第6章 定时计数器及串行通信应用09下

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1、第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用第5章定时/计数器及串行通信应用定时/计数器及串行通信应用5.1 定时/计数器5.1 定时/计数器5.3 综合应用举例5.3 综合应用举例5.2 单片机串行通信5.2 单片机串行通信湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用问题的提出：问题的提出：1、在微机应用系统中，普遍用到定时/计数的功能，如对工业过程量信号的定时采样、对流水生产工艺中某一产品的计数（或计件），因此，定时/计数具有广泛的应用背景。2、在前面的程序设计一章，大家已学习了软件延时（即通过执行

2、一个循环程序进行时间的延迟）实现定时功能，但这种定时具有明显的缺点：一是循环程序执行占用CPU时间，降低CPU的利用率；二是定时时间不精确或计算比较麻烦；因此，针对应用广泛的定时/计数功能，必须在CPU中用硬件来实现定时/计数功能。1、在微机应用系统中，普遍用到定时/计数的功能，如对工业过程量信号的定时采样、对流水生产工艺中某一产品的计数（或计件），因此，定时/计数具有广泛的应用背景。2、在前面的程序设计一章，大家已学习了软件延时（即通过执行一个循环程序进行时间的延迟）实现定时功能，但这种定时具有明显的缺点：一是循环程序执行占用CPU时间，降低CPU的利用率；二是定时时间不精确或计算比较麻烦；

3、因此，针对应用广泛的定时/计数功能，必须在CPU中用硬件来实现定时/计数功能。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用问题的解决：问题的解决：由于定时/计数功能的普遍性应用，特别是在长时间定时或定时精度要求较高的场合，通常选用硬件实现定时，采用硬件实现定时，我们希望：1、定时/计数的功能及工作方式是可编程的。即可选它作定时器，也可作计数器，同时，可选择几种工作方式。2、定时/计数值在规定的范围内是可编程的。即根据需要，通过软件来设定定时值或计数值。3、当达到定时/计数的设定值时，应向CPU申请中断，以便实现定时/计

4、数控制。由于定时/计数功能的普遍性应用，特别是在长时间定时或定时精度要求较高的场合，通常选用硬件实现定时，采用硬件实现定时，我们希望：1、定时/计数的功能及工作方式是可编程的。即可选它作定时器，也可作计数器，同时，可选择几种工作方式。2、定时/计数值在规定的范围内是可编程的。即根据需要，通过软件来设定定时值或计数值。3、当达到定时/计数的设定值时，应向CPU申请中断，以便实现定时/计数控制。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用5.1 定时定时/计数器计数器?51系列单片机内部提供系列单片机内部提供2个定时个定时

5、/计数器计数器T0和和T1（89S系列有系列有3个），既可用作定时器，也可用作计数器，还可作为串行口的波特率发生器。定时个），既可用作定时器，也可用作计数器，还可作为串行口的波特率发生器。定时/计数器实现软、硬件结合，给应用系统的设计带来很多方便之处。计数器实现软、硬件结合，给应用系统的设计带来很多方便之处。?主要作用：主要作用：对外部脉冲计数、产生精确定时时间、作串行口的波特率发生器。对外部脉冲计数、产生精确定时时间、作串行口的波特率发生器。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用烘箱温度控制系统要定时对温度进行

6、采样，与温度给定值比较后，通过一个隔离输出控制电热丝的通断来控制烘箱内温度。定时的任务由单片机片内的定时器烘箱温度控制系统要定时对温度进行采样，与温度给定值比较后，通过一个隔离输出控制电热丝的通断来控制烘箱内温度。定时的任务由单片机片内的定时器/计数器完成。计数器完成。烘箱温度控制系统烘箱温度控制系统湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用5.1.1定时/计数器的定时和计数功能5.1.1定时/计数器的定时和计数功能TH1TL17 07 0T1TH0TL07 07 0T0TCONTMOD微处理器内部总线内部总线 P用

7、于确定T1和T0的功能和工作方式用于确定T1和T0的功能和工作方式用于控制T1和T0的启动、停止及中断请求用于控制T1和T0的启动、停止及中断请求1、定时器、定时器/计数器计数器T0、T1的结构的结构湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用定时：指采用具有精确的固定周期的脉冲信号进行计数，一般是利用内部振荡脉冲，即机器周期：定时：指采用具有精确的固定周期的脉冲信号进行计数，一般是利用内部振荡脉冲，即机器周期：fosc/12（=1/T）作为计数脉冲；计数：指对外部输入脉冲进行计数；）作为计数脉冲；计数：指对外部输入脉

8、冲进行计数；计数：脉冲不等间隔。计数：脉冲不等间隔。波形等间隔，次数已定，时间确定即对机器周期波形等间隔，次数已定，时间确定即对机器周期T进行计数。进行计数。左图定时时间为左图定时时间为 N*T每个下降沿计数一次每个下降沿计数一次确认一次负跳变需两个机器周期，所以，计数频率最高为确认一次负跳变需两个机器周期，所以，计数频率最高为fosc/24。2、定时与计数的概念2、定时与计数的概念N个方波个方波T湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用定时器0方式字段定时器0方式字段定时器1方式字段定时器1方式字段M0M1C/T

