《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課件第5章

項(xiàng)目五定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用

5.1項(xiàng)目基本技能

5.2項(xiàng)目基本知識(shí)5.3技能拓展5.4互動(dòng)環(huán)節(jié)

任務(wù)1霓虹燈控制電路(定時(shí)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能)

1．任務(wù)要求利用51單片機(jī)控制8個(gè)LED燈，要求8個(gè)LED燈依次按順序點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為1s。要求使用定時(shí)器T0，工作方式1(定時(shí)方式)。

2．硬件電路設(shè)計(jì)電路圖參見項(xiàng)目二任務(wù)3圖2-42。5.1項(xiàng)目基本技能

3．軟件設(shè)計(jì)

1)設(shè)計(jì)方法用定時(shí)器T0工作方式1，編程設(shè)置1s的程序。假定系統(tǒng)采用12MHz晶振，T0工作方式1，可選擇定時(shí)時(shí)間為50ms，再循環(huán)20次即可達(dá)到定時(shí)時(shí)間1s。

2)流程圖程序參考流程如圖5-1所示。圖5-1霓虹燈控制電路程序流程圖

3)指令代碼

(1)編寫匯編語言代碼。用匯編語言編寫的指令代碼如下：；；；程序名：A5_1.ASM；；；功能:間隔顯示為1s的霓虹燈程序ORG0000HMAIN： MOVR1，#8 ;定義循環(huán)次數(shù)

MOVA，#0FEH;給A賦初值為FEHNEXT:

MOVP1，A;點(diǎn)亮第1個(gè)霓虹燈

ACALLDELAY;調(diào)用延時(shí)子程序DELAY

RLA

;循環(huán)左移1位

DJNZR1，NEXT;判斷8個(gè)霓虹燈是否依次點(diǎn)亮完畢

SJMPMAIN ;;8個(gè)霓虹燈循環(huán)顯示DELAY: MOVR2，#20 ;置50ms計(jì)數(shù)循環(huán)初值

MOVTMOD，#01H ;設(shè)置定時(shí)器T0為方式1 MOVTH0，#3CH;設(shè)置定時(shí)器T0初值

MOVTL0，#0B0H SETBTR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器T0LP1: JBCTF0，LP2

;查詢計(jì)數(shù)是否溢出

SJMPLP1 ;未到50ms，繼續(xù)計(jì)數(shù)LP2: MOVTH0，#3CH;重新設(shè)置定時(shí)器T0的初值

MOVTL0，#0B0H DJNZR2，LP1;未到1s，繼續(xù)循環(huán)

RET ;返回主程序

END ;結(jié)束

MOVTMOD，#01H語句說明：設(shè)置定時(shí)器T0的工作方式，工作在方式1，定時(shí)功能，定時(shí)工作方式與外部中斷無關(guān)，而定時(shí)器T1未使用。因此，方式寄存器TMOD的初值應(yīng)為00000001B，即01H。

JBCTF0，LP2語句說明：當(dāng)定時(shí)器T0計(jì)滿數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置TF0=1，TF0可作查詢測試用，但只能用軟件清0。因此，語句就必須用JBC，而不能用JB位轉(zhuǎn)移指令。

(2)編寫C語言代碼。用C語言編寫的指令代碼如下：//程序名:C5_1.C//功能:間隔顯示為1s的霓虹燈程序#include<reg51.h> //包含reg51.h頭文件voiddelay1s() //定義延時(shí)函數(shù)delay1s{unsignedchari; //定義無符號(hào)字符型變量ifor(i=0;i<20;i++) //循環(huán)次數(shù)為20{

TH0=(65536-50000)/256; //設(shè)置定時(shí)器T0的初值

TL0=(65536-50000)%256;TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器T0while(!TF0); //查詢定時(shí)時(shí)間是否到？定時(shí)時(shí)間到，TF0=1TF0=0; //將T0溢出標(biāo)志位清零

}}

voidmain() //主函數(shù){ unsignedcharj，w; //定義無符號(hào)字符型變量j和w TMOD=0x01; //設(shè)置定時(shí)器T0的工作方式

while(1) { w=0x01; //設(shè)置w的初始值

for(j=0;j<8;j++)

P1=～w;//w取反后送P1口，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈

w<<=1; //左移一位

delay1s(); //調(diào)用1s的延時(shí)函數(shù)

