電子信息科學與技術

1、第4章 中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口,4.1 CPU與外設通信方式概述4.2 增強型MCS-51中斷控制系統(tǒng)4.3 增強型MCS-51定時/計數(shù)器4.4 串行通信系統(tǒng) 4.5 增強型MCS-51芯片識別和仿真,4.1 CPU與外設通信方式概述,4.1.1 查詢方式 查詢方式包括查詢輸出方式和查詢輸入方式。所謂查詢輸入方式，是指CPU讀外設數(shù)據(jù)前，先查詢外設是否處于準備就緒狀態(tài)(即外設是否已將

2、數(shù)據(jù)輸出到CPU的數(shù)據(jù)總線上)；查詢輸出方式是指CPU向外設輸出數(shù)據(jù)前，先查詢外設是否處于空閑狀態(tài)(即外設是否可以接收CPU輸出的數(shù)據(jù))。,4.1.2 中斷通信方式 采用中斷傳輸方式即可克服查詢傳輸方式存在的缺陷：當CPU需要向外設輸出數(shù)據(jù)時，將啟動命令寫入外設控制口后，就繼續(xù)執(zhí)行隨后的指令，而不是被動等待；當外設處于空閑狀態(tài)，可以接收數(shù)據(jù)時，由外設向CPU發(fā)出允許數(shù)據(jù)傳送的請求信號——即中斷請求信號，如果滿足中斷響應

3、條件，CPU將暫停執(zhí)行隨后的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行預先安排好的數(shù)據(jù)傳送子程序——也稱為中斷服務程序，CPU響應外設中斷請求信號的過程簡稱為中斷響應；在完成了數(shù)據(jù)傳送后，再返回斷點處繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。可見，在這種方式中，CPU發(fā)出控制命令后，依然執(zhí)行啟動命令后的指令序列，而不是通過檢測外設的狀態(tài)來確定外設是否處于空閑狀態(tài)，不僅CPU利用率高，而且能同時與多個外設進行數(shù)據(jù)交換——只要適當安排多個中斷優(yōu)先級以及同優(yōu)先級中斷的查詢順序即可。因此，中

4、斷傳輸方式是CPU與外設之間最常見的一種數(shù)據(jù)傳輸方式。,1.中斷源 在計算機控制系統(tǒng)中，把引起中斷的事件稱為中斷源。在單片機控制系統(tǒng)中，常見的中斷源有：· 外部中斷，如CPU某些特定引腳電平變化引起的中斷。· 各類定時/計數(shù)器溢出中斷(即定時時間到或計數(shù)器滿請求中斷)。· 串行發(fā)送結(jié)束請求中斷。· 串行接收有效請求中斷。· 電源掉電中斷。,2. 中斷優(yōu)先級

5、 既然中斷是計算機系統(tǒng)中CPU與外設進行數(shù)據(jù)交換的主要方式，那么多個外設以中斷方式與CPU進行數(shù)據(jù)交換時，可能遇到兩個或兩個以上外設中斷請求同時有效的情形。在這種情況下，CPU先響應哪一外設的中斷請求？這就涉及到中斷優(yōu)先級問題。一般說來，為了能夠處理多個中斷請求，中斷控制系統(tǒng)均提供中斷優(yōu)先級控制。有了中斷優(yōu)先級控制后，就可以解決多個中斷請求同時有效時先響應哪一中斷問題。,3. 中斷開關 有時為避免某一處理過程被

6、中斷，中斷控制器給每一個中斷源都設置了一個中斷請求屏蔽位，用于禁止或允許相應中斷源的中斷請求傳送到CPU，相當于中斷源的中斷開關。此外，還設一個總的中斷請求屏蔽位，當該位處于禁止狀態(tài)時，所有中斷源的中斷請求均不能傳送到CPU，相當于中斷總開關。,4. 中斷處理過程,,4.2 增強型MCS-51中斷控制系統(tǒng),圖4-1 增強型MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構,4.2.1 中斷源及標志,圖4-2 與中斷功能有關的TCON寄存器位,4.2.2

7、 中斷控制 1. 中斷允許控制寄存器IE,圖4-3 中斷控制寄存器IE各位含義,由于IE寄存器具有按位尋址功能，因此可通過位操作指令，允許或禁止其中的任一中斷，如：,SETB EA; 開中斷 SETB EX0 ; 允許 中斷 CLR ES ; 禁止串行口中斷 例如當TCON的IT0位為0時，只要在S5P2相采

8、樣到P3.2引腳為低電平，則 中斷請求標志IE0就為1。但當EX0或EA之一為0時，CPU將不檢查IE0的中斷請求標志(即該中斷請求被CPU忽略)。,2. 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP 標準MCS-51內(nèi)核CPU只有兩個中斷優(yōu)先級，各中斷源優(yōu)先級由IP寄存器控制(0為低優(yōu)先級；1為高優(yōu)先級)，中斷優(yōu)先級控制寄存器IP各位含義如圖4-4(a)所示。 增強型MCS-51內(nèi)核CPU具有四個中斷優(yōu)先級，除了標準M