9、GATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D71.工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMOD?定时方式时，每个机器周期使计数器加定时方式时，每个机器周期使计数器加1（T=12/fosc）?计数方式时计数方式时T0(P3.4)、T1(P3.5)的负跳变使计数器加的负跳变使计数器加1。?最大计数速率是最大计数速率是fosc/24，即高低电平分别能保持一个机器周期。，即高低电平分别能保持一个机器周期。?用于控制定时器用于控制定时器/计数器的功能和工作方式计数器的功能和工作方式?TMOD格式格式:(字节地址字节地址89H)操作模式控制位操作模式控制位GATE：门控制：门控制?GATE

10、=1时，如时，如INTx=1，且，且TRx=1，则启动定时器；，则启动定时器；?GATE=0，只要，只要TRx=1定时器就开始工作。定时器就开始工作。?C/T=0定时方式；定时方式；?C/T=1计数方式；计数方式；5.1.2 定时定时/计数器的控制计数器的控制C/T：选择定时或计数方式：选择定时或计数方式M1M0方式方式计 数 器 配 置计 数 器 配 置0 00TLx低低5位与位与THx的的8位构成位构成13位计数器位计数器0 11TLx与与THx构成构成16位计数器位计数器1 02自动重装初值自动重装初值(THx)的的8位位(TLx溢出时溢出时)计数器计数器1 13仅用于仅用于T0，分成两

11、个，分成两个8位计数器，位计数器，T1停止计数停止计数湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1:定时器定时器T1溢出中断标志。溢出中断标志。?当定时器当定时器1溢出时，由硬件置溢出时，由硬件置1；?当响应中断转向中断服务程序时由硬件清当响应中断转向中断服务程序时由硬件清0。TR1:定时器定时器T1运行控制位。运行控制位。?由软件置位由软件置位/复位，控制定时器是否运行。复位，控制定时器是否运行。TF0:功能与功能与TF1类似。类似

12、。TR0:功能与功能与TR1类似。类似。定时器定时器0控制位控制位定时器定时器1控制位控制位2、状态控制寄存器、状态控制寄存器TCONTCON格式：（字节地址格式：（字节地址88H）湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1:定时器定时器T1溢出中断标志。溢出中断标志。?当定时器当定时器1溢出时，由硬件置溢出时，由硬件置1；?当响应中断转向中断服务程序时由硬件清当响应中断转向中断服务程序时由硬件清0。TR1:定时器定时器T1运行控制

13、位。运行控制位。?由软件置位由软件置位/复位，控制定时器是否运行。复位，控制定时器是否运行。TF0:功能与功能与TF1类似。类似。TR0:功能与功能与TR1类似。类似。定时器定时器0控制位控制位定时器定时器1控制位控制位2、状态控制寄存器、状态控制寄存器TCONTCON格式：（字节地址格式：（字节地址88H）湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1:定时器定时器T1溢出中断标志。溢出中断标志。?当定时器当定时器1溢出时，由硬件置溢

14、出时，由硬件置1；?当响应中断转向中断服务程序时由硬件清当响应中断转向中断服务程序时由硬件清0。TR1:定时器定时器T1运行控制位。运行控制位。?由软件置位由软件置位/复位，控制定时器是否运行。复位，控制定时器是否运行。TF0:功能与功能与TF1类似。类似。TR0:功能与功能与TR1类似。类似。定时器定时器0控制位控制位定时器定时器1控制位控制位2、状态控制寄存器、状态控制寄存器TCONTCON格式：（字节地址格式：（字节地址88H）湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR

15、1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1:定时器定时器T1溢出中断标志。溢出中断标志。?当定时器当定时器1溢出时，由硬件置溢出时，由硬件置1；?当响应中断转向中断服务程序时由硬件清当响应中断转向中断服务程序时由硬件清0。TR1:定时器定时器T1运行控制位。运行控制位。?由软件置位由软件置位/复位，控制定时器是否运行。复位，控制定时器是否运行。TF0:功能与功能与TF1类似。类似。TR0:功能与功能与TR1类似。类似。定时器定时器0控制位控制位定时器定时器1控制位控制位2、状态控制寄存器、状态控制寄存器TCONTCON格式：（字节地址格式：（字节地址88H）湖南工业大学电气与信息工程学院湖南

16、工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1:定时器定时器T1溢出中断标志。溢出中断标志。?当定时器当定时器1溢出时，由硬件置溢出时，由硬件置1；?当响应中断转向中断服务程序时由硬件清当响应中断转向中断服务程序时由硬件清0。TR1:定时器定时器T1运行控制位。运行控制位。?由软件置位由软件置位/复位，控制定时器是否运行。复位，控制定时器是否运行。TF0:功能与功能与TF1类似。类似。TR0:功能与功能与TR1类似。类似。定时器定时器0控制位控制位定时器定时器1控制位控