} }}

在上述程序中，將delay1s()函數(shù)定義在主函數(shù)main()之前，故不需要進(jìn)行函數(shù)聲明，可在主函數(shù)中直接調(diào)用。若將函數(shù)delay1s()放在主函數(shù)main()之后定義，則必須在主函數(shù)之前先聲明再調(diào)用。聲明語句如下：

voiddelay1s(

)；//延時(shí)函數(shù)聲明

TH0=(65536-50000)/256，TL0=(65536-50000)%256；

定時(shí)器初值計(jì)算：由于定時(shí)器T0是16位加法計(jì)數(shù)器，分別由兩個(gè)8位專用寄存器組成，分別為TH0和TL0。計(jì)數(shù)器初值如何裝入這兩個(gè)寄存器呢？假定系統(tǒng)采用12MHz晶振，機(jī)器周期為1μs，要求定時(shí)時(shí)間為50ms，則需要進(jìn)行50000次計(jì)數(shù)，而定時(shí)器T0工作方式1的計(jì)數(shù)長度為65536，(65536-50000)即為計(jì)數(shù)的初值，將其轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，則高8位即為TH0的值，低8位即為TL0的值，(65536-50000)/256，求模運(yùn)算則可得到TH0的值，TL0=(65536-50000)%256，求余運(yùn)算則可得到TL0的值。

4.電路板制作所需元器件及電路板參見項(xiàng)目二任務(wù)3。將目標(biāo)代碼文件A5-1.hex或C5-1.hex加載到單片機(jī)中，可觀察到霓虹燈的顯示效果，效果與任務(wù)1的要求完全吻合。

任務(wù)2計(jì)數(shù)報(bào)警電路(定時(shí)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能)

1.任務(wù)要求利用51單片機(jī)定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。當(dāng)計(jì)數(shù)滿n次后，發(fā)光二極管LED發(fā)光報(bào)警，報(bào)警時(shí)間為1s，1s后自動(dòng)熄滅，其中次數(shù)n由用戶指定。

2.硬件電路設(shè)計(jì)

1)電路圖電路圖參見圖5-2。圖5-2計(jì)數(shù)器報(bào)警電路原理圖

2)電路圖說明從圖5-2中可以看出，利用51單片機(jī)的P3.4作為定時(shí)器T0的外部計(jì)數(shù)端，計(jì)數(shù)脈沖利用消抖開關(guān)JA產(chǎn)生。P1.0作為報(bào)警信號(hào)的控制端，當(dāng)P1.0=0時(shí)，LED報(bào)警燈熄滅，反之LED報(bào)警燈點(diǎn)亮，且點(diǎn)亮?xí)r間為1s，1s后自動(dòng)熄滅。

3．軟件設(shè)計(jì)

1)設(shè)計(jì)方法定時(shí)器T0工作方式2，計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)初值X?=?256-n，計(jì)數(shù)次數(shù)到，LED信號(hào)燈點(diǎn)亮報(bào)警，時(shí)間間隔為1s，之后自動(dòng)熄滅。

2)流程圖程序參考流程如圖5-3所示。圖5-3計(jì)數(shù)器報(bào)警電路程序流程圖3)指令代碼編寫匯編語言代碼。用匯編語言編寫的指令代碼如下：程序名：A5-2.ASM功能:利用定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，設(shè)計(jì)數(shù)次數(shù)為

n=10。ORG0000HCLRP1.0 ;報(bào)警燈復(fù)位MOVTMOD，#06 ;定時(shí)器T0工作方式2，計(jì)數(shù)功能MOVTH0，#246 ;定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)初值(實(shí)現(xiàn)10次計(jì)數(shù))MOVTL0，#246 SETBTR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器T0LP1: JBCTF0，LP2 ;查詢計(jì)數(shù)是否溢出

SJMPLP1 ;次數(shù)未到，繼續(xù)計(jì)數(shù)LP2: SETBP1.0 ;計(jì)數(shù)次數(shù)到，報(bào)警燈點(diǎn)亮

ACALLDELAY ;點(diǎn)亮?xí)r間為1s CLRP1.0 ;熄滅報(bào)警燈

SJMPLP1 ;繼續(xù)等待 DELAY: MOVR1，#100;延時(shí)1s的子程序DE2: MOVR2，#10DE1: MOVR3，#250DE0: NOP NOP DJNZR3，DE0 DJNZR2，DE1 DJNZR1，DE2

RET END

MOVTH0，#246語句說明：由于定時(shí)器T0設(shè)置為方式2，計(jì)數(shù)功能，方式2的最大計(jì)數(shù)長度為256，程序設(shè)置其初值為246，則只需10次計(jì)數(shù)即可溢出，TF0溢出標(biāo)志位置1，實(shí)現(xiàn)報(bào)警燈點(diǎn)亮報(bào)警功能。

