0CH
;T0的低位定时初值
MOVTH0,#0FEH
;T0的高位定时初值
MOVTCON,#10H
;打开T0
SETBET0
;1ET0,即允许T0中断
SETBEA
;1EA,即充许全局中断
AJMP$
;动态暂存
000BH:
AJMPIST0
;转入T0中断服务程序入口地址IST0
IST0:
MOVTL0,#0CH
;重置定时器初值
MOVTH0,#0FEH
;重置定时器初值
CPLP1.0
;P1.0取反
RET1
;中断返回
串行端口的控制寄存器:
串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON,用以设置串行端口的工作方式、接收/发送的运行状态、接收/发送数据的特征、波特率的大小,以及作为运行的中断标志等。
①串行口控制寄存器SCON
SCON的字节地址是98H,位地址(由低位到高位)分别是98H一9FH。
SCON的格式如图五所示。
SMo,SMl:
串行口工作方式控制位。
00--方式0;01--方式1;
10--方式2;11--方式3。
SM2:
仅用于方式2和方式3的多机通讯控制位
发送机SM2=1(要求程控设置)。
当为方式2或方式3时:
接收机SM2=1时,若RB8=1,可引起串行接收中断;若RB8=0,不
引起串行接收中断。
SM2=0时,若RB8=1,可引起串行接收中断;若
RB8=0,亦可引起串行接收中断。
REN:
串行接收允许位。
0--禁止接收;1--允许接收。
TB8:
在方式2,3中,TB8是发送机要发送的第9位数据。
RB8:
在方式2,3中,RB8是接收机接收到的第9位数据,该数据正好来自发
送机的TB8。
TI:
发送中断标志位。
发送前必须用软件清零,发送过程中TI保持零电平,
发送完一帧数据后,由硬件自动置1。
如要再发送,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,接收过程中RI保持零电
平,接收完一帧数据后,由片内硬件自动置1。
如要再接收,必须用软件
再清零。
电源控制寄存器PCON
PCON的字节地址为87H,无位地址,PCON的格式如图六所示。
需指出的是,对80C31单片机而言,PCON还有几位有效控制位。
SMOD:
波特率加倍位。
在计算串行方式1,2,3的波特率时;0---不加倍;1---加倍。
串行中断的应用特点:
8031单片机的串行I/O端口是一个中断源,有两个中断标志RI和TI,RI用于接收,TI用于发送。
串行端口无论在何种工作方式下,发送/接收前都必须对TI/RI清零。
当一帧数据发送/接收完后,TI/RI自动置1,如要再发送/接收,必须先用软件将其清除。
在串行中断被打开的条件下,对方式0和方式1来说,一帧数据发送/接收完后,除置位TI/RI外,还会引起串行中断请求,并执行串行中侧目务程序。
但对方式2和方式3的接收机而言,还要视SM2和RB8的状态,才可确定RI是否被置位以及串行中断的开放:
SM2RB8接收机中断标志与中断状态
01激活RI,引起中断
10不激活RI,不引起中断
11激活RI,引起中断
单片机正是利用方式2,3的这一特点,实现多机间的通信。
串行端口的常用应用方法见相关章节。
波特率的确定:
对方式0来说,波特率已固定成fosc/12,随着外部晶振的频率不同,波特率亦不相同。
常用的fosc有12MHz和6MHz,所以波特率相应为1000×103和500×103位/s。
在此方式下,数据将自动地按固定的波特率发送/接收,完全不用设置。
对方式2而言,波特率的计算式为2SMOD·fosc/64。
当SMOD=0时,波特率为fm/64;当SMOD=1时,波特率为fosc/32。
在此方式下,程控设置SMOD位的状态后,波特率就确定了,不需要再作其它设置。
对方式1和方式3来说,波特率的计算式为2SMOD/32×T1溢出率,根据SMOD状态位的不同,波特率有Tl/32溢出率和T1/16溢出率两种。
由于T1溢出率的设置是方便的,因而波特率的选择将十分灵活。
前已叙及,定时器Tl有4种工作方式,为了得到其溢出率,而又不必进入中断服务程序,往往使T1设置在工作方式2的运行状态,也就是8位自动加入时间常数的方式。
由于在这种方式下,T1的溢出率(次/秒)计算式可表达成:
下面一段主程序和中断服务程序,是利用串行方式l从数据00H开始连续不断增大地串行发送一片数据的程序例。
设单片机晶振的频率为6MHZ,波特率为1200位/秒。
ORG2000H
;1200位/秒的定时器初值
MOVTL1,#0F3H
MOVTH1,#0F3H
;使SMOD=0
MOVPCON,#00H
;T1方式2
MOVTMOD,#20H
SETBEA
CLRET1
;关闭T1中断
SETBES
;开串行中断
SETBTR1
;开T1定时
MOVSCON,#40H
;串行方式1
CLRA
MOVSBUF,A
;串行发送
JNBT1,$
;等待发送完
CLRT1,
;清标志
SJMP$
ORG0023H
;串行中断入口地址
MOVSBUF,A
;连续发送
JNBT1,$
INCA
CLRT1
RET1
;中断返回
希望以上资料对你有所帮助,附励志名言3条:
:
1、世事忙忙如水流,休将名利挂心头。
粗茶淡饭随缘过,富贵荣华莫强求。
2、“我欲”是贫穷的标志。
事能常足,心常惬,人到无求品自高。
3、人生至恶是善谈人过;人生至愚恶闻己过。