9、CS-51 CPU的中斷優(yōu)先級控制寄存器IP外，還增加了一個中斷優(yōu)先級控制寄存器IPH(字節(jié)地址為0B7H，但IPH沒有位地址功能)，IPH寄存器各位含義如圖4-4(b)所示，于是中斷源的中斷優(yōu)先級由IPH、IP對應位編碼決定，具體情況如下：,IPH.X位 IP.X位優(yōu)先級00 0級(優(yōu)先級最低)01 1級10 2級11 3級(優(yōu)先級最高),圖4-4 中斷優(yōu)先級

10、控制(a) 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP各位含義 (b) 中斷優(yōu)先級控制高位寄存器IPH各位含義,圖4-4 中斷優(yōu)先級控制(a) 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP各位含義 (b) 中斷優(yōu)先級控制高位寄存器IPH各位含義,PX0H、PX0——外中斷 優(yōu)先級高、低位。PX1H、PX1——外中斷 優(yōu)先級高、低位。PT0H、PT0——定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級高、低位。PT1H、PT1——定時/計數(shù)器

11、T1優(yōu)先級高、低位。PSH、PS——串行口中斷優(yōu)先級高、低位。PT2H、PT2——定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級高、低位。 可見，當IPH為XX000000B時，中斷優(yōu)先級僅由IP寄存器決定，即與標準MCS-51內(nèi)核CPU中斷優(yōu)先級兼容。,3. 硬件查詢順序 改變IPH、IP寄存器的值，即可使相應中斷源優(yōu)先權升高或降低。但增強型MCS-51具有6個中斷源，而只有四個中斷優(yōu)先級，這就必然存在兩個或兩個以上中斷源優(yōu)先級相

12、同。例如當IPH為00010001B，而IP為00001001B時，外中斷優(yōu)先級為3(最高)，串行口中斷優(yōu)先級為2，定時/計數(shù)器T1中斷優(yōu)先級為1，而其他3個中斷源優(yōu)先級均為0(最低)。復位后，IPH、IP初值為00000000，即所有中斷優(yōu)先級均為0。,為此，MCS-51約定當同一優(yōu)先級中斷請求有效時，CPU響應順序為：外中斷定時/計數(shù)器T0溢出中斷外中斷定時/計數(shù)器T1溢出中斷串行口中斷 定時/計數(shù)器T2溢出

13、中斷,4.2.3 中斷響應過程及中斷服務程序入口地址,圖4-5 中斷響應時序,1. 中斷響應條件 MCS-51中斷響應條件為： (1) 當前不處于同級或更高級中斷響應中。這是為了防止同級或低級中斷請求中斷同級或更高級中斷。 (2) 當前機器周期必須是當前指令的最后一個機器周期，否則等待。執(zhí)行某些指令需要兩個或兩個以上機器周期，如果當前機器周期不是指令的最后一個機器周期，則不響應中斷請求，即不允許中斷

14、一條指令的執(zhí)行過程，這是為了保證指令執(zhí)行過程的完整性。,(3) 如果當前指令是中斷返回指令RETI，或讀寫中斷控制寄存器IE、優(yōu)先級寄存器IP或IPH，則必須再執(zhí)行一條指令后才能響應中斷請求。 如果不滿足以上條件，將忽略該機器周期對中斷標志的查詢結(jié)果，下一機器周期繼續(xù)查詢，因此可能存在這樣一種情況：某一中斷發(fā)生了，不滿足響應條件，CPU不響應，又出了新的中斷請求，則尚未響應的中斷請求將被忽略，因為每一中斷源只有一個中斷標

15、志位，而CPU總是在每個機器周期的S5P2相檢測中斷源，設置中斷標志。,例如低電平觸發(fā)的外中斷INT0低電平維持時間為1個機器周期，假設在M1機器周期有效，則M1機器周期的S5P2狀態(tài)后，標志位IE0為1；盡管在M2機器周期的S6狀態(tài)，CPU查詢到IE0有效，但不滿足中斷響應條件，即M3機器周期不響應INT0的中斷請求，繼續(xù)執(zhí)行隨后指令系列，然而在M2機器周期S5P2相前INT0引腳已恢復高電平，在S5P2相后IE0復位，在M3機器周期

16、S6狀態(tài)查詢發(fā)現(xiàn)IE0為0，無效，結(jié)果是本次INT0中斷請求將被忽略。 另外，在中斷響應過程中，如果在M4周期的S6狀態(tài)查詢到優(yōu)先級更高的中斷標志為1(即在M2～M3機器周期內(nèi)優(yōu)先級更高的中斷請求出現(xiàn))，在M5、M6機器周期將響應高優(yōu)先級中斷，而不執(zhí)行低優(yōu)先級中斷服務程序。,2. 中斷響應過程及中斷服務程序入口地址 如果滿足中斷響應條件，將進入中斷響應過程： (1) ?CPU先將對應中斷的優(yōu)先級觸發(fā)器置1(