MOVTL0，#246語句說明：在方式2中，TL0用作8位計(jì)數(shù)器，TH0用以保持初值。在程序初始化時(shí)，TL0和TH0由軟件賦予相同的初值。一旦TL0計(jì)數(shù)溢出，TF0將被置位，同時(shí)TH0中的初值裝入TL0，實(shí)現(xiàn)新一輪計(jì)數(shù)。(2)編寫C語言代碼。用C語言編寫的指令代碼如下：//程序名:C5_2.C//功能:利用定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)次數(shù)為n=10。#include<reg51.h> //包含reg51.h頭文件sbitP1_0=P1^0; //定義位名稱voiddelay1s() //定義延時(shí)函數(shù)delay1s{unsignedchari; //定義無符號(hào)字符型變量ifor(i=0;i<20;i++) //循環(huán)次數(shù)為20{ TH1=(65536-50000)/256; //設(shè)置定時(shí)器T1的初值 TL1=(65536-50000)%256;

TR1=1; //啟動(dòng)定時(shí)器T1while(!TF1); //查詢定時(shí)時(shí)間是否到？定時(shí)時(shí)間到，TF1=1TF1=0; //將T1溢出標(biāo)志位清零

}}voidmain() //主函數(shù){

P1_0=0; //報(bào)警復(fù)位

TMOD=0x16; //設(shè)置定時(shí)器T0和T1的工作方式，T0為方式2，T1為方式1 TH0=246; //設(shè)置計(jì)數(shù)器的初值

TL0=246; TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器T0while(1){while(!TF0); //查詢計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位是否溢出

{TF0=0; //將T0的溢出標(biāo)志位清零

P1_0=1; //點(diǎn)亮報(bào)警燈

delay1s(); //報(bào)警燈點(diǎn)亮?xí)r間為1s P1_0=0; //熄滅報(bào)警燈

}}}

TMOD=0x16語句說明：程序中使用了2個(gè)定時(shí)器T0和T1，T0設(shè)置為方式2，計(jì)數(shù)功能，T1設(shè)置為方式1，定時(shí)功能，工作方式均與外部中斷無關(guān)。因此，方式寄存器TMOD的初值應(yīng)為00010110B，即16H。

4.電路板制作

1)計(jì)數(shù)報(bào)警電路元件清單計(jì)數(shù)報(bào)警電路所用器件如表5-1所示。

表5-1計(jì)數(shù)報(bào)警電路元件清單

2)計(jì)數(shù)報(bào)警電路的面包板制作按圖5-2所示搭接電路板，面包板連接的實(shí)物如圖5-4所示。圖5-4計(jì)數(shù)報(bào)警電路應(yīng)用電路板

將目標(biāo)代碼文件A5-2.hex或C5-2.hex加載到STC89C51單片機(jī)中，可觀察到計(jì)數(shù)報(bào)警顯示效果。知識(shí)點(diǎn)1單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器組成框圖

STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，稱為定時(shí)器T0和定時(shí)器T1，用戶可編程選擇其作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用?？删幊潭〞r(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式、定時(shí)時(shí)間、計(jì)數(shù)值、啟動(dòng)、中斷請求等都可以由程序來設(shè)定，其邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖5-5所示。5.2項(xiàng)目基本知識(shí)圖5-5STC89C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)圖

由圖5-5可知，STC89C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器由定時(shí)器T0、定時(shí)器T1、工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON四部分組成。定時(shí)器T0和T1是兩個(gè)16位加法計(jì)數(shù)器，分別由兩個(gè)8位專用寄存器組成，定時(shí)器T0由TH0和TL0組成，定時(shí)器T1由TH1和TL1組成。TL0、TL1、TH0、TH1的訪問地址分別為8AH～8DH，每個(gè)寄存器均可被單獨(dú)訪問。定時(shí)器T0和T1用作定時(shí)器時(shí)，是對內(nèi)部機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，由于機(jī)器周期是定值，若計(jì)數(shù)值確定，則定時(shí)時(shí)間也隨之確定；用作計(jì)數(shù)器時(shí)，從單片機(jī)STC89C51芯片引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)上輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每輸入一個(gè)脈沖，加法計(jì)數(shù)器加1。

定時(shí)器T0、定時(shí)器T1、TMOD、TCON間通過內(nèi)部總線及邏輯電路連接，TMOD用于設(shè)置定時(shí)器的工作方式，TCON用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。知識(shí)點(diǎn)2定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作原理

