學(xué)習(xí)情境3交通燈控制系統(tǒng)的制作-項(xiàng)目2-2知識擴(kuò)展作

項(xiàng)目-2簡易秒表的制作2知識擴(kuò)展學(xué)習(xí)情境3-交通燈控制系統(tǒng)制作1、定時/計(jì)數(shù)器簡介在51系列單片機(jī)內(nèi)部有兩個16位可編程的定時/計(jì)數(shù)器，簡稱為T0和T1它們的核心部件都是16位加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)計(jì)滿回零時，自動產(chǎn)生溢出發(fā)出中斷請求，表示定時時間已到或計(jì)數(shù)已滿使用時可通過編程設(shè)置為定時或計(jì)數(shù)模式。定時/計(jì)數(shù)器的相關(guān)寄存器THx（高8位）和TLx（低8位）：?按照M1和M0的值組成加法定時/計(jì)數(shù)器；?對時鐘源脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，在時鐘源的下降沿時計(jì)數(shù)器加1；?計(jì)滿時，在下一個脈沖下降沿清零，并產(chǎn)生溢出，TFx置位。T0和T1都具有定時器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式，4種工作方式（方式0~3）。屬于增計(jì)數(shù)器。特殊功能寄存器TMOD用于選擇T0、T1的工作模式和工作方式。特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的啟動和停止計(jì)數(shù)，同時包含了T0、T1的狀態(tài)。T0、T1不論是工作在定時器模式還是計(jì)數(shù)器模式，實(shí)質(zhì)是對脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。

（1）TCON（TimerControlRegister）定時器/計(jì)數(shù)器控制寄存器3、中斷控制寄存器?IE1—外部中斷請求1中斷請求標(biāo)志位。?IE0—外部中斷請求0中斷請求標(biāo)志位，與IE1類似。?IT1—選擇外中斷請求1的觸發(fā)方式0--電平觸發(fā)方式，加到INT0腳上的外中斷請求輸入信號為低電平有效，并把IE1置“1”。轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，則由硬件自動把IE1清“0”。1---跳沿觸發(fā)方式，加到INT1腳上的外中斷請求輸入信號從高到低的負(fù)跳變有效，并把IE1置“1”。轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，則由硬件自動把IE1清“0”。?IT0—選擇外中斷請求0為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式，與IT1類似。當(dāng)AT89S51復(fù)位后，TCON被清“0”，5個中斷源的中斷請求標(biāo)志均為0。TCON的復(fù)位值：0x00，地址：88H（可被8整除，可以進(jìn)行按位尋址），格式如圖所示。設(shè)置舉例：TR0=1;

T0計(jì)數(shù)TR0=0;

停止T0計(jì)數(shù)2、定時/計(jì)數(shù)器的控制寄存器（TCON）（1）TF1、TF0—

T0和T1的計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出時，該位置“1”。使用查詢方式時，此位作為狀態(tài)位供CPU查詢，但應(yīng)注意查詢有效后，應(yīng)使用軟件及時將該位清“0”。使用中斷方式時，此位作為中斷請求標(biāo)志位，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后由硬件自動清“0”。（2）TR1、TR0—計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位。TR0（TR1）＝0定時器/計(jì)數(shù)器0（1）停止工作TR0（TR1）＝1定時器/計(jì)數(shù)器0（1）開始工作該位可由軟件置“1”或清“0”。對定時/計(jì)數(shù)器T0、T1的中斷，CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動清除中斷請求標(biāo)志TF0和TF1。如果編程中不使用中斷服務(wù)程序，也可在主程序中利用查詢中斷請求標(biāo)志TF0和TF1的狀態(tài)，完成相應(yīng)的中斷功能。3、定時/計(jì)數(shù)器的方式控制寄存器（TMOD）AT89S51定時器的工作方式寄存器TMOD用于選擇工作模式和工作方式，字節(jié)地址為89H（不能被8整除，也即不能被位尋址），復(fù)位值：0x00。8位分為兩組，高4位控制T1，低4位控制T0。?GATE—定時器動作開關(guān)控制位，也稱門控位GATE=1時，當(dāng)外部中斷引腳出現(xiàn)高電平且控制寄存器TCON中TR0（TR1）控制位為1時，才啟動定時器T0（T1）。GATE=0時，只要控制寄存器TCON中TR0（TR1）控制位為1，便啟動定時器T0（T1）。?M1、M0——工作方式選擇位TMOD不能位尋址，只能是整個字節(jié)進(jìn)行設(shè)置，如程序中TMOD=0X01;語句就是對TMOD進(jìn)行整體設(shè)置。CPU復(fù)位時TMOD所有位清0。?C/T*—計(jì)數(shù)器模式和定時器模式選擇位