17、每一中斷源對應一個中斷優(yōu)先級觸發(fā)器，不過圖4-1沒畫出該觸發(fā)器)，阻止CPU再響應同級或更低級中斷請求。 (2) 將程序計數(shù)器PC當前值壓入堆棧，以保證執(zhí)行完中斷服務程序后正確返回；并將相應中斷源入口地址裝入PC，以便執(zhí)行中斷服務程序。這一過程由硬件完成，相當于執(zhí)行了一條長調(diào)用指令“LCALL XXXX”，中斷服務程序入口地址如下：,中斷源 入口地址(即LCALL指令的XXXX地址)外中斷

18、 0003H定時/計數(shù)器T0溢出中斷 000BH外中斷 0013H定時/計數(shù)器T1溢出中斷 001BH串行口中斷 0023H定時/計數(shù)器T2溢出中斷 002BH,由于各中斷服務程序入口地址僅相隔8個字節(jié)，難以容納中斷服務程序，為此可在入口處放置一條長跳轉(zhuǎn)指令，而實際的中斷服務程序放在存儲器區(qū)內(nèi)的任意位置(一般放在主程序后)，如下所示： ORG 0

19、003H LJMP INT0; 在外中斷入口處放一條長跳轉(zhuǎn)指令 ORG 0100H MAIN:; 主程序 …… INT0:; 外中斷的中斷服務程序,(3) 清除中斷請求標志。進入中斷服務程序后，CPU能自動清除下列中斷請求標志位： 定時器T0中斷請求標志TF0； 定時器T1中斷請求標志TF1； 邊沿觸發(fā)方式下外中斷的中斷請求標志IE0；

20、 邊沿觸發(fā)方式下外中斷的中斷請求標志IE1。 但不自動清除串行發(fā)送結(jié)束中斷標志TI、串行接收有效中斷標志RI、定時/計數(shù)器T2溢出中斷標志TF2、定時/計數(shù)器T2外觸發(fā)標志EXF2以及電平觸發(fā)方式下的外中斷標志IE0和IE1。對于不能自動清除的中斷請求標志，需要在中斷服務程序中，用“CLR 位地址”指令清除。,(4) 返回。中斷服務程序最后一條指令是中斷返回指令“RETI”，執(zhí)行了中斷返回指令RETI后，先將

21、對應中斷的優(yōu)先級觸發(fā)器清零(以便返回后CPU能夠響應同級或更低級的中斷請求)，并將堆棧內(nèi)的兩個字節(jié)彈到程序計數(shù)器PC，以便從斷點處繼續(xù)執(zhí)行被中斷程序的后續(xù)指令。,4.2.4 中斷初始化及中斷服務程序結(jié)構,中斷初始化是指通過設置TCON、IE及IP、IPH寄存器內(nèi)容，確定外中斷觸發(fā)方式(低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā))、開中斷、設置中斷優(yōu)先級等，例如可通過如下指令將定義為下降沿觸發(fā)，優(yōu)先級為3(最高)，并允許中斷：,SETB IT0；外中

22、斷采用下降沿觸發(fā)MOV A, IPHORL A, #01HMOV IPH,A；由于IPH寄存器沒有位尋址功能，只能通過或 指令將IPH的PX0H ；位置1 SETB EA ；開中斷,SETB PX0；IP寄存器具有位尋址功能，可通過SETB指令將指 定位置1

23、 SETB EX0；允許中斷,中斷服務程序結(jié)構與子程序類似，大致包含以下幾部分：; 必要時保護現(xiàn)場PUSH PSWPUSH Acc…SETB RS0; 切換工作寄存器區(qū),根據(jù)需要可使用0～3區(qū)中的任一區(qū)CLR RS1; 由于中斷出現(xiàn)的不確定性，因此只要中斷服務程序中使用 ; 了寄存器組R0～R7，就需要切換工作區(qū)

24、……; 中斷服務程序體(略),CLR 中斷請求標志; 對于不能自動清除中斷請求標志的中 斷響應過程，需要通過“CLR中斷; 請求標志位”指令清除中斷請求標志， 防止同一請求被多次響應POP Acc POP PSW; 恢復現(xiàn)場 RETI; 中斷返回指令,(1) 中斷出現(xiàn)是隨機的，可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，更不知道什么會時候出現(xiàn)，即被中斷程序的斷點無法預測。而子程序的執(zhí)