定時(shí)工作原理：當(dāng)單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對內(nèi)部的機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。顯然，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。51單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩脈沖組成，若單片機(jī)系統(tǒng)采用12MHz晶振，其機(jī)器周期為1μs，這是最短的定時(shí)周期，適當(dāng)選擇定時(shí)器的初值則可獲得各種定時(shí)時(shí)間。

計(jì)數(shù)工作原理：當(dāng)單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，是對單片機(jī)芯片引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)外部輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸入脈沖信號(hào)的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為“1”，下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為“0”，則計(jì)數(shù)值加1。為了確保某個(gè)電平在變化之前至少被采樣一次，要求電平持續(xù)時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周期。

不管定時(shí)器T0和T1是定時(shí)工作方式還是計(jì)數(shù)工作方式，定時(shí)器在對內(nèi)部機(jī)器周期或?qū)ν獠枯斎胄盘?hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，均不占用CPU時(shí)間，除非定時(shí)器溢出，才能中斷CPU的當(dāng)前操作。知識(shí)點(diǎn)3方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON

在上述任務(wù)1和任務(wù)2中，在啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作之前，CPU必須將一些命令寫入定時(shí)/計(jì)數(shù)器中，這個(gè)過程稱為定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化。定時(shí)器的初始化就是通過設(shè)置方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON來完成的。

1.方式寄存器TMOD

TMOD為設(shè)置定時(shí)器T0和T1的工作方式，其格式如圖5-6所示。圖5-6定時(shí)器方式寄存器TMOD的位定

在圖5-6中，低4位設(shè)置定時(shí)器T0的工作方式，高4位設(shè)置定時(shí)器T1的工作方式，若單片機(jī)復(fù)位時(shí)，TMOD所有位均置0，各位功能說明如下：

(1)?M1和M0：方式選擇位。兩位二進(jìn)制可形成4種編碼，對應(yīng)于4種工作方式，這幾種工作方式的功能說明如表5-2所示。各種工作方式的具體操作及功能差別將在后面敘述。表5-2定時(shí)器的4種工作方式及功能說明

(2)?：定時(shí)方式/計(jì)數(shù)方式選擇位。=0，設(shè)置為定時(shí)工作方式，=1，設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式。

(3)?GATE：門控位。當(dāng)GATE=0時(shí)，只需將啟動(dòng)位TR0或TR1置1即可啟動(dòng)定時(shí)器，而不管或引腳電平高低。若GATE=1，不僅需要將啟動(dòng)位TR0和TR1置1，同時(shí)還需將或引腳置1，才能啟動(dòng)定時(shí)器。

例1設(shè)置定時(shí)器的工作方式寄存器TMOD。要求：定時(shí)器T0為工作方式1，定時(shí)功能，定時(shí)工作方式與外部中斷無關(guān)。由題可知，M1=0，M0=1，=0，GATE＝0，因此，低4位應(yīng)為0001；而定時(shí)器T1未使用，一般將其設(shè)為0000。因此，指令形式為：MOVTMOD，#01H(匯編語言)或TMOD＝0x01(C語言)。

TMOD不能進(jìn)行位尋址，只能用字節(jié)設(shè)置定時(shí)器的工作方式，低半字節(jié)設(shè)定T0，高半字節(jié)設(shè)定T1。

2.控制寄存器TCON

TCON作用是設(shè)置定時(shí)器的啟動(dòng)、停止、標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷情況，其格式如圖5-7所示。圖5-7定時(shí)器控制寄存器TCON的位定義

TCON寄存器中低4位用于控制外部中斷，與定時(shí)/計(jì)數(shù)器無關(guān)，它們的含義將在下一項(xiàng)目詳細(xì)介紹。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，TCON所有位均置0。各位功能說明如下：

(1)?TF1(TCON.7)：定時(shí)器T1的溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器T1計(jì)滿數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置TF1＝1。在中斷允許時(shí)，該位向CPU發(fā)出定時(shí)器1的中斷請求，若CPU響應(yīng)中斷請求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，該位由硬件自動(dòng)置0。TF1也可由軟件置0，此時(shí)TF1作查詢測試使用。

(2)?TR1(TCON.6)：定時(shí)器T1的啟動(dòng)位。由軟件置1或置0來啟動(dòng)或關(guān)閉定時(shí)器T1。若GATE=0，只需TR1＝1即可啟動(dòng)定時(shí)器T1；若GATE=1，則不僅需要TR1=1，同時(shí)要求=1，才能啟動(dòng)定時(shí)器T1。