C/T*=0，為定時器工作模式，對單片機(jī)的晶體振蕩器12分頻后的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。C/T*=1，為計(jì)數(shù)器工作模式，計(jì)數(shù)器對外部輸入引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脈沖（負(fù)跳變）計(jì)數(shù)。4、定時/計(jì)數(shù)器的工作方式①工作方式0

當(dāng)M1M0=00時，定時/計(jì)數(shù)器工作于模式0，使用TLx的低5位和THx構(gòu)成13位的加法計(jì)數(shù)器。13位加法計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為：0x1FFF（213=8192）。由寄存器THx的8位和TLx的低5位構(gòu)成，TLx高3位未用。TLx低5位溢出則向THx進(jìn)位，THx計(jì)數(shù)溢出則把TCON中的溢出標(biāo)志位TFx置“1”。定時工作方式時，定時時間為：在C51程序設(shè)計(jì)中，其初始值設(shè)置命令為：C/T*位控制的電子開關(guān)決定了定時器/計(jì)數(shù)器的兩種工作模式。（1）C/T*=0，電子開關(guān)打在上面位置，T1（或T0）為定時器工作模式，把時鐘振蕩器12分頻后的脈沖作為計(jì)數(shù)信號。（2）C/T*=1，電子開關(guān)打在下面位置，T1（或T0）為計(jì)數(shù)器工作模式，計(jì)數(shù)脈沖為P3.4（或P3.5）引腳上的外部輸入脈沖，當(dāng)引腳上發(fā)生負(fù)跳變時，計(jì)數(shù)器加1。GATE位狀態(tài)決定定時器的運(yùn)行控制取決于TRx一個條件，還是取決于TRx和INTX*（x=0，1）引腳狀態(tài)這兩個條件。（1）GATE=0時，A點(diǎn)（見圖）電位恒為1，B點(diǎn)電位僅取決于TRx狀態(tài)。TRx=1，B點(diǎn)為高電平，控制端控制電子開關(guān)閉合，允許T1（或T0）對脈沖計(jì)數(shù)。TRx=0，B點(diǎn)為低電平，電子開關(guān)斷開，禁止T1（或T0）計(jì)數(shù)。（2）GATE=1時，B點(diǎn)電位由INTX*（x=0，1）的輸入電平和TRx的狀態(tài)兩個條件來定。當(dāng)TRx=1，且INTX*=1時，B點(diǎn)才為1，控制端控制電子開關(guān)閉合，允許T1（或T0）計(jì)數(shù)。故這種情況下計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)是由TRx和INTX*兩個條件來共同控制。②工作方式1