25、行由調(diào)用指令LCALL或ACALL實現(xiàn)，只要滿足特定條件，就一定會發(fā)生，斷點由程序員控制。因此只要中斷服務程序中出現(xiàn)寫寄存器組R0～R7之一，就需要切換工作寄存器區(qū)：由于同級中斷不能嵌套，因此同一優(yōu)先級中斷服務程序可以使用同一工作寄存器區(qū)；高優(yōu)先級中斷服務程序和低優(yōu)先級中斷服務程序一般不能使用同一工作寄存器區(qū)，除非兩者不可能同時出現(xiàn)。 (2) 中斷服務程序入口地址(也稱為中斷向量)由硬件決定，與CPU類型有關，不能更改。

26、而子程序入口地址由用戶安排。,(3) 子程序中可以任意調(diào)用另一子程序，但中斷過程有優(yōu)先級，同級或低級中斷不能打斷正在執(zhí)行的同級或更高優(yōu)先級中斷服務程序。 (4) 盡管子程序返回指令RET和中斷返回指令RETI均會將棧頂兩個字節(jié)信息裝入PC，恢復斷點，但RETI還清除相應中斷優(yōu)先級觸發(fā)器，因此中斷返回指令不可用子程序返回指令RET代替。,對于采用電平觸發(fā)方式的外中斷 和 來說，如果低電

27、平有效信號不自動消失，或低電平維持時間大于外中斷服務程序的執(zhí)行時間時，即使在退出中斷服務程序前，通過“CLR IE0”或“CLR IE1”指令清除了中斷標志IE0或IE1，但P3.2或P3.3引腳依然保持低電平，下一機器周期中斷標志又再次被置位，返回后中斷標志有效，如果滿足響應條件，將造成“同一請求，多次響應”的現(xiàn)象。為此，盡量避免采用電平觸發(fā)方式，非要用電平觸發(fā)方式(如干擾大，不宜采用邊沿觸發(fā))時，可通過以下措施克服：,·

28、增加單穩(wěn)態(tài)電路，把電平觸發(fā)改為脈沖觸發(fā)。 · 如果低電平信號能自動消失，但保持時間可能大于中斷服務程序的執(zhí)行時間時，在系統(tǒng)反映速度許可情況下，為了降低成本，可在外中斷服務程序中加入引腳電平狀態(tài)檢測指令，確保P3.2(對 來說)或P3.3(對 來說)引腳變低電平后，再清除中斷請求標志并返回。,,4.3 增強型MCS-51定時/計數(shù)器,在單片機應用系統(tǒng)中，常需要對外部脈沖進行

29、計數(shù)或每隔特定時間執(zhí)行某一操作，因此定時/計數(shù)器是單片機控制系統(tǒng)重要的外設部件之一，幾乎所有單片機控制系統(tǒng)均有一個到數(shù)個定時/計數(shù)器。增強型MCS-51系列單片機內(nèi)置了三個16位的定時/計數(shù)器，分別稱為T0、T1和T2。,4.3.1 定時/計數(shù)功能概述,定時/計數(shù)器的核心部件是一個加法(或減法)計數(shù)器，可工作在定時方式或計數(shù)方式，因此稱為定時/計數(shù)器。不過這兩種工作方式?jīng)]有本質(zhì)的區(qū)別，只是計數(shù)脈沖來源不同而已：如果計數(shù)脈沖是頻率相對穩(wěn)

30、定的系統(tǒng)時鐘信號(一般是系統(tǒng)時鐘的分頻信號)時，則稱為定時方式；反之，當計數(shù)脈沖取自CPU I/O引腳的外部信號時，稱為計數(shù)方式。 單片機內(nèi)定時/計數(shù)器屬于可編程部件，除了加法計數(shù)器(部分單片機芯片采用減法計數(shù)器)外，尚有工作方式控制寄存器，一般具有如下特點：,(1) 工作方式寄存器。定時/計數(shù)器有多種定時或計數(shù)方式，使用前必須初始化工作方式寄存器，設置定時/計數(shù)器的工作方式(定時還是計數(shù)；硬件啟動還是軟件啟動；計數(shù)長度

31、——即作為16位計數(shù)器使用還是8位計數(shù)器使用等)。 (2) 可以從0開始計數(shù)，也可以從特定值開始計數(shù)，因此定時/計數(shù)器是一個可讀寫的寄存器，使用前一般需要設置定時/計數(shù)器的初值。 (3) 對于每來一個脈沖加1的定時/計數(shù)器，當計數(shù)器溢出時，可向CPU發(fā)出中斷請求(定時時間到)，以便CPU處理。,4.3.2 定時/計數(shù)器T0、T1結(jié)構及控制,1. 定時/計數(shù)器的控制 在MCS-51中，與定時/計數(shù)器T0、