(3)?TF0(TCON.5)：定時(shí)器T0的溢出標(biāo)志位，其功能和操作情況如同TF1。

(4)?TR0(TCON.4)：定時(shí)器T0的啟動(dòng)位，其功能和操作情況如圖TR1。

TCON不僅可以進(jìn)行字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址。

3.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值計(jì)算定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值因工作方式的不同而不同。設(shè)最大計(jì)數(shù)值為M，則各種工作方式下的M值如下：方式0：M?=?213?=?8192；方式1：M?=?216?=?65536；方式2：M?=?28?=?256；方式3：定時(shí)器T0分為兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，每個(gè)M值均為256。

設(shè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值為X，系統(tǒng)的振蕩頻率為f，其機(jī)器周期，則定時(shí)時(shí)間t為

例2設(shè)置定時(shí)器T0的初始值。要求定時(shí)時(shí)間為50ms，工作在方式1，系統(tǒng)采用12MHz晶振。由題可知，機(jī)器周期，定時(shí)時(shí)間，則計(jì)數(shù)初值為

因此，指令形式為：MOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0H(匯編語言)或TH0=0x3C，TL0=0xB0(C語言)。知識(shí)點(diǎn)4定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式

定時(shí)器T0和T1可由軟件對TMOD中M1、M0進(jìn)行設(shè)置，可選擇4種工作方式，即方式0、方式1、方式2和方式3。在方式0、1和2時(shí)，定時(shí)器T0和T1工作方式相同，在方式3時(shí)，兩個(gè)定時(shí)器的工作方式不同。

1.方式0方式0為13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。圖5-8是定時(shí)器T0在方式0時(shí)的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖(定時(shí)器T1的結(jié)構(gòu)和操作與定時(shí)器T0完全相同)。圖5-8定時(shí)器T0在方式0時(shí)邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)GATE＝0時(shí)，或門被封鎖，信號(hào)無效，或門輸出為1，則與門輸出直接由TR0控制。若TR0=1，則與門開啟，控制開關(guān)被接通，定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能；若TR0=0，則與門關(guān)閉，控制開關(guān)斷開，定時(shí)器T0被關(guān)閉。當(dāng)GATE=1時(shí)，與門的輸出就需要和TR0的狀態(tài)來確定。若TR0=1，則與門開啟，引腳直接控制定時(shí)器T0的開啟或關(guān)斷。若=1，則啟動(dòng)定時(shí)器T0，若=0，則關(guān)閉定時(shí)器T0。若TR0=0，則與門被封鎖，控制開關(guān)被關(guān)斷，關(guān)閉定時(shí)器。

2.方式1方式1為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其結(jié)構(gòu)和操作幾乎與方式0相同，唯一差別在于兩者的計(jì)數(shù)長度不同。其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖5-9所示。圖5-9定時(shí)器T0在方式1時(shí)邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

3.方式2方式2為8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖5-10所示。圖5-10定時(shí)器T0在方式2時(shí)邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

在圖5-10中，16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器被拆分成了一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的8位定時(shí)器。TH0作為一個(gè)8位寄存器使用，存放的是計(jì)數(shù)器初始值；TL0做8位的加1計(jì)數(shù)器。當(dāng)TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，不僅使溢出標(biāo)志位TF0置1，同時(shí)還自動(dòng)把TH0中的內(nèi)容重裝載到TL0中。因此，在方式2中，16位加法計(jì)數(shù)器被拆成兩部分：TL0用作8位計(jì)數(shù)器，TH0用以保持初值。在程序初始化時(shí)，TH0和TL0由軟件賦予相同的初值，一旦TL0計(jì)數(shù)溢出，TF0將被置位，并將TH0中的初值再自動(dòng)裝入TL0中，從而進(jìn)行新一輪計(jì)數(shù)。

在方式0和方式1進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)時(shí)，每次計(jì)滿溢出后，計(jì)數(shù)器都復(fù)位清0，所以要進(jìn)行新一輪計(jì)數(shù)時(shí)，必須重新裝入計(jì)數(shù)初值。這不僅導(dǎo)致編程麻煩，而且影響定時(shí)時(shí)間精度。而方式2具有初值自動(dòng)裝入功能，避免了上述缺陷，適合用作較精確的定時(shí)，特別適于串行口波特率發(fā)生器。

4.方式3在前3種工作方式下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的功能完全相同，但在方式3下，T0和T1的功能大不相同。定時(shí)器T0的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖5-11所示。圖5-11定時(shí)器T0在方式3時(shí)邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

在圖5-11中，TL0和TH0被分成兩個(gè)相互獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器，其中TL0用原定時(shí)器T0的控制位、引腳和中斷源，即、GATE、TR0、TF0、T0(P3.4)引腳、引腳。TL0除了僅用8位計(jì)數(shù)外，其功能與操作方式與方式0(13位計(jì)數(shù))、方式1(16位計(jì)數(shù))完全相同。同時(shí)，TL0可工作在定時(shí)或計(jì)數(shù)狀態(tài)。