17、制位2、状态控制寄存器、状态控制寄存器TCONTCON格式：（字节地址格式：（字节地址88H）湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用1、方式、方式0T0的等效逻辑结构的等效逻辑结构5.1.3 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式在计数工作方式下，计数器的计数值范围是：在计数工作方式下，计数器的计数值范围是：18192（2的的13次方）次方）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（8192-计数初值）晶振周期计数初值）晶振周期12湖南工业大学电气与信息工程学院湖南

18、工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用编程思路：编程思路：P1.0输出周期为输出周期为10ms宽的方波，只要每隔宽的方波，只要每隔5ms到反一次即可得到到反一次即可得到10ms的方波。由此可选用的方波。由此可选用T0定时定时5ms.例例1：选用选用T0操作模式操作模式0，用于定时，由，用于定时，由P1.0输出周期为输出周期为10ms的方波。设晶振的方波。设晶振fosc=6MHz。高高8位送入位送入TH0，TH0=10110001B=0B1HX=213tfosc/12=8192651000/12=5692=163CH163CH=0001 0110

19、0011 1100其中低其中低5位位11100前添加前添加3位位000送入送入TL0，TL0=00011100B=1CHORG 0100HMOV TMOD,#00HSETB TR0LP1:MOV TL0,#1CHMOV TH0,#0B1H LP2:JBC TF0,LP3AJMP LP2LP3:CPL P1.0SJMP LP1初值为：初值为：方式0启动T0等待T0定时到重置初值输出方波启动定时器定时到？开始输出反相清定时到标志预置定时初值设定时器工作方式湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用2、工作方式、工作方式1

20、T0的等效逻辑结构的等效逻辑结构在工作方式在工作方式1下，计数器的计数值范围是：下，计数器的计数值范围是：165536（2的的16次方）次方）当为定时工作方式当为定时工作方式1时，定时时间的计算公式为：时，定时时间的计算公式为：（65536计数初值）晶振周期计数初值）晶振周期12湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用编程思路：编程思路：方波周期方波周期T=1/50=0.02s=20ms，用，用T1定时定时10ms。例例2：用定时器用定时器T1产生一个产生一个50Hz的方波，由的方波，由P1.1输出，仍用程序查询方

21、式，输出，仍用程序查询方式，fosc=12MHz。X=2161010312/12=6553610000=55536=D8F0HORG 0100HMOV TMOD,#10HSETB TR1 LOOP：MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$CLR TF1CPL P1.1SJMP LOOPT1方式0启动T1等待T1定时到重置初值输出方波启动定时器T110ms定时到？开始P1.1输出反相Yes清定时到标志预置定时初值No设定时器T1工作方式湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用3、工作方式

22、、工作方式2T0的等效逻辑结构的等效逻辑结构方式方式2为能自动重置计数器初值的工作方式，为能自动重置计数器初值的工作方式，TL0为为8位计数器，位计数器，TH0为计数器初值暂存器。为计数器初值暂存器。定时时间定时时间 T=(256-计数初值计数初值)晶振周期 晶振周期12湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用编程思路：编程思路：T1工作于计数方式，外部计数脉冲由工作于计数方式，外部计数脉冲由T1（P3.0）引脚引入，每来一个由）引脚引入，每来一个由1至至0的跳变计数器加的跳变计数器加1，由程序查询，由程序查询TF

23、1的状态。的状态。例例3：用定时器用定时器1，模式，模式2计数，要求每计满计数，要求每计满200次，将次，将P1.0端取反。端取反。TH1=TL1=38HORG 0100HMOV TMOD,#60HMOV TH1,#38H MOV TL1,#38H SETB TR1 LOOP：JBC TF1,REPSJMP LOOP REP：CPL P1.0SJMP LOOPT1方式2计数送初值启动T1等待T1计数到取反计数初值：计数初值：X=200=56=38H82湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用方式方式2与方式与方式0

24、、1的区别：的区别：方式方式0方式方式1:计数溢出后，计数器为全计数溢出后，计数器为全0，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。方式方式2:具有自动重装载功能，即自动加载计数初值。具有自动重装载功能，即自动加载计数初值。16位计数器分为两部分，位计数器分为两部分，TL0为计数器，为计数器，TH0作为预置寄存器。当计数溢出时，由预置寄存器作为预置寄存器。当计数溢出时，由预置寄存器TH0以硬件方法自动给计数器以硬件方法自动给计数器T

25、L0重新加载。方式重新加载。方式2在串口通讯时，常用作波特率发生器。在串口通讯时，常用作波特率发生器。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用只有只有T0能工作于方式能工作于方式3，此时，此时T1的的一些控制位已被的的一些控制位已被T0借用，只能工作在方式借用，只能工作在方式0、方式、方式1或方式或方式2下，等效电路参见下图：下，等效电路参见下图：4、工作方式、工作方式3湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用5、定时、定时/计数器的初

26、始化和初值确定计数器的初始化和初值确定为使定时为使定时/计数器正常工作，首先必须对定时计数器正常工作，首先必须对定时/计数器进行初始化，然后再开启定时或计数。定时计数器的初始化包括以下内容。（计数器进行初始化，然后再开启定时或计数。定时计数器的初始化包括以下内容。（4）启动定时器）启动定时器/计数器；如：计数器；如：SETB TR0（1）确定工作方式）确定工作方式对对TMOD赋值；如：赋值；如：MOV TMOD,#06H；设定；设定T0为计数器工作方式。为计数器工作方式。（2）预置定时计数器中计数的初值）预置定时计数器中计数的初值直接写入直接写入TH和和TL；如：；如：MOV TH0,#00H