32、T1工作方式有關的寄存器為TMOD和TCON。其中TMOD控制定時/計數(shù)器T0、T1的工作方式，而TCON控制定時/計數(shù)器的啟動方式和禁止/允許定時中斷。 1) 工作方式寄存器TMOD,圖4-6 TMOD寄存器各位含義,表4-1 定時/計數(shù)器工作方式,· ——定時/計數(shù)方式選擇。當 位為0時，計數(shù)脈沖來自CPU內(nèi)部分頻器，計數(shù)脈沖頻率是時鐘信號的12分頻(對于“6時鐘/機器

33、周期”芯片來說，計數(shù)脈沖是系統(tǒng)時鐘信號的6分頻)，即處于定時方式；當 位為1時，計數(shù)脈沖來自P3.4引腳，即處于計數(shù)方式。 · GATE——定時/計數(shù)器啟動方式控制位。,2) 控制字寄存器TCON,圖4-7 TCON寄存器中與定時/計數(shù)器控制有關的位,2. 工作方式 定時/計數(shù)器T0有四種工作方式(即方式0、方式1、方式2和方式3)，主要用于定時和計數(shù)；定時/計數(shù)器T1有三種工作方式(

34、即方式0、方式1和方式2)，除了用作定時、計數(shù)外，T1還作為串行異步通信口的波特率發(fā)生器。值得注意的是，初始化時如果錯將定時/計數(shù)器T1置為方式3，T1將停止工作。,1) 方式1(16位定時/計數(shù)器),圖4-8 定時/計數(shù)器T0(T1)方式1結(jié)構,當 位為0時，定時/計數(shù)器T0處于定時狀態(tài)，計數(shù)脈沖是系統(tǒng)時鐘信號的n分頻器，即每隔n?/?fOSC秒，TL0加1，當TL0溢出(如果TL0當前值為FFH，則再來一個脈沖，TL

35、0將溢出，變?yōu)?0)時，TH0自動加1；當TH0也溢出時，定時器T0中斷標志TF0位置位1。如果定時器T0溢出中斷開關ET0為1(即允許T0中斷)，將向CPU發(fā)出定時器溢出中斷請求(CPU能否響應，取決于中斷響應條件)。,如果定時器初值為M，則方式1的定時時間t為： (“12時鐘/機器周期”模式) (“6時鐘/機器周期”模式)

36、,【例4.1】 假設晶振頻率為12 MHz，定時器初值為9800?(即2648H)，計算“12時鐘/機器周期”模式下的定時時間t。,t== 55 736 μs=55.736 ms,顯然，當晶振頻率為12 MHz，定時器初值為0時，方式1定時時間最長為：,tmax= =65 536 μs,在定時時間T

37、確定情況下，定時器初值M可表示為：,(“12時鐘/機器周期”模式),(“6時鐘/機器周期”模式),在上式中，如果 fOSC單位取MHz，則定時時間T的單位是μs。,【例4.2】 假設晶振頻率為12 MHz，所需定時時間為10 ms，計算“12時鐘/機器周期”模式下定時器初值M。 將定時時間10 ms(即10 000 μs)、晶振頻率12 MHz代入(4-3)式，可得初值：,即定時器初值TH0為0D8H，TL0為0F0H

38、。,當 位為1時，定時/計數(shù)器T0處于計數(shù)狀態(tài)，計數(shù)脈沖來自CPU的P3.4引腳。每來一個脈沖TL0加1。當TL0溢出時，TH0自動加1；當TH0也溢出時，計數(shù)器T0中斷標志TF0位置1(即有效)。,2) 方式2,圖4-9 定時/計數(shù)器T0(T1)方式2結(jié)構,由于方式2的計數(shù)長度為8位，因此定時時間T與初值M之間關系為：,(“12時鐘/機器周期”模式),(“6時鐘/機器周期”模式),顯然，當晶振頻率 fOSC 為12 MH

39、z時，“12時鐘/機器周期”模式下方式2的最長定時時間為：,3) 方式3,圖4-10 定時/計數(shù)器T0方式3結(jié)構,圖4-11 T0工作在方式3下T1的結(jié)構(a) T1方式1；(b) T1方式2,4.3.3 定時/計數(shù)器T2結(jié)構及控制,1. 定時/計數(shù)器T2的控制,圖4-12 T2CON寄存器各位含義,圖4-13 T2MOD寄存器各位含義,表4-2 定時/計數(shù)器T2工作方式,2. T2的工作方式 1) 下降沿觸發(fā)自動重裝

40、初值16位定時或計數(shù)器,圖4-14 下降沿觸發(fā)自動重裝初值16位定時/計數(shù)器T2結(jié)構,2) 外部電平控制重裝方式,圖4-15 外電平控制重裝方式下的T2結(jié)構,3) 捕捉方式,圖4-16 定時/計數(shù)器T2的捕捉方式,4) 可編程時鐘輸出方式,圖4-17 時鐘輸出方式下的定時器T2結(jié)構,可見利用T2的時鐘輸出功能，在P1.0引腳獲得方波信號精度高于軟件定時方式獲得的方波信號。,顯然T2溢出時間為

41、 因此從P1.0引腳輸出時鐘信號頻率為,【例4.3】 假設晶振頻率為12 MHz，計算“12時鐘/機器周期”模式下從P1.0引腳輸出的方波信號頻率范圍。 方波信號頻率與T2比較/捕捉寄存器RCAP2H、RCAP2L初值有關，當RCAP2H、RCAP2L初值為0FFFFH時，方波信號頻率最大(3 MHz)；當RCAP2H、RCAP2L初值為0000H時，方波信號頻率最小(45.