TH0只可用于簡單的內(nèi)部定時(shí)功能，占用了定時(shí)器T1的啟動(dòng)位TR1和溢出標(biāo)志位TF1，其啟動(dòng)和關(guān)閉受TR1的控制。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1無方式3狀態(tài)，若將T1設(shè)置為方式3，則會(huì)使T1立即停止計(jì)數(shù)。但定時(shí)器T0設(shè)置為方式3時(shí)，T1仍可工作在方式0～2。在定時(shí)器T0設(shè)置為方式3時(shí)，T1的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖5-12所示。圖5-12定時(shí)器T0在方式3時(shí)，T1邏輯電路結(jié)構(gòu)圖

在圖5-12中，由于定時(shí)器T0工作為方式3，其TH0已經(jīng)使用了定時(shí)器T1的TR1、TF1及T1的中斷源。因此，定時(shí)器T1的狀態(tài)決定是定時(shí)功能還是計(jì)數(shù)功能。同時(shí)，由于沒有溢出標(biāo)志位，只能將其送往串行口。在這種情況下，定時(shí)器T1一般用作串行口波特發(fā)生器或用于不需要中斷的場合。任務(wù)3方波發(fā)生器

1.任務(wù)要求利用51單片機(jī)的定時(shí)器T0產(chǎn)生一個(gè)25Hz的方波，由單片機(jī)P1.0輸出，采用查詢方式進(jìn)行控制，設(shè)系統(tǒng)晶振頻率為12MHz。

5.3技能拓展

2.硬件電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路：由任務(wù)要求可知，方波的頻率為25Hz，其周期應(yīng)為，方波的占空比應(yīng)為1∶1，故定時(shí)器T0用于定時(shí)功能，工作在方式1，定時(shí)時(shí)間為20ms，定時(shí)時(shí)間到，將P1.0取反即可實(shí)現(xiàn)題目所要求的功能。

定時(shí)器初值計(jì)算：系統(tǒng)晶振頻率為12MHz，則機(jī)器周期為1μs，定時(shí)時(shí)間為20ms?=20000μs，則初始值為。因此，指令形式為：MOVTH0，#0B1HMOVTL0，#0E0H(匯編語言)或TH0=0xB1，TL0=0xE0(C語言)。電路如圖5-13所示。圖5-13方波發(fā)生器電路3．軟件設(shè)計(jì)1)流程圖程序參考流程如圖5-14所示。圖5-14方波發(fā)生器電路程序流程圖2)指令代碼(1)編寫匯編語言代碼。用匯編語言編寫的指令代碼如下：

(2)編寫C語言代碼。用C語言編寫的指令代碼如下：

4．電路板制作

1)方波發(fā)生器電路元件清單方波發(fā)生器所用器件清單如表5-3所示。表5-3方波發(fā)生器電路元件清單

2)方波發(fā)生器電路的面包板制作按圖5-13所示搭接電路板，面包板連接的實(shí)物如圖5-15所示。圖5-15方波發(fā)生器應(yīng)用電路板

將目標(biāo)代碼文件A5-3.hex或C5-3.hex加載到STC89C51單片機(jī)中，可觀察到示波器上顯示的方波如圖5-16所示，利用示波器測得方波的周期為39.88ms，誤差非常小，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)3所要求的功能。圖5-16方波波形周期測量圖

問1：任務(wù)1中，定時(shí)器T0使用工作于方式1，若用方式2工作，試問程序該如何編寫？程序說明：因方式2為8位計(jì)數(shù)器，其最大定時(shí)時(shí)間為256μs，為實(shí)現(xiàn)1s定時(shí)時(shí)間，可選擇定時(shí)時(shí)間為250μs，再循環(huán)4000次。5.4互動(dòng)環(huán)節(jié)

定時(shí)器初值計(jì)算：系統(tǒng)晶振頻率為12MHz，則機(jī)器周期為1μs，定時(shí)時(shí)間為250μs，則初始值為。因此，指令形式為：MOVTH0，#06HMOVTL0，#06H(匯編語言)或TH0=0x06，TL0=0x06(C語言)。用匯編語言編寫的指令代碼：

;;程序名：A5_4.ASM ;;功能:間隔顯示為1s的霓虹燈程序

ORG0000HMAIN: MOVR1，#08H ;定義循環(huán)次數(shù)

