实验三秒表实验课件

实验三

秒表实验主要内容MCS-51单片机定时/计数器的结构MCS-51单片机的中断系统定时器工作原理一、MCS-51单片机定时/计数器的结构1、MCS-51定时/计数器的结构MCS-51的单片机内有两个16位可编程的定时/计数器，它们具有四种工作方式，其控制字和状态均在相应的特殊功能寄存器中，通过对控制寄存器的编程，就可方便地选择适当的工作方式。定时器/计数器的主要作用是用来精确地确定某一段时间间隔（作为定时器用）或累计外部输入的脉冲个数（作为计数器用）。当用作为定时器时，在其输入端输入周期固定的脉冲，根据定时器/计数器中累计（或事先设定）的周期固定的脉冲个数，即可计算出所定时间的长度。定时器/计数器的作用（1）方式寄存器TMODGATE—门控位，控制方式选择位。GATE=0启动不受/INT0或/INT1的控制；

GATE=1启动受/INT0或/INT1的控制。C/T—外部计数器/定时器方式选择位。

C/T=0定时方式；

C/T=1计数方式。M1和M0为工作方式选择位。确定定时器/计数器的工作方式功能M1M0模式说明00013位定时/计数器高八位TH（7~0）+低五位TL（4~0）01116位定时/计数器

TH（7~0）+TL（7~0）1028位计数初值自动重装

TL（7~0）TH（7~0）113T0运行，而T1停止工作，8位定时/计数。M1/M0——工作模式选择位（2）、定时/计数器控制寄存器TCON功能确定定时器/计数器运行状态和启动、停止TF1：定时器1溢出标志位。当定时器1计满溢出时，由硬件使TF1置“1”，并且申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清“0”，在查询方式下用软件清“0”。

TR1：定时器1运行控制位。由软件清“0”关闭定时器1。当GATE=1，且INT1为高电平时，TR1置“1”启动定时器1；当GATE=0，TR1置“1”启动定时器1。

TF0：定时器0溢出标志。其功能及操作情况同TF1。

TR0：定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。

IE1：外部中断1请求标志。

IT1：外部中断1触发方式选择位。

IE0：外部中断0请求标志。

IT0：外部中断0触发方式选择位。

定时器/计数器初始化流程图[例1]在12MHz系统时钟下，实现5ms定时，分别计算在方式0、1下计数器的初值。计数初值为M：2k-X*12/fosc对于方式0，计数器为13位，因此k=13，X=5ms，fosc=12MHzM=213-5000=3192=0C78HTHX=0CH，TLX=78H对于方式1，计数器为16位，因此k=16，X=5ms，fosc=12MHzM=216-5000=60536=EC78HTHX=ECH，TLx=78H

[例2]设定定时器1为定时工作方式，要求软件启动定时器1按方式2工作。定时器0为计数方式，要求由软件启动定时器0，按方式1工作。C/T位（D6）是定时或计数功能选择位，当C/T=0时定时/计数器就为定时工作方式。所以要使定时/计数器1工作在定时器方式必需使D6=0。

定时/计数器1工作在方式2，M0（D4）M1（D5）的值必须是10。2、定时器/计数器工作方式定时/计数器0的工作方式0电路逻辑结构（1）工作方式0计数器由TH的全部8位和TL的低5位构成，TL的高3位没有使用。当C/T=0时，多路开关接通振荡脉冲的12分频输出，13位计数器依次进行计数。这就是定时工作方式。当C/T=1时，多路开关接通计数引脚To（P3.4）或T1（P3.5），外部计数脉冲由引脚To或T1输入。当计数脉冲发生负跳变时，计数器加1，这就是计数工作方式。在该工作方式下，当作为计数器使用时，其计数范围是1～8192；如果晶振频率fosc=12MHz，则定时范围为1μs～8192μs。工作原理当TL的低5位溢出时，都会向TH进位，而全部13位计数器溢出时，则会向计数器溢出标志位TF0进位。当TMOD中M1M0=00时，定时器/计数器选定方式0进行工作。定时/计数器工作方式1等效电路（2）工作方式1（3）工作方式2定时/计数器工作方式2等效电路它具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也称之为自动重加载工作方式。在这种工作方式中，16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。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，就是计数结构只有8位，计数值有限，最大只能到255。所以这种工作方式很适合于那些重复计数的应用场合。工作原理及特点当TMOD中M1M0=10时，定时器/计数器选定方式2进行工作。（4）工作方式3定时/计数器工作方式3等效电路二、MCS-51的中断系统MCS-51中断系统结构外部中断请求源：INT0：外部中断0，由P3．2端口线引入，低电平或下跳沿引起。

