跟我学51单片机_二_单片机内部定时_计数器和中断系统

跟我学51单片机

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作者/赵亮

跟我学51单片机（二） ——单片机内部定时/计数器和中断系统

上讲通过讲述用单片机控制一个外部的LED

T2的工作方式稍有区别，这里不做介绍，实验套件光盘中有实际应用程序。同时，单片机中的定时器和计数器是复用的，计数器是记录外部脉冲的个数，而定时器则是由单片机内部时钟提供的一个非常稳定的计数源。本讲中，以T0、T1作为定时器来进行实例介绍使用。

了解了单片机内的定时器资源后，接下来我们来对定时器寄存器进行详细介绍。TMOD（见表1）、TCON（见表3）与定时器T0、定时器T1间通过

首先让我们举闹钟为例，将它定时在一分钟后

内部总线及逻辑电路连接，TMOD用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动、停止，标志定时器的溢出和中断情况。当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后，定时器就按被设定的工作方式独立工作，不再占用CPU的操作时间，只有在计数器计满溢出时才可能中断CPU当前的操作。

表1 TMOD寄存器

GATE

闪烁实验来向读者介绍了单片机的工作原理与开发流程。这一讲将介绍单片机内部非常重要的两个资源——定时/计数器和中断系统。通过该讲，读者可以掌握定时器的工作原理和单片机的中断系统。从而设计定时器计数程序和中断服务程序。

一、原理简介

闹铃，这就需要秒针走一圈（60次）。即一分钟时间转化为秒针走的次数，也就是计数的次数，计数到了60次然后闹铃，而每一次计数的时间是1秒。单片机内部的定时/计数器跟闹钟类似，可以通过编程来设定要定时的时间、定时时间到了进行相应的操作。那么在单片机内部计数一次的时间是多少呢，51单片机输入的时钟脉冲是由晶体振荡器的输出经12分频后得到的，所以定时器也可看作是对计算机机器周期的计数器。因为每个机器周期包含12个振荡周期，故每一个机器周期定时器加1，可以把输入的时钟脉冲看成机器周期信号。故其频率为晶振频率的1/12。如果晶振频率为12MHz，则定时器每接收一个输入脉冲的时间刚好为1μs。在本实验套件中采用的是11.0592M的晶振，故每接收一个输入脉冲的时间约为1.085μs。实现精确定时在实际项目应用中非常重要，因为往往需要用到精确定时一段时间，然后定时时间到的时刻做相应的任务。

那如何编程实现定时时间呢？首先先简单介绍下本实验板上单片机（STC89C52）内的定时器资源。STC89C52内有三个定时/计数器，分别为T0、T1和T2。其中T0、T1工作方式一样，一并介绍。

C/T

M1M0GATA

C/T

M1M0

用于设置T1用于设置T0

表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。

TMOD的低4位为定时器0的方式字段，高4位为定时器1的方式字段，它们的含义完全相同。

M1和M0：工作方式控制位，其定义如表2所示(其中i=0，1)。

表2 定时器工作方式控制位

M10011

M00101

工作

方式方式0方式1方式2方式3

功 能

TLi的低5位与THi的8位构成13位计数器

TLi和THi构成16位计数器自动重装8位计数器，TLi溢出，

THi内容自动送入TLi定时器T0分成两个8位计数器，

T1停止工作

2011. 02

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C/T：功能选择位。C/T=0时，设置为定时

器工作方式；C/T=1时，设置为计数器工作方式。

GATE：门控位。当GATE=0时，软件控制位TR0或TR1置1即可启动定时器。

TR0或TR1置0即可停止定时器工作；当GATE=1时，软件控制位TR0或TR1需置1，同时还需INT0(P3.2)或INT1(P3.3)为高电平方可启动定时器，即允许外部中断INT0、INT1启动定时器。

值得注意的是TMOD寄存器不能位寻址，只能用字节指令设置高4位定义定时器1上的工作方式或低4位定义定时器0的工作方式。而且在复位时，TMOD所有位均置0。

表3 TCON寄存器

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

在上文中提到定时器溢出和中断，什么是定时器溢出呢？我们可以这样理解：往一个盆中滴水，水滴持续落下，盆中的水持续变满，最终会有一滴水使得盆中的水满了（这相当于计数到最大值）。这个时候如果再有一滴水落下，这时水就会漫出来，这就是“溢出”。当然，水溢出是流到地上，而定时器溢出后将使得TF0变为“1”。一旦TF0由0变成1，就会产生中断。中断就是由于某个事件的发生，CPU暂停当前正在执行的程序，转而执行处理该事件的一个程序。该程序执行完成后，CPU接着执行被暂停的程序的这样一个过程。这正如我们本来在做某事，有人过来请求帮忙，我们停下手中的活去帮忙，完事之后回来接着做原来的事情。根据中断引发的不同，或者CPU响应中断的不同条件，也可以把中断划分为可屏蔽中断（也就是说我们可以拒绝帮别人忙，继续做自己的事情）和不可屏蔽中断（事情做累了，必须休息）两种。

了解了中断原理之后，我们来看中断允许控制寄存器IE（见表4）和中断优先寄存器IP（见表5）。

表4 IE寄存器

EA

--ET2

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。

(1) TFl：定时器1溢出标志位。当定时器1计满数产生溢出时，由硬件自动置TF1=1，向CPU发出定时器1的中断请求，在中断允许时响应。进入中断服务程序后，由硬件自动清0。在中断屏蔽时，TF1可作查询测试用，此时只能由软件清0。

(2) TR1：定时器1运行控制位。由软件置1或清0来启动或关闭定时器1。

当GATE=l，且为高电平时，TRI置1启

动定时器l；当GATE=0时，TR1置1即可启动定时器1。

(3) TF0：定时器0溢出标志位。其功能及操作情况同TF1。

(4) TR0：定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。

(5) IE1：外部中断1(INT1)请求标志位。(6) IT1：外部中断1触发方式选择位。(7) IE0：外部中断0(INT0)请求标志位。(8) IT0：外部中断0触发方式选择位。值得注意的是TCON中的低4位用于控制外部中断，与定时器/计数器无关，在以后的讲座中会提及。当系统复位时，TCON的所有位也均清0。

EA：中断允许总控制位。EA=0，禁止所有中断；EA=1，开放所有中断，但是否允许各中断源的中断请求，还要取决于各中断源的中断允许控制位的状态。这点要注意，初学者往往容易忘了开放所有中断，从而导致没法进入中断源。

ET2：时器/计数器T2的中断允许位。ES：串行口的中断允许位。

ET1：定时器/计数器T1的中断允许位。EX1：外部中断1(INT1)的中断允许位。ET0：定时器/计数器T0的中断允许位。EX0：外部中断0(INT0)的中断允许位。以上7个中断允许控制位为0时，禁止中断，为1时允许中断。

表5 IP寄存器

----PT2

PS

PT1

PX1

PT0

PX0

PT2：定时器/计数器T1中断优先级控制位。

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2011. http://www.77cn.com.cn

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PS：串行口中断优先级控制位。

PT1：定时器/计数器T1中断优先级控制位。PX1：外部中断1优先级控制位。PT0：定时器/计数器T0中断控制位。PX0：外部中断0中断优先级控制位。

以上6个中断优先级控制位分别为“0”时为低级中断，为“1”时为高级中断。如果几个同一优先级的中断源同时向CPU申请中断，CPU通过内部顺序查询逻辑电路，按自然优先级顺序确定该 …… 此处隐藏：3242字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……