MOVA，#0FEH;給A附初值為FEH NEXT:MOVP1，A ;點(diǎn)亮第1個(gè)霓虹燈

ACALLDELAY;調(diào)用延時(shí)子程序DELAY RLA ;循環(huán)左移1位

DJNZR1，NEXT;判斷8個(gè)霓虹燈是否依次點(diǎn)亮完畢

SJMPMAIN ;8個(gè)霓虹燈循環(huán)顯示DELAY:

MOVR2，#40 ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)4000次

MOVR3，#100 MOVTMOD，#02H

;設(shè)置定時(shí)器T0為方式2 MOVTH0，#06H;設(shè)置定時(shí)器T0的初值

MOVTL0，#06H SETBTR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器T0LP1: JBCTF0，LP2 ;查詢計(jì)數(shù)是否溢出

SJMPLP1 ;未到250us，繼續(xù)計(jì)數(shù)LP2: DJNZR3，LP1 ;未到25ms，繼續(xù)計(jì)數(shù)

MOVR3，#100 DJNZR2，LP1 ;未到1s，繼續(xù)循環(huán)

RET ;返回主程序

END ;結(jié)束

MOVR3，#100語句說明：程序中用了兩次該語句，第一次是設(shè)置內(nèi)循環(huán)的循環(huán)次數(shù)，那么第二次為什么要再次重新給R3賦值呢？因?yàn)樵谶M(jìn)行內(nèi)循環(huán)100次之后，R3的值已經(jīng)減為0，然而內(nèi)循環(huán)之后還要進(jìn)行外循環(huán)，如果不給R3重新賦值100，那R3的值就是從0開始，達(dá)不到題目的要求，故內(nèi)循環(huán)結(jié)束之后，需重新給R3賦值。(2)用C語言編寫的指令代碼：//程序名:C5_4.C//功能：是間隔顯示為1s的霓虹燈程序#include<reg51.h> //包含reg51.h頭文件voiddelay1s() //定義延時(shí)函數(shù)delay1s{unsignedinti; //定義整型變量ifor(i=0;i<4000;i++) //循環(huán)次數(shù)為4000次TH0=0x06; //設(shè)置定時(shí)器T0的初值

TL0=0x06;TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器T0while(!TF0);//查詢定時(shí)時(shí)間是否到？定時(shí)時(shí)間到，TF0=1TF0=0; //將T0溢出標(biāo)志位清零

}}voidmain() //主函數(shù){ unsignedcharj，w; //定義無符號(hào)字符型變量j和wTMOD=0x02; //設(shè)置定時(shí)器T0的工作方式

while(1){w=0x01; //設(shè)置w的初始值

for(j=0;j<8;j++)

{P1=～w; //w取反后送P1口，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈

w<<=1; //左移一位

delay1s(); //調(diào)用1s的延時(shí)函數(shù)

}}}

for(i=0;i<4000;i++)語句說明：由于變量i定義為無符號(hào)的整型變量，其數(shù)值范圍為0～65535，循環(huán)次數(shù)4000在其范圍之內(nèi)。若定義i為無符號(hào)字符型變量，則其數(shù)值范圍為0～255，循環(huán)4000次必須要用雙循環(huán)才能實(shí)現(xiàn)，即用下列語句也可實(shí)現(xiàn)相同的目的。unsignedchari，k;for(i=0;i<200;i++){for(k=0;k<20;k++){……}}

問2：任務(wù)2中開關(guān)JA為什么要進(jìn)行消抖處理？答：機(jī)械式按鍵在按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來，抖動(dòng)時(shí)間一般為5～10ms，可以采取硬件消抖和軟件消抖兩種處理方式。任務(wù)2中采用的是硬件消抖，利用基本RS觸發(fā)器，當(dāng)開關(guān)JA按下或釋放時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持一致，不會(huì)發(fā)生抖動(dòng)。軟件消抖的原理請讀者查閱項(xiàng)目七中的內(nèi)容。

問3：任務(wù)3中的程序段：

LP1: JBCTF0，LP2

SJMPLP1

LP2：……

請問是否可以使用其他語句來實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的查詢目的？答：可以，下列語句也可以達(dá)到上述程序段的目的。

LP1: JNBTF0，$

CLRTF0

LP2：……

JNBTF0，$語句說明：若定時(shí)器T0定時(shí)時(shí)間未到，則TF0=0，程序繼續(xù)等待，若TF0=1，則表示溢出，則執(zhí)行下一條語句CLRTF0，將溢出標(biāo)志位TF0清零處理，為下一次定時(shí)做好準(zhǔn)備。知識(shí)回顧與項(xiàng)目小結(jié)