42、8 Hz)。 從圖4-17可以看出：在時鐘輸出方式下，T2溢出時不置位TF2標志，但當外觸發(fā)控制EXEN2位為1時，T2EX(P1.1)引腳由1變0(即P1.1的下降沿)EXF2標志置1，因此定時器T2工作于時鐘輸出方式時，可把P1.1引腳作為下降沿觸發(fā)的外中斷(EXEN2作中斷允許控制位；EXF2作中斷有效標志)。 .,5) 串行口波特率發(fā)生器,圖4-18 T2作為串行口波特率發(fā)生器的結(jié)構,在增強型MCS-51芯片

43、中，當定時器T2控制器寄存器T2CON的TCLK位為1時，將改用定時器T2溢出信號的16分頻作為串行口方式1和方式3的發(fā)送波特率(如果RCLK為0，則方式1、方式3的接收波特率還是由定時器T1產(chǎn)生)；而當定時器T2控制器寄存器T2CON的RCLK位為1時，也改用定時器T2溢出信號的16分頻作為串行口方式1和方式3的接收波特率。但值得注意的是，在“12時鐘/機器周期”模式下把T2溢出率作為串行口方式1、方式3的波特率發(fā)生器時，T2的計數(shù)脈

44、沖是時鐘信號的2分頻，而不是12分頻。因此，使用定時T2作為串行口方式1和方式3的波特率時，波特率與定時器T2初值C之間關系如下：,表4-3 定時器T2波特率與初值C之間關系,4.3.4 定時/計數(shù)器應用,【例4.4】 假設晶振頻率為12 MHz，試利用定時/計數(shù)器T0的方式2，在P1.7引腳輸出周期為200 μs的方波。 分析：定時器工作方式2的最長定時時間為256 μs，而方波周期為200 μs，即方波高、低電

45、平時間只有200 μs/2，即100 μs，可令T0工作于方式2，定時時間設為100 μs，定時時間到對P1.7引腳鎖存器取反，即獲得周期為200 μs的方波。,定時器T0初值M為：,參考程序如下：ORG 0000HLJMP MAIN; 跳到主程序入口ORG 000BHLJMP CTC0; 定時器T0中斷入口地址ORG 100H MAIN:MOV SP, #4FH; 初始化堆棧指針SPMO

46、V A, TMOD; 為了不影響定時/計數(shù)器T1的工作狀態(tài)， 先讀出TMOD ANL A, #0F0H; 與F0H相與，使高4位不變，低4位清零 ORL A, #0000 0010B; 由TR0控制計數(shù)器開和關，GATE位為0; 定時狀態(tài)，即位為0，M1M0為10,即方式2,MOV TMOD,A; 將工作方式控制字寫入TMODMOV TL0, #9CH; 送初值MOV TH0,

47、#9CH; 送重裝初值SETB ET0; 允許定時器T0中斷SETB EA; 開中斷SETB TR0; 啟動定時器T0HERE:SJMP HERE; 循環(huán)等待，相當于虛擬主程序; 定時器T0的中斷服務程序CTC0:CPL P1.7RETI,【例4.5】 假設晶振頻率為12 MHz，試編寫一程序，在P1.7引腳輸出周期為2 s的方波。 分析：本例表面上與上例區(qū)別不大，只是

48、方波周期長了，但我們知道當系統(tǒng)晶振頻率為12 MHz時，即使定時/計數(shù)器工作在方式1，最長定時時間也不過65.536 ms，而目前需要在P1.7引腳上輸出周期為2?s?(高低電平時間為1?s)的方波，屬于超長定時問題，除了使用定時器功能外，還要使用軟件計數(shù)方法。 要獲得1s?(即1000 ms)的定時時間，可使用定時器T0方式1，定時時間可設為50 ms，軟件計數(shù)器初值為20。定時器T0溢出時，軟件計數(shù)器減1，當軟件計數(shù)

49、器減到0時，就獲得了1 s的時間。具體程序如下：,參考程序如下：,TIMECON DATA 28H; 把28H單元作為軟件計數(shù)器ORG 0000HLJMP MAIN; 跳到主程序入口ORG 000BHLJMP CTC0; 定時器T0中斷入口地址ORG 100HMAIN:MOV SP, #4FH; 初始化堆棧指針SPMOV A, TMOD; 為了不影響定時/計數(shù)器T1的工作狀態(tài)， 先讀

