文档介绍：一、 51单片机定时器
二、 51单片机中断
三、 51单片机串口
第5章 51单片机定时器、中断及串口
一、51单片机定时/计数器
实现定时功能,比较方便的办法是利用单片机内部的定时/计数器。也可以采用下面三种方法:
软件定时:软件定时不占用硬件资源,但占用了CPU时间,降低了CPU的利用率。
采用时基电路定时:例如采用555电路,外接必要的元器件(电阻和电容),即可构成硬件定时电路。但在硬件连接好以后,定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改,即不可编程。
采用可编程芯片定时:这种定时芯片的定时值及定时范围很容易用软件来确定和修改,此种芯片定时功能强,使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用时,可以考虑进行扩展。
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1、定时/计数器的结构和工作原理
定时/计数器的结构
定时/计数器的实质是加1计数器(16位),由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器,确定工作方式和功能;TCON是控制寄存器,控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。
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定时/计数器的工作原理
加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来;一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1,当加到计数器为全1时,再输入一个脉冲就使计数器回零,且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1,向CPU发出中断请求(定时/计数器中断允许时)。如果定时/计数器工作于定时模式,则表示定时时间已到;如果工作于计数模式,则表示计数值已满。
溢出时计数器的值减去计数初值等于计数值。
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设置为定时器模式时,加1计数器是对内部机器周期计数(1个机器周期等于12个振荡周期,即计数频率为晶振频率的1/12)。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t 。
设置为计数器模式时,外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入,而下一周期又采样到一低电平时,则计数器加1,更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期,因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时,最高计数频率不超过1/2MHz,即计数脉冲的周期要大于2 s。
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2、定时/计数器的控制
51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式;TCON用于控制启动和中断申请。
工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式,低四位用于T0,高四位用于T1。格式如下:
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GATE:门控位。GATE=0时,只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1,就可以启动定时/计数器工作;GATA=1时,要用软件使TR0或TR1为1,同时外部中断引脚或也为高电平时,才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件,加上了或引脚为高电平这一条件。
:定时/计数模式选择位。=0为定时模式; =1为计数模式。
M1M0:工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式,由M1M0进行设置。
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控制寄存器TCON
TCON的低4位用于控制外部中断。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下:
IE1
IE0
IT1
IT0
TF1,TF0——定时器的溢出标志位。最高位产生溢出时置1,并请求中断。
用于标志T0和T1计数器是否产生了溢出中断请求。
TR1,TR0——定时器的运行控制位1允许计数,0停止计数。
IE1——外部中断1请求源标志(/INT1,)
IT1——外部中断1触发控制位。0为电平触发,低有效。1为边沿触发,下降沿有效。
IE0,IT1——外部中断0请求源标志(/INT0,)和触发控制位。
注意:计数器为增1计数器。
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3、定时/计数器的工作方式
方式0
方式0为13位计数,由TL0的低5位(高3位未用)和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位,TH0溢出时,置位TCON中的TF0标志,向CPU发出中断请求。
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定时器模式时有:N=t/ Tcy
计数初值计算的公式为:
定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。
计数模式时,计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。
门控位GATE具有特殊的作用。当GATE=0时,经反相后使
或门输出为1,此时仅由TR0控制与门的开启,与门输出1
时,控制开关接通,计数开始;当GATE=1时,由外中断引脚信号控制或门的输出,此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制。当TR0=1时,外中断引脚信号引脚的高电平启动计数,外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