27、 ；设定计数初值。；设定计数初值。MOV TL0,#00H（3）根据需要开放定时）根据需要开放定时/计数器的中断计数器的中断对对IE位赋值；位赋值；湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用初值的计算方法：初值的计算方法：X=M计数值计数值M是定时器的最大计数值。视工作方式不同而不同。是定时器的最大计数值。视工作方式不同而不同。工作方式工作方式工作方式工作方式0 0：13位定时位定时/计数方式，因此，最多可以计到计数方式，因此，最多可以计到2的的13次方，也就是次方，也就是8192次。次。工作方式工作方式工作方式工作

28、方式1 1：16位定时位定时/计数方式，因此，最多可以计到计数方式，因此，最多可以计到2的的16次方，也就是次方，也就是65536次。次。工作方式工作方式工作方式工作方式2 2和和工作方式工作方式工作方式工作方式3 3：都是都是8位的定时位的定时/计数方式，因此，最多可以计到计数方式，因此，最多可以计到2的的8次方，也说是次方，也说是256次。次。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用预置值计算：预置值计算：用最大计数量减去需要的计数次数即可。用最大计数量减去需要的计数次数即可。通过上面的任务，我们掌握了计数程序

29、的编制方法，下面我们再看看定时程序怎样编制。通过上面的任务，我们掌握了计数程序的编制方法，下面我们再看看定时程序怎样编制。首先我们看一下下面的程序段。首先我们看一下下面的程序段。MOV TMOD,#01HMOV TL0,#00H MOV TH0,#4CH SETBTR0 以上程序是一个定时初始化程序段，计数方式和它类似。以上程序是一个定时初始化程序段，计数方式和它类似。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用编程思路：编程思路：T0定时每定时每50ms中断一次，中断程序使中断一次，中断程序使P3.0反相一次。反相一

30、次。例例1：已知已知focs=12MHZ，利用定时器使图中发光二极管，利用定时器使图中发光二极管VD进行秒闪烁，要求亮进行秒闪烁，要求亮50ms，暗，暗50ms，采用中断编程。，采用中断编程。X=216tfosc/12=6553612501000/12=15536=3CB0H初值为：初值为：5.1.4 应用举例应用举例P3.0AT89C2051VD湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用ORG 0000HSJMP STARTORG 000BHLJMP TIME0START:MOV TMOD,#01HMOV TH0,

31、#3CH MOV TL0,#0B0HSETB TR0MOV IE,#82HWAIT:SJMP WAITTIME0:MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HCPL P3.0RETI主程序其他任务开放中断与定时器重置初值改变输出状态主程序入口中断程序入口中断返回湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用例例2：用定时器用定时器T1完成时钟秒、分、时的定时。已知晶体振荡频率为完成时钟秒、分、时的定时。已知晶体振荡频率为12MHz。分析：分析：由于机器周期，采用方式由于机器周期，采用方式1能定时的最长时间也只有能定

32、时的最长时间也只有65.536ms。要得到长时间的定时，必须采用。要得到长时间的定时，必须采用软件计数器软件计数器。例如定时器定时。例如定时器定时50ms，对，对50ms计数计数20次为次为1秒，对秒，对1秒计数秒计数60次为次为1分，对分，对1分计数分计数60次为次为1小时。小时。ST1=50ms计数次数计数次数50000/150000次定时初值次定时初值655365000015536秒计数初值（秒计数初值（50H单元）单元）20分计数初值（分计数初值（51H单元）单元）60时计数初值（时计数初值（52H单元）单元）60湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时

33、章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用程序：程序：ORG 0000HMOV TMOD,#10HMOV TH0,#15536 MOD 256MOV TL0,#15536/256MOV 50H,#20MOV 51H,#60MOV 52H,#60SETB TR1例例52No预置各定时计数初值50ms定时到？开始清标志，重置定时常数启动定时器T0设定时器T1工作方式1秒定时到？重置1秒计数值1分定时到？重置1分计数值1小时定时到？重置1小时计数值NoNoNoYesYesYesYes方式1定时启动定时器时间常数软计数常数湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章

34、定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用L2:JNBTF1,L2CLRTF1MOV TL0,#15536 MOD 256MOV TH0,#15536/256DJNZ 50H,L2MOV 50H,#20DJNZ 51H,L2MOV 51H,#60DJNZ 52H,L2MOV 52H,#60SJMP L2ENDNo预置各定时计数初值50ms定时到？开始清标志，重置定时常数启动定时器T0设定时器T1工作方式1秒定时到？重置1秒计数值1分定时到？重置1分计数值1小时定时到？重置1小时计数值NoNoNoYesYesYesYes湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时