50、出TMODANL A, #0F0H; 與F0H相與，使高4位不變，低4位清零 ORL A, #00000001B; 由TR0控制計數(shù)器開和關，GATE位為0; 定時狀態(tài)，即位為0，M1M0為01,即方式1,MOV TMOD,A; 將工作方式控制字寫入TMOD MOV TL0, #0B0H; 送初值 MOV TH0, #3CH; 定時時間為50 ms(即50000 μs)，

51、 初值為3CB0H SETB ET0; 允許定時器T0中斷 SETB EA; 開中斷 SETB TR0; 啟動定時器T0 MOV TIMECON, #14H; 軟件計數(shù)器初值為14H(即20)HERE:SJMP HERE; 循環(huán)等待，相當于虛擬主程序 ; 定時器T0的中斷服務程序,CTC0:MOV TL0, #0B0H; 重裝定時器初值MOV TH0, #3CH; 為了減少定時誤差

52、，進入中斷服務后， 先重裝定時器初值DJNZ TIMECON, NEXT ; 軟件計數(shù)器減1，不等于0，就返回MOV TIMECON, #14H; 重裝軟件計數(shù)器初值CPL P1.7; 對P1.7取反NEXT:RETI,【例4.6】 系統(tǒng)晶振頻率為12 MHz，試利用定時器T0在P1.6引腳上輸出頻率為1400 Hz的方波(持續(xù)時間為60 ms)，然后不斷檢測P1.7引腳狀態(tài)，當P1.7引腳上存在

53、負脈沖時，在負脈沖過后立即在P1.6引腳輸出頻率為2300 Hz的方波(持續(xù)時間也是60 ms)，否則3 s后在P1.6引腳上輸出頻率為1400 Hz的方波(持續(xù)時間為60 ms)。 分析：本例涉及定時器重復使用問題，有一定的代表性。在單片機應用系統(tǒng)中往往需要多段長短不一的定時時間，而CPU內(nèi)定時/計數(shù)器的個數(shù)有限，如MCS-51系列只有2個定時器。如果兩個或兩個以上的定時時間沒有重疊，原則上就可以利用同一定時器現(xiàn)實(重

54、新設置工作方式和定時器初值)。,方波頻率為1400 Hz，則方波周期為1/1400 Hz，即714.28 μs，高低電平時間為357.14 μs。當T0工作于方式2(自動重裝初值的8位定時/計數(shù)器)時，最長定時時間為256 μs，小于1400 Hz方波要求的定時時間，必須使用軟件計數(shù)器。因此，可將定時時間設為119 μs，軟件計數(shù)器初值設為3，于是可獲得3×119(即357 μs)的延遲時間，即方波周期為714 μs，頻率為1

55、400.56 Hz，與實際值非常接近。 對于頻率為2300 Hz的方波來說，周期為1/2300 Hz，即434.782 μs，高低電平時間為217.391 μs，小于方式2的最長定時時間256 μs。因此，將定時時間設為217 μs時，即可獲得周期為434 μs的方波(頻率為1/434 μs，即2304.147 Hz)，誤差也不大。,至于持續(xù)時間，可用軟件延遲方式獲得。 在檢測P1.7引腳狀態(tài)期間，不能用軟件延

56、遲方式，需要重新初始化定時/計數(shù)器T0的工作方式，作為16位定時器使用。 參考程序如下：,X_TIME DATA 2AH ; 延遲時間參數(shù)XY_TIME DATA 2BH ; 延遲時間參數(shù)Y；這兩個單元確定的延遲時間為tTIME DATA 2CH ; 延遲時間計數(shù)器，總的延遲時間為Time×tSINCON DATA 2DH ; 送1400 Hz時的計數(shù)器SIN1400 BIT 00H

57、 ; 位地址00H作為1400 Hz方波標志，當sin1400為1時， 發(fā)1400 Hz ; 反之，發(fā)2300 Hz,ORG 0000HLJMP MAIN; 跳到主程序入口ORG 000BHLJMP CTC0; 定時器T0中斷入口地址ORG 100HMAIN:MOV SP, #4FH; 初始化堆棧指針SP ; 初始化定時器

58、T0(工作在方式2)MOV A, TMOD; 為了不影響定時/計數(shù)器T1的工作狀態(tài)， 先讀出TMODANL A, #0F0H; 與F0H相與，使高4位不變，低4位清零ORL A, #00000010B; 由TR0控制計數(shù)器開和關，GATE位為0; 定時狀態(tài)，即位為0，M1M0為10,即方式2 MOV TMOD,A; 將工作方式控制字寫入TMOD,; 發(fā)送1400Hz方波時定時器T0的

