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1、第7章MCS-51单片机 定时/计数器和串行接口(1)了解定时/计数器的结构和工作原理。(2)熟悉定时/计数器的控制寄存器。(3)掌握定时/计数器的应用编程。(4)了解串行通信接口的结构和工作原理。(5)熟悉串行通信接口的控制寄存器。(6)掌握串行通信的应用编程。本章教学要求7.1定时/计数器在实际的控制系统中常要求有外部实时时钟,以实现定时或延时控制;还要求有外部计数器,以实现对外界事件进行计数。比如,在单片机控制的电力拖动系统中,控制的对象为电动机,为了实现闭环控制,就需要定时地对转速进行采样。对于定时/计数器来说,不管是独立的定时器芯片还是单片机内的定时器,大都有以下特点：(1)定时
2、/计数器有多种工作方式,可以是计数方式也可以是定时方式。（脉冲内部提供、外部提供）(2)定时/计数器的计数值是可变的,当然对计数的最大值有一定限制,这取决于计数器的位数。计数的最大值也就限制了定时的最大值。(3)可以按照规定的定时或计数值,在定时时间到或者计数终止时,发出中断申请,以便实现定时控制。7.1.1定时/计数器的结构及工作原理MCS-51单片机的定时/计数器(以下简称T/C)的结构如下图所示。由图可见，T/C的核心是1个加1计数器,它的输入脉冲有两个来源:一个是外部脉冲源——计数器,另一个是系统机器周期(时钟振荡器经12分频以后的脉冲信号)——定时器。图7-2定时/计数器的结构框
3、图当T/C处于定时方式时,加1计数器在每个机器周期加1,因此,也可以把它看作在累计机器周期。由于一个机器周期包含12个振荡周期,所以它的最高计数速率是振荡频率的1/12。用作计数器时，由于对外部信号的识别需要一个机器周期，而计数器判断的是一次下降沿，所以计数最高速率是振荡频率的1/24。16位的加1计数器由两个8位的特殊功能寄存器THx或TLx组成(X=0、1)。它们可被程控为不同的组合状态。(13位、16位、两个分开的8位等),从而形成T/C不同的4种工作方式,这只要用指令改变TMOD(工作方式控制寄存器)的相应位即可。7.1.2定时/计数器的方式和控制寄存器MCS-51单片机有2个特殊
4、功能寄存器TMOD和TCON:TMOD用于设置T/C的工作方式;TCON用于控制定时器T0、T1的启动与停止,并包含了定时器的状态。1.定时器工作方式寄存器TMOD定时器工作方式寄存器TMOD用于选择定时器的工作方式,它的高4位控制定时器T1,低4位控制定时器T0。TMOD中各位的定义如下：GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0TMOD89H其中：：T/C功能选择位,当=1时为计数方式;当=0时为定时方式。M1M0：T/C工作方式定义位,其具体定义方式如表所示。GATE：门控制位,用于控制定时器的启动是否受外部中断源信号的影响。GATE=0时,与外部中断无关,由TCON寄存器
5、中的TRx位控制启动。GATE=1时,由控制位TRx和引脚共同控制启动,只有在没有外部中断请求信号的情况下(即外部中断引脚=1时),才允许定时器启动。利用这一功能可以方便地测量外部脉冲高电平的脉宽。2.定时器控制寄存器TCONTCON控制寄存器各位的定义如下：TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7D6D5D4D3D2D1D0TCON88H其中：TF0(TF1)：为T0(T1)定时器溢出中断标志位。当T0(T1)计数溢出时,由硬件置位,并在允许中断的情况下,发出中断请求信号。当CPU响应中断转向中断服务程序时,由硬件自动将该位清0。TR0(TR1)：为T0(T1)运行控制位。
6、当TR0(TR1)=1时启动T0(T1);TR0(TR1)=0时关闭T0(T1)。该位由软件进行设置。7.1.3定时/计数器的工作方式MCS-51单片机的T/C有4种工作方式,分别由TMOD寄存器中的M1、M0两位的二进制编码所决定。1.方式0当M1M0=00时,T/C设定为工作方式0,构成13位的T/C。其逻辑结构如图所示。在此工作方式下,T/C构成一个13位的计数器,由THx的8位和TLx的低5位组成,TLx的高3位未用,满计数值为213。图7―3T/C方式0的逻辑结构图2.方式1当M1M0=01时,T/C设定为工作方式1,构成16位定时/计数器,其中THx作为高8位,TLx作为低8
7、位,满计数值为216,其余同方式0类似。其逻辑结构如图所示。图7―4T/C方式1的逻辑结构图3.方式2当M1M0=10时,T/C工作在方式2,构成1个自动重装载的T/C,满计数值为28。在方式2中THx和TLx被当作两个8位计数器,计数过程中,THx寄存8位初值并保持不变,由TLx进行8位计数。计数溢出时,除产生溢出中断请求外,还自动将THx中的初值重新装到TLx中去,即重装载。图7―5T/C方式2的逻辑结构图4.方式