35、章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用编程思路：编程思路：延时程序由延时程序由T0定时定时10ms，连续延时，连续延时20次为次为0.2秒。秒。例例3：如图开始时如图开始时P2.0亮，延时亮，延时0.2秒后左移至秒后左移至P2.1亮，如此左移亮，如此左移7次至次至P2.7亮，再延时亮，再延时0.2秒右移至秒右移至P2.6亮，如此右移亮，如此右移7次后至次后至P2.0亮。亮。X=216tfosc/12=655366101000/12=60536=0D8F0H初值为：初值为：RSTXT1XT26MHz22pF22pFGNDAT89C20515V10kVcc/EA/VP470Vcc4.7F

36、P2.0P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P2.1湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用ORG 0000HMOV TMOD,#01 START:MOV A,#OFEHMOV R2,#07LOOP:MOV P2，ARL AMOV R3，#20 LCALL DELAYDJNZ R2，LOOPMOV R2，#07LOOP1:MOV P2，ARR AMOV R3，#20LCALL DELAYDJNZ R2，LOOP1LJMP START左移至下一位左移7次等待左移结束方式1定时点亮第一个灯右移与左移相同延时

37、0.2秒主程序：主程序：湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用DELAY：SETB TR0AGAIN：MOV TH0，D8HMOV TL0，#0F0HLOOP2：JBC TF0，LOOP3LJMP LOOP2LOOP3：DJNZ R3，AGAINCLR TR0RETEND等待10mS定时到预置时间常数等待0.2S定时到启动定时器关定时器、返回定时程序：定时程序：湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用例例4：要求当要求当P3.3每来每

38、来3个脉冲时，个脉冲时，P1.0的状态翻转改变一次。的状态翻转改变一次。分析：分析：定时器定时器T0工作在计数方式，计数工作在计数方式，计数3次将次将P1.0输出取反一次。由于计数初值小，因此采用方式输出取反一次。由于计数初值小，因此采用方式2最好。最好。计数次数计数次数3次计数初值次计数初值2563253湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用程序：程序：ORG 0000HMOV TMOD,#06HMOV TL0,#253MOV TH0,#253 SETB TR0MOV P3,#0FFHLP2:JNBTF0,LP

39、2CLRTF0CPLP1.0SJMP LP2END例例53湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用5.1.5 定时/计数器T25.1.5 定时/计数器T21、T2的寄存器的寄存器1）T2CON控制寄存器控制寄存器 TF2 定时器2 溢出标志：定时器定时器2 溢出标志：定时器2 溢出时置位，必须由软件清除。当溢出时置位，必须由软件清除。当RCLK或或TCLK等于等于1 时时TF2 将不会置位。将不会置位。EXF2 定时器2 外部标志：当定时器2 外部标志：当EXEN21且且T2EX 的负跳变产生捕获或重装时的负跳变产

40、生捕获或重装时EXF2置位；定时器置位；定时器2中断开放时中断开放时EXF21 将使将使CPU 从中断向量处执行定时器从中断向量处执行定时器2 中断子程序。中断子程序。EXF2 位必须用软件清零。在递增位必须用软件清零。在递增/递减计数器模式（递减计数器模式（DCEN1）中）中EXF2 不会引起中断。不会引起中断。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用RCLK接收时钟标志：接收时钟标志：RCLK1时，定时器时，定时器2 的溢出脉冲作为串行口模式的溢出脉冲作为串行口模式1和模式和模式3的接收时钟，的接收时钟，RCL

41、K0 时，将定时器时，将定时器1 的溢出脉冲作为接收时钟。的溢出脉冲作为接收时钟。TCLK发送时钟标志：发送时钟标志：TCLK1时，定时器时，定时器2 的溢出脉冲作为串行口模式的溢出脉冲作为串行口模式1和模式和模式3的发送时钟，的发送时钟，TCLK0 时，将定时器时，将定时器1 的溢出脉冲作为发送时钟。的溢出脉冲作为发送时钟。EXEN2定时器2 外部使能标志：当其置位且定时器定时器2 外部使能标志：当其置位且定时器2 未作为串行口时钟时，允许未作为串行口时钟时，允许T2EX 的负跳变产生捕获或重装，的负跳变产生捕获或重装，EXEN20 时，时，T2EX 的跳变对定时器的跳变对定时器2 无效。无

42、效。TR2定时器2 启动/停止控制位：置定时器2 启动/停止控制位：置1 时启动定时器。时启动定时器。C/T2定时器/计数器选择：置定时器/计数器选择：置0时定时器时定时器2工作在定时状态，置工作在定时状态，置1时工作在计数器状态。时工作在计数器状态。CP/RL2 捕获/重装标志：置位时，捕获/重装标志：置位时，EXEN21时，时，T2EX 的负跳变产生捕获；清零时，的负跳变产生捕获；清零时，EXEN21则定时器则定时器2 溢出或溢出或T2EX 的负跳变都可使定时器自动重装。当的负跳变都可使定时器自动重装。当RCLK1 或或TCLK1 时该位无效且定时器强制为溢出时自动重装。时该位无效且定时器