59、初始化命令 MOV TL0, #89H ; 送初值 MOV TH0, #89H ; 送重裝初值,定時時間為119 μs,初值為 89H，計數(shù)器初值為3 MOV SINCON, #03H ; 用SINCON單元存放計數(shù)初值(119*3=357 μs)，實際頻率; 為1400.56 Hz SETB SIN1400 SETB ET0

60、 ; 允許定時器T0中斷 SETB EA ; 開中斷 SETB TR0 ; 啟動T0; 延遲60 ms MOV TIME, #06H,LOOP1:MOV X_TIME, #109MOV Y_TIME, #45LCALL DELAY ; 延遲10 msDJNZ TIME, LOOP1 CLR

61、TR0 ; 延遲60 ms后停止CLR P1.6; 將P1.6引腳置低電平; 重新初始化定時/計數(shù)器T0MOV A, TMOD; 為了不影響定時/計數(shù)器T1的工作狀態(tài)， 先讀出TMODANL A, #0F0H; 與F0H相與，使高4位不變，低4位清零,ORL A, #00000001B; 由TR0控制計數(shù)器開和關，GATE位為0; 定時狀態(tài)，即位為0，M1M0

62、為01,即方式1MOV TMOD,A; 將工作方式控制字寫入TMODMOV TL0, #3CH; 送初值低8位MOV TH0, #0B0H; 送初值高位，定時器初值為3CB0，即定時 時間為50 msCLR ET0 ; 將用查詢方式CLR TF0; 清除定時器T0的中斷標志SETB TR0 ; 啟動T0 MOV TIME, #3CH

63、; 軟件計數(shù)器初值為3C，即60,LOOP2:JNB P1.7, MPLUSJNB TF0, LOOP2MOV TL0, #3CH; 重裝初值低8位MOV TH0, #0B0H; 重裝初值高位CLR TF0DJNZ TIME,LOOP2; 軟件計數(shù)器減1 SJMP OUT1400,MPLUS:JB P1.7, OUT2300JNB TF0, MPLUSMOV TL0,

64、#3CH; 重裝初值低8位 MOV TH0, #0B0H; 重裝初值高位CLR TF0DJNZ TIME,MPLUS; 軟件計數(shù)器減SJMP OUT1400,OUT1400: MOV A, TMOD; 為了不影響定時/計數(shù)器T1的工作狀態(tài)，先 讀出TMOD ANL A, #0F0H; 與F0H相與，使高4位不變，低4位清零 ORL A, #00000010B; 由TR0

65、控制計數(shù)器開和關，GATE位為0; 定時狀態(tài)，即位為0，M1M0為10,即方式2 MOV TMOD,A; 將工作方式控制字寫入TMOD MOV TL0, #89H; 送初值 MOV TH0, #89H; 送重裝初值 MOV SINCON, #03H SETB SIN1400 SETB ET0 ; 允許定時器T0中斷 SETB TR0 ;

66、 啟動T0SJMP STOP,OUT2300:; 發(fā)送2300 Hz方波時定時器T0的初始化命令 MOV A, TMOD; 為了不影響定時/計數(shù)器T1的工作狀態(tài)，先讀出TMOD ANL A, #0F0H; 與F0H相與，使高4位不變，低4位清零 ORL A, #00000010B; 由TR0控制計數(shù)器開和關，GATE位為0; 定時狀態(tài)，即位為0，M1M0為10,即方式2 MOV TMOD,A

67、; 將工作方式控制字寫入TMOD MOV TL0, #27H; 送初值 MOV TH0, #27H; 送重裝初值,定時時間為217 μs,初值為27H，實際頻率; 為2304 Hz CLR SIN1400 SETB TR0 STOP:; 延遲60 ms MOV TIME, #06H,LOOP3: MOV X_TIME, #109 MOV Y_TIME, #45

68、 LCALL DELAY ; 延遲10 msDJNZ TIME, LOOP3CLR TR0 ; 延遲60 ms后停止CLR ET0CLR EAEND,; 定時器T0中斷服務程序(產(chǎn)生1400/2300 Hz正弦波)CTC0: JNB SIN1400, SIN2300 ; 如果特征位為0，說明要發(fā)2300 Hz DJNZ SINCON, CT

69、CEND MOV SINCON, #03H CPL P1.6 SJMP CTCENDSIN2300: CPL P1.6CTCEND: RETI,; ***********通用延遲子程序**************; 延遲時間參數(shù)在2AH(Y)、2BH(x)單元中,總的延遲時間t; t=(4y+2xy+10)T，其中T是機器周期。當晶振頻率為12 MHz時，T=1 μs

70、; 典型參數(shù)I:x=198,y=250時，延遲時間t=100 010 μs，即近似100 ms; 典型參數(shù)II:x=109,y=45時，延遲時間t=10 ms; 子程序名稱：DelayDelay: PUSH PSW CLR RS0 SETB RS1 ; 使用2區(qū) MOV R7,Y_TIME ; 取延遲時間參數(shù)YDLOOP1: MOV