當(dāng)M1M0=01時，定時/計(jì)數(shù)器工作于方式1，使用TLx和THx構(gòu)成16位的加法計(jì)數(shù)器。16位加法計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為：0xFFFF（216=65536）。寄存器THx和TLx是以全16位參與操作，當(dāng)要定時任意時間時，采用預(yù)置數(shù)的方法，THx賦高8位，TLx賦低8位。當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)0xFFFF時，在下一個脈沖下降沿時刻清零，并置位TFx。方式1和方式0的差別僅僅在于計(jì)數(shù)器的位數(shù)不同，方式1為16位計(jì)數(shù)器，由THx高8位和TLx低8位構(gòu)成（x=0，1），方式0則為13位計(jì)數(shù)器，有關(guān)控制狀態(tài)位的含義（GATE、C/T*、TFx、TRx）與方式0相同。定時工作方式時，定時時間為：T定=（216-初值）×機(jī)器周期Tm在C51程序設(shè)計(jì)時，一般將裝入初值以表達(dá)式形式賦值，這樣在編譯程序時會自動將計(jì)算結(jié)果換算成對應(yīng)的數(shù)值賦值給THx和TLx，其初始值設(shè)置命令為：③工作方式2方式0和方式1的最大特點(diǎn)是計(jì)數(shù)溢出后，計(jì)數(shù)器為全0。因此在循環(huán)定時或循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)用時就存在用指令反復(fù)裝入計(jì)數(shù)初值的問題。這不僅影響定時精度，也給程序設(shè)計(jì)帶來麻煩。方式2就是解決此問題而設(shè)置的。當(dāng)M1M0=10時，定時/計(jì)數(shù)器工作于模式2，使用TLx和THx構(gòu)成8位的自動重裝載加法計(jì)數(shù)器。定時器/計(jì)數(shù)器的方式2為自動恢復(fù)初值（初值自動裝入）的8位定時器/計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為28=256。TLx用作8位計(jì)數(shù)器，THx用作保存計(jì)數(shù)初值。在初始化編程時，TLx和THx由指令賦予相同的初值，一旦TLx計(jì)數(shù)溢出，則將TFx置“1”，同時將保存在THx中的計(jì)數(shù)初值自動重裝入TLx，繼續(xù)計(jì)數(shù)，THx中的內(nèi)容保持不變，即TLx是一個自動恢復(fù)初值的8位計(jì)數(shù)器。定時工作方式時，定時時間為：在C51程序設(shè)計(jì)中，其初始值設(shè)置命令為：④工作方式3方式3是為了增加一個附加的8位定時器/計(jì)數(shù)器而設(shè)置的，從而使AT89S51單片機(jī)具有3個定時器/計(jì)數(shù)器。方式3只適用于定時器/計(jì)數(shù)器T0，定時器/計(jì)數(shù)器T1不能工作在方式3。T1處于方式3時相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)（此時T1可用來作為串行口波特率產(chǎn)生器）。該模式下定時/計(jì)數(shù)器T0被分成兩個獨(dú)立的8位定時/計(jì)數(shù)器TL0和TH0。其中，TL0既可作定時器，又可作計(jì)數(shù)器使用，而TH0則被固定為一個8位定時器(不能作外部計(jì)數(shù)模式)。T0被分成兩個來用，那就要兩套控制及溢出標(biāo)記：TL0還是用原來的T0的標(biāo)記，而TH0則使用定時器T1的狀態(tài)控制位TR1和TF1。TL0定時工作方式時，定時時間為：

?工作方式3下的T0當(dāng)TMOD的低2位為11時，T0的工作方式被選為方式3，各引腳與T0的邏輯關(guān)系如圖所示。T0分為兩個獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0，TL0使用T0的狀態(tài)控制位C/T*、GATE、TR0，而TH0被固定為一個8位定時器（不能作為外部計(jì)數(shù)模式），并使用T1的狀態(tài)控制位TR1和TF1，同時占用T1的中斷請求源TF1。（1）T1工作在方式0T1的控制字中M1、M0=00時，T1工作在方式0，工作示意圖如圖所示。

（1）T1工作在方式1當(dāng)T1的控制字中M1、M0

=

01時，T1工作在方式1，工作示意圖如圖所示。

（1）T1工作在方式2當(dāng)T1的控制字中M1、M0

=

10時，T1工作在方式2，工作示意圖如圖所示。

（1）T1工作在方式3當(dāng)T0設(shè)置在方式3時，再把T1也設(shè)置成方式3，此時T1停止計(jì)數(shù)。

5、不同工作方式的定時初值或計(jì)數(shù)初值的計(jì)算方法不同工作方式的定時初值或計(jì)數(shù)初值的計(jì)算方法如下表所示。裝載計(jì)數(shù)初值時：THx=X/256，TLx=X%256（X=0