43、强制为溢出时自动重装。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用2）T2MOD方式控制寄存器方式控制寄存器不可用，保留将来之用。不可用，保留将来之用。T2OE定时器2 输出使能位：定时器2 输出使能位：T2OE1，允许，允许T2输出；输出；T2OE0，禁止，禁止T2输出。输出。DCEN 向下计数使能位：定时器向下计数使能位：定时器2 可配置成向上可配置成向上/向下计数器，向下计数器，DCEN0，T2加加1计数；计数；DCEN1且且T2EX=1时，时，T2加加1计数；计数；DCEN1且且T2EX=0时，时，T2减减1计

44、数。计数。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用2、T2的工作方式的工作方式1）定时）定时/计数自动重装方式（递增计数自动重装方式（递增/递减计数器）递减计数器）16 位自动重装模式中，定时器位自动重装模式中，定时器T2 可通过可通过C/T2 配置为定时器配置为定时器/计数器，编程控制递增计数器，编程控制递增/递减计数。计数的方向是由递减计数。计数的方向是由DCEN 递减计数使能位确定的，递减计数使能位确定的，DCEN 位于位于T2MOD 寄存器 中当，寄存器 中当，DCEN0 时，定时器时，定时器2 默认为向上

45、计数，当默认为向上计数，当DCEN1 时，定时器时，定时器2 可通过可通过T2EX 确定递增或递减计数。确定递增或递减计数。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用当当DCEN0 时，定时器时，定时器2 自动递增计数，在该模式中通过设置自动递增计数，在该模式中通过设置EXEN2 位进行选择。如果位进行选择。如果EXEN20，定时器，定时器2 递增计数到溢出后将递增计数到溢出后将TF2 置位，然后将置位，然后将RCAP2L 和和RCAP2H 中的中的16 位值作为重新装载值装入定时器位值作为重新装载值装入定时器2，R

46、CAP2L 和和RCAP2H 的值是通过软件预设的。如果的值是通过软件预设的。如果EXEN21，16 位重新装载可通过溢出或位重新装载可通过溢出或T2EX 从从10 的负跳变实现，此负跳变同时将的负跳变实现，此负跳变同时将EXF2置位，如果定时器置位，如果定时器2中断被使能，则当中断被使能，则当TF2 或或EXF2置置1时产生中断。时产生中断。DCEN1时，定时器时，定时器2 可递增或递减计数，此模式允许可递增或递减计数，此模式允许T2EX 控制计数的方向。当控制计数的方向。当T2EX1时定时器时定时器2递增计数，计数到递增计数，计数到0FFFFH 后溢出并置位后溢出并置位TF2，还将产生中断

47、（如果中断被使能）。定时器，还将产生中断（如果中断被使能）。定时器2的溢出将使的溢出将使RCAP2L和和RCAP2H中的中的16位值作为重新装载值放入位值作为重新装载值放入TL2和和TH2。当。当T2EX 0时，将使定时器时，将使定时器2递减计数，当递减计数，当TL2 和和TH2 计数到等于计数到等于RCAP2L 和和RCAP2H 时，定时器产生溢出，定时器时，定时器产生溢出，定时器2 溢出置位溢出置位TF2，并将，并将0FFFFH 重新装入重新装入TL2 和和TH2。当定时器。当定时器2递增递增/递减产生溢出时，外部标志位递减产生溢出时，外部标志位EXF2 翻转，如果需要可将翻转，如果需要可

48、将EXF2 位作为第位作为第17 位，在此模式中位，在此模式中EXF2 标志不会产生中断。标志不会产生中断。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用2）定时）定时/计数捕获方式计数捕获方式在捕获模式中通过在捕获模式中通过T2CON 中的中的EXEN2 设置两个选项。如果设置两个选

49、项。如果EXEN2 0，定时器，定时器2 作为一个作为一个16 位定时器或计数器（由位定时器或计数器（由T2CON 中中C/T2 位选择），溢出时置位位选择），溢出时置位TF2（定时器（定时器2 溢出标志位），该位可用于产生中断（通过使能溢出标志位），该位可用于产生中断（通过使能IE 寄存器中的定时器寄存器中的定时器2 中断使能位）。如果中断使能位）。如果EXEN21，与以上描述相同，但增加了一个特性，即外部输入，与以上描述相同，但增加了一个特性，即外部输入T2EX 由由1 变变0 时，将定时器时，将定时器2 中中TL2 和和TH2 的当前值各自捕获到的当前值各自捕获到RCAP2L 和和RCA

50、P2H。另外。另外T2EX 的负跳变使的负跳变使T2CON 中的中的EXF2 置位，置位，EXF2 也象也象TF2 一样能够产生中断，其向量与定时器一样能够产生中断，其向量与定时器2溢出中断地址相同，定时器溢出中断地址相同，定时器2 中断服务程序通过查询中断服务程序通过查询TF2 和和EXF2 来确定引起中断的事件。来确定引起中断的事件。捕获模式如图所示，在该模式中捕获模式如图所示，在该模式中TL2 和和TH2 无重新装载值。甚至当无重新装载值。甚至当T2EX 产生捕获事件时，计数器仍以产生捕获事件时，计数器仍以T2EX 的负跳变或振荡频率的的负跳变或振荡频率的1/12计数。计数。湖南工业大学