INT1：外部中断1，由P3．3端口线引入，低电平或下跳沿引起。

内部中断请求源T0：定时器／计数器0中断，由T0计满回零引起。

T1：定时器／计数器l中断，由T1计满回零引起。

TI／RI：串行I／O中断，串行端口完成一帧字符发送／接收后引起。1、中断处理流程①现场保护和现场恢复②中断打开和中断关闭③中断服务程序④中断返回TCON寄存器结构SCON寄存器结构TF0、TF1，定时器/计数器0，1溢出中断请求标志，当TF1、TF0计数溢出时，由硬件置位（TF0/TF1=1），当CPU响应中断时，由硬件清除（TF0/TF1=0）串行口控制寄存器，RI接收中断请求位，硬件置位（RI=1），T1发送中断请求位，硬件置位（T1=1）3、中断的控制实现中断开关管理和中断优先级管理MCS-51的对中断的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制来实现的。EA为CPU开/关中断控制位，ET0、ET1为定时/计数器溢出中断允许位。IE的结构格式IP结构格式MCS-51的对申请中断优先级是通过寄存器IP实现的。PT0、PT1为定时/计数器中断优先级控制位，1为高优先级，0为低优先级。IE寄存器的各控制位功能

EA：中断总控制位，EA=1，CPU开放中断。

EA=0，CPU禁止所有中断。

ES：串行口中断控制位，ES=1允许串行口中断

ES=0，屏蔽串行口中断。

ET1：定时/计数器T1中断控制位。ET1=1，允许T1

中断，ET1=0，禁止T1中断。

EX1：外中断1中断控制位，EX1=1，允许外中断1

中断，EX1=0，禁止外中断1中断。

ET0：定时/计数器T0中断控制位。ET1=1，允许T0

中断，ET1=0，禁止T0中断。

EX0：外中断0中断控制位，EX1=1，允许外中断0中断，EX1=0，禁止外中断0中断。

应首先根据需要对这些寄存器进行初始化，即设置T0和T1的工作方式，并对T0和T1定时器装入初始值以得到精确的定时时间。T0和T1的工作方式及运行状态是由TMOD和TCON两个特殊功能寄存器控制的，而TMOD和TCON是由用户所编的程序控制。三、定时/计数器的初始化过程具体步骤：①确定T/C工作方式，利用TMOD寄存器；②计算T/C中计数初值，并装载TH、TL；③T/C在中断方式下工作，需开CPU中断，利用IE寄存器；④启动T/C，利用TCON中的TR0、TR1。291、定时器工作原理（T1，方式1）2、定时器初始化(1)设置定时器工作方式(方式1)方式控制寄存器TMOD程序设计思路TMOD=0X10(2)计算定时器初值，并将其放入TL1和TH1中

初值计算公式：N=216-(Tc*机器周期)(方式1)

例：在系统时钟为11.0592MHz下，实现1ms的定时要求，计算在方式1的计数器初值，并将初值放入TL1和TH1中。其中Tc=1ms，f=11.0592MHz

N=65536-1000×11.0592/12=64614=FC66H

TH1=0XFCTL1=0X66(3)开定时器中断设置中断允许寄存器IECPU允许中断EA=1；定时器开中断ET1=1（4）启动定时器

设置定时/计数器控制寄存器TCON启动计数TR1=13、中断中断过程示意图（1）中断过程（2）中断程序入口地址

编号中断源入口地址0外部中断00003H1定时器T0000BH2外部中断10013H3定时器T1001BH4串行口中断0023H（3）中断服务程序的函数定义返回值函数名interruptn例：定时器T1中断服务程序入口voidT1_INT(void)interrupt34.附录程序2程序运行后，LED显示秒表：***.***↑↑