51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種工作方式：方式0～3。方式0為13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；方式1為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；方式2為自動(dòng)重裝載初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；方式3只適用了定時(shí)器T0，將T0分成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。4種不同的工作方式，其定時(shí)/計(jì)數(shù)的最大值也各不相同。

對于定時(shí)/計(jì)數(shù)器程序的編寫包括如何設(shè)置方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON和定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算三部分。本項(xiàng)目中的3個(gè)任務(wù)詳細(xì)介紹了定時(shí)/計(jì)數(shù)器程序的編寫步驟。

本項(xiàng)目中的3個(gè)任務(wù)，任務(wù)1是定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)1s的功能，工作在方式1，實(shí)現(xiàn)對霓虹燈的控制；任務(wù)2是定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，工作在方式2，當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)到，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；任務(wù)3是定時(shí)/計(jì)數(shù)器綜合應(yīng)用，利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生方波信號(hào)，從P1.0輸出，利用示波器觀察方波信號(hào)，并測出其周期。本項(xiàng)目中的3個(gè)任務(wù)，任務(wù)1是定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)1s的功能，工作在方式1，實(shí)現(xiàn)對霓虹燈的控制；任務(wù)2是定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，工作在方式2，當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)到，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；任務(wù)3是定時(shí)/計(jì)數(shù)器綜合應(yīng)用，利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生方波信號(hào)，從P1.0輸出，利用示波器觀察方波信號(hào)，并測出其周期。5.5習(xí)題匯編語言部分1.單項(xiàng)選擇題(1)?51單片機(jī)的定時(shí)器T1用作定時(shí)方式時(shí)是

。

A．由內(nèi)部時(shí)鐘頻率定時(shí)，一個(gè)時(shí)鐘周期加1

B．由內(nèi)部時(shí)鐘頻率定時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期加1

C．由外部時(shí)鐘頻率定時(shí)，一個(gè)時(shí)鐘周期加1

D．由外部時(shí)鐘頻率定時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期加1(2)?51單片機(jī)的定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)脈沖是

。

A．外部計(jì)數(shù)脈沖，由T1(P3.5)輸入

B．外部計(jì)數(shù)脈沖，由T0(P3.4)輸入

C．外部計(jì)數(shù)脈沖，由內(nèi)部時(shí)鐘頻率提供

D．由外部計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)(3)?51單片機(jī)的定時(shí)器T0若工作在方式1，定時(shí)功能，則TMOD控制字為

。

A．01H B．10H C．02H D．20H(4)?51單片機(jī)的定時(shí)器T1若工作在方式2，計(jì)數(shù)功能，則TMOD控制字為

。

A．02H B．20H C．06H D．60H(5)?51單片機(jī)的定時(shí)器T0若工作在方式1，定時(shí)功能，且與外部中斷無關(guān)，定時(shí)器T1工作在方式0，計(jì)數(shù)功能，且與外部中斷有關(guān)，則TMOD控制字為

。

A．1CH B．C1H C．41H D．14H(6)啟動(dòng)定時(shí)器1開始定時(shí)的指令是

。

A．CLRTR0 B．CLRTR1

C．SETBTR0 D．SETBTR1(7)?51單片機(jī)的定時(shí)器T1停止計(jì)數(shù)指令為

。

A．CLRTR0 B．CLRTR1

C．SETBTR0 D．SETBTR1(8)?51單片機(jī)的定時(shí)器T0的溢出標(biāo)志為

。

A．TR0 B．TR1 C．TF0 D．TF1(9)?51單片機(jī)的定時(shí)器T0，若用軟啟動(dòng)，應(yīng)使TMOD中的

。

A．GATE位置1 B．位置1

C．GATE位置0

D．位置0(10)下列指令判斷若定時(shí)器T0未計(jì)滿數(shù)就原地等待的是

。

A．JBT0，$ B．JNBTF0，$

C．JNBTR0，$ D．JBTF0，$2.填空題

(1)?51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由4部分組成：①

②

③

④

。

(2)定時(shí)器T0的溢出標(biāo)志位是______，啟動(dòng)標(biāo)志位是______。

(3)定時(shí)器T1工作方式1，則其計(jì)數(shù)的最大值M＝____

_。

(4)若定時(shí)器T0工作為方式1，定時(shí)功能，定時(shí)時(shí)間為30ms，假設(shè)系統(tǒng)晶振頻率為6MHz，則計(jì)數(shù)的初值為

。

(5)?51單片機(jī)的定時(shí)器T1，其計(jì)數(shù)功能的外部脈沖由

提供。