51、电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用3）波特率发生器方式）波特率发生器方式寄存器寄存器T2CON 的位的位TCLK 和或和或RCLK 允许从定时器允许从定时器1 或定时器或定时器2 获得串行口发送和接收的波特率。当获得串行口发送和接收的波特率。当TCLK=0 时定时器时定时器1作为串行口发送波特率发生器，当作为串行口发送波特率发生器，当TCLK=1时定时器时定时器2 作为串行口发送波特率发生器。作为串行口

52、发送波特率发生器。RCLK对串行口接收波特率有同样的作用，通过这两位串行口能得到不同的接收和发送波特率，一个通过定时器对串行口接收波特率有同样的作用，通过这两位串行口能得到不同的接收和发送波特率，一个通过定时器1 产生，另一个通过定时器产生，另一个通过定时器2 产生。产生。定时器定时器2工作在波特率发生器模式时与自动重装模式相似，当工作在波特率发生器模式时与自动重装模式相似，当TH2 溢出时，波特率发生器模式使定时器溢出时，波特率发生器模式使定时器2 寄存器重新装载来自寄存器，寄存器寄存器重新装载来自寄存器，寄存器RCAP2H 和和RCAP2LR 的值由软件预置。当串行口工作于模式的值由软件预

53、置。当串行口工作于模式1 和模式和模式3 时，波特率由下面给出的定时器时，波特率由下面给出的定时器2 溢出率所决定：溢出率所决定：()X振荡频率溢出率波特率和串行口方式655363216T231式中的X为16位无符号数（即式中的X为16位无符号数（即RCAP2H 和和RCAP2L的的16位的值）。位的值）。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用4）可编程时钟输出方式）可编程时钟输出方式 当C/T20（T2工作在定时器方式）时，置位当C/T20（T2工作在定时器方式）时，置位T2OE则定时器则定时器T2可从可从P1

54、.0输出占空比为输出占空比为11的时钟信号。时钟输出频率为：的时钟信号。时钟输出频率为：()X振荡频率时钟输出频率655364式中的X为16位无符号数（即式中的X为16位无符号数（即RCAP2H 和和RCAP2L的的16位的值）。位的值）。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用5.1.6 定时器T3WDT监视定时器5.1.6 定时器T3WDT监视定时器5.6.1 WDT的功能和应用特点的功能和应用特点当系统的当系统的CPU部位受到干扰信号的作用时，将使系统失控。最典型的故障是破坏程序计数器部位受到干扰信号的作用时

55、，将使系统失控。最典型的故障是破坏程序计数器PC的状态值。导致程序在地址空间内的状态值。导致程序在地址空间内“乱飞乱飞”，或者陷入死循环。而我们对这种情况的处理主要有这么几种方法：，或者陷入死循环。而我们对这种情况的处理主要有这么几种方法：（1）指令冗余技术；（）指令冗余技术；（2）软件陷阱技术；（）软件陷阱技术；（3）看门狗技术。）看门狗技术。看门狗是利用一个专门的定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的正常运行过程中，我们要在看门狗定时时间到之前对定时器进行复位，如果出现死循环，或者说看门狗是利用一个专门的定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的正常运行过程中，我们要在看门狗定

56、时时间到之前对定时器进行复位，如果出现死循环，或者说PC指针不能回来，那么看门狗得不到复位，其定时时间到后就会产生一个信号使单片机复位，程序重新开始运行。指针不能回来，那么看门狗得不到复位，其定时时间到后就会产生一个信号使单片机复位，程序重新开始运行。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用要激活或复位要激活或复位89S51看门狗，只需向看门狗复位寄存器看门狗，只需向看门狗复位寄存器WDTRST（地址为（地址为A6H）顺序写入）顺序写入1EH和和E1H即可。即可。MOV0A6H,#1EH ;先送先送1EHMOV 0

57、A6H,#0E1H ;后送后送E1H注意事项：注意事项：1 89S51的看门狗必须由程序激活后才开始工作。所以必须保证的看门狗必须由程序激活后才开始工作。所以必须保证CPU有可靠的上电复位。否则看门狗也无法工作。有可靠的上电复位。否则看门狗也无法工作。2 看门狗使用的是 看门狗使用的是CPU的晶振。在晶振停振的时候看门狗也无效。的晶振。在晶振停振的时候看门狗也无效。3 89S51只有只有14位计数器，在位计数器，在16383个机器周期内必须至少喂狗（看门狗复位）一次，而且这个时间是固定的，无法更改。当晶振为个机器周期内必须至少喂狗（看门狗复位）一次，而且这个时间是固定的，无法更改。当晶振为12

58、M时每时每16个毫秒需喂狗一次。个毫秒需喂狗一次。89S52只有只有13位计数器，在位计数器，在8191个机器周期内必须至少喂狗一次。当晶振为个机器周期内必须至少喂狗一次。当晶振为12M时每时每8个毫秒需喂狗一次个毫秒需喂狗一次.湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用【并行通信和串行通信并行通信和串行通信并行通信和串行通信并行通信和串行通信】并行通信：并行通信：并行通信：并行通信：数据的各位同时送出。占用数据的各位同时送出。占用数据的各位同时送出。占用数据的各位同时送出。占用I/OI/O多，速度快。多，速度快。多

59、，速度快。多，速度快。串行通信：串行通信：串行通信：串行通信：数据的各位逐位送出。线路简单，速度慢。数据的各位逐位送出。线路简单，速度慢。数据的各位逐位送出。线路简单，速度慢。数据的各位逐位送出。线路简单，速度慢。1.1.数据通信的传输方式数据通信的传输方式数据通信的传输方式数据通信的传输方式5.2 单片机串行通信单片机串行通信001001P1.0P1.1P1.2P1.3RXDTXD单片机单片机外设外设1外设外设2111 0 1 01 0 0 000015.2.1 5.2.1 串行通信概述串行通信概述串行通信概述串行通信概述湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定

60、时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用2.2.串行数据通信两种形式串行数据通信两种形式串行数据通信两种形式串行数据通信两种形式【异步通信】【异步通信】在这种通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：在这种通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，接着是若干个数据位 和一个停止位。一个起始位，接着是若干个数据位 和一个停止位。特点：特点：a)无需传送同步脉冲无需传送同步脉冲b)发送发送/接收端的两个时钟源可彼此独立接收端的两个时钟源可彼此独立c)字符

61、帧长度也不受限字符帧长度也不受限d)设备简单化设备简单化e)每帧含有起始位和停止位，降低了有效数据的传输速率每帧含有起始位和停止位，降低了有效数据的传输速率湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用【同步通信】【同步通信】发送器和接收器由同一个时钟源控制，同步传输方式去掉了起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。发送器和接收器由同一个时钟源控制，同步传输方式去掉了起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。特点：特点：?同步数据帧由三个部分组成同步数据帧由三个部分组成?

62、传输速率较高（可传输速率较高（可56kbps以上）以上）?要求发送要求发送/接收时钟始终保持严格同步接收时钟始终保持严格同步?主要用于计算机网络系统中。主要用于计算机网络系统中。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用3.3.串行数据通信的传输速率串行数据通信的传输速率串行数据通信的传输速率串行数据通信的传输速率串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数bps（Bit per second）和每秒符号数）和每秒符号数波特率（波特率（Band rate），波特率也叫比特率

63、。在具有调制解调器的通信中，波特率与调制速率有关。），波特率也叫比特率。在具有调制解调器的通信中，波特率与调制速率有关。举例：举例：设有一帧信息，设有一帧信息，1个起始位、个起始位、8个数据位、个数据位、1个停止位，传输速率为每秒个停止位，传输速率为每秒960个字符。求波特率。个字符。求波特率。解：解：（181）960=9600 b/s=9600波特。波特。湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用5.串行接口功能发送器：5.串行接口功能发送器：并串数据格式转换，添加标识位和校验位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中

64、断。并串数据格式转换，添加标识位和校验位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中断。接收器：接收器：串并数据格式转换，检查错误，去掉标识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。串并数据格式转换，检查错误，去掉标识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。控制器：控制器：接收编程命令和控制参数，设置工作方式：同步/异步、字符格式、波特率、校验方式、数据位与同步时钟比例等。接收编程命令和控制参数，设置工作方式：同步/异步、字符格式、波特率、校验方式、数据位与同步时钟比例等。4.串行数据传送方向4.串行数据传送方向单工通讯：单工通讯：数据单向传送。数据单向传送。半双工通讯：半双工通讯：数据可分

65、时双向传送。数据可分时双向传送。全双工通讯：全双工通讯：可同时进行发送和接收。可同时进行发送和接收。发送器接收器发送器接收器湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用接收和发送缓冲器SBUF在物理上，共用一个地址99H。全双工的串行通信口，可同时接收和发送。全双工的串行通信口，可同时接收和发送。6.2.1 串行口结构与工作原理6.2.1 串行口结构与工作原理6.2 80C51串行口简介串行口简介接收和发送缓冲器SBUF在物理上共用一个地址99H。发送缓冲器SBUF只能写入不能读出。接收缓冲器SBUF只能读出不能写入。

66、湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用发送SBUF(99H)门发送控制器接收控制器1输入移位寄存器串行控制寄存器(98H)定时器1接收SBUF(99H)888TIRI内部总线TXD(P3.1)RXD(P3.0)串行口中断1,2串行口结构示意图湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学电气与信息工程学院第第5章定时章定时/计数器及串行通信应用计数器及串行通信应用串行接口输入/输出引脚：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)串行接口输入/输出引脚：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)数据格式：按不同方式，一帧位数 8/10/11发送/接收时，数据皆低位在前。数据格式：按不同方式，一帧位数 8/10/11发送/接收时，数据皆低位在前。一帧字符发送/接收结束，置位标志位(TI/RI)并申请SIO中断。一帧字符发送/接收结束，置位标志位(TI/RI)并申请SIO中断。中断控制：中断允许位ES中断控制：中断允许位ES中断入口：0023H中断入口：0023HD0D1D2D3D4D5D6D7停止位停止位起始位起始位D0