《单片机原理、应用及c51程序设计》第6章 MCS-51单片机内部资源及编程

第6章MCS-51单片机内部资源及编程第6章MCS-51单片机内部资源及编程MCS-51单片机的内部资源主要有并行I/O口、定时器/计数器、串行接口以及中断系统，MCS-51单片机的大部分功能就是通过对这些资源的利用来实现的。下面分别对其介绍，并用汇编语言和C语言分别给出相应例子。6.1并行输入/输出接口6.1.1并行口应用与编程【例6-1】利用单片机的P1口接8个发光二极管，P0口接8个开关，编程实现，当开关动作时，对应的发光二极管亮或灭。只须把P0口的内容读出后，通过P1口输出即可。汇编程序：ORG0100HMOVP0，#0FFHLOOP：MOVA，P0MOVP1，ASJMPLOOP第6章MCS-51单片机内部资源及编程C51语言程序：#includereg51.hvoidmain(void){unsignedchari;P0=0xff;for(;;){i=P0;P1=i;}}第6章MCS-51单片机内部资源及编程6.2定时/计数器接口6.2.1定时/计数器的主要特性1．MCS-51系列中51子系列有两个16位的可编程定时/计数器：定时/计数器T0和定时/计数器T1，52子系列有三个，还有一个定时/计数器T2。2．每个定时/计数器既可以对系统时钟计数实现定时，也可以对外部信号计数实现计数功能，通过编程设定来实现。3．每个定时/计数器都有多种工作方式，其中T0有四种工作方式；T1有三种工作方式，T2有三种工作方式。通过编程可设定工作于某种方式。4．每一个定时/计数器定时计数时间到时产生溢出，使相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式处理。第6章MCS-51单片机内部资源及编程6.2.1定时/计数器T0、T1的结构及工作原理TH1TL1TH0TL0TCONTMOD启动启动溢出溢出工作方式工作方式中断请求内部总线TcyT1T0第6章MCS-51单片机内部资源及编程加法计数器在使用时注意两个方面。第一，由于它是加法计数器，每来一个计数脉冲，加法器中的内容加1个单位，当由全1加到全0时计满溢出，因而，如果要计N个单位，则首先应向计数器置初值为X，且有：初值X=最大计数值（满值）M－计数值N在不同的计数方式下，最大计数值（满值）不一样，一般来说，当定时器/计数器工作于R位计数方式时，它的最大计数值（满值）为2的R次幂。第二，当定时/计数器工作于计数方式时，对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上的输入脉冲计数，计数过程如下：在每一个机器周期的S5P2时刻对T0（P3.4）或T1（P3.5）上信号采样一次，如果上一个机器周期采样到高电平，下一个机器周期采样到低电平，则计数器在下一个机器周期的S3P2时刻加1计数一次。因而需要两个机器周期才能识别一个计数脉冲，所以外部计数脉冲的频率应小于振荡频率的1/24。第6章MCS-51单片机内部资源及编程6.2.2定时/计数器的方式和控制寄存器一．定时/计数器的方式寄存器TMODTMODD7D6D5D4D3D2D1D0(89H)GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0←定时器1→←定时器0→其中：M1、M0为工作方式选择位，用于对T0的四种工作方式，T1的三种工作方式进行选择，选择情况如下M1M0工作方式方式说明00013位定时/计数器01116位定时/计数器1028位自动重置定时/计数器113两个8位定时/计数器（只有T0有）第6章MCS-51单片机内部资源及编程C/T：定时或计数方式选择位，当C/T=1时工作于计数方式；当C/T=0时工作于定时方式。GATE：门控位，用于控制定时/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。二．定时/计数器的控制寄存器TCONTCOND7D6D5D4D3D2D1D0(88H)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0其中：TF1：定时/计数器T1的溢出标志位，当定时/计数器T1计满时，由硬件使它置位，如中断允许则触发T1中断。进入中断处理后由内部硬件电路自动清除。TR1：定时/计数器T1的启动位，可由软件置位或清零，当TR1=1时启动；TR1=0时停止。第6章MCS-51单片机内部资源及编程TF0：定时/计数器T0的溢出标志位，当定时/计数器T0计满时，由硬件使它置位，如中断允许则触发T0中断。进入中断处理后由内部硬件电路自动清除。TR0：定时/计数器T0的启动位，可由软件置位或清零，当TR0=1时启动；TR0=0时停止。6.2.3定时/计数器的工作方式一．方式0振荡器12TLx(低5位)THx(高8位)TFx与或TxTRxGATEINTxS2S1C/TTcy中断请求第6章MCS-51单片机内部资源及编程方式1是13位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为2的13次幂，等于8192。如计数值为N，则置入的初值X为：X=8192-N如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为7192，转换成二进制数为1110000011000B，则TH0=11100000B，TL0=00011000B。二．方式1方式1的结构与方式0结构相同，只是把13位变成16位，16位的加法计数器被全部用上。由于是16位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为2的16次幂，等于65536。如计数值为N，则置入的初值X为：X=65536-N如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为65536-1000=64536，转换成二进制数为1111110000011000B，则TH0=11111100B，TL0=00011000B。第6章MCS-51单片机内部资源及编程三．方式2振荡器12TLx（8位）THx（8位）TFx与或TxTRxGATEINTxS2S1C/TTcy中断请求重装初值8方式2下，16位的计数器只用了8位来计数，用的是TL0（或TL1）的8位来进行计数，而TH0（或TH1）用于保存初值。当TL0（或TL1）计满时则溢出，一方面使TF0（或TF1）置位，另一方面溢出信号又会触发图6.5上的三态门，使三态门导通，TH0（或TH1）的值就自动装入TL0（或TL1）。第6章MCS-51单片机内部资源及编程由于是8位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为2的8次幂，等于256。如计数值为N，则置入的初值X为：X=256-N如定时/计数器T0的计数值为100，则初值为256-100=156，转换成二进制数为10011100B，则TH0=TL0=10011100B。注意:由于方式2计满后，溢出信号会触发三态门自动地把TH0（或TH1）的值装入TL0（或TL1）中，因而如果要重新实现N个单位的计数，不用重新置入初值。四．方式3方式3只有定时/计数器T0才有，当M1M0两位为11时，定时/计数器T0工作于方式3，方式3的结构如下图.方式3下，定时/计数器T0被分为两个部分TL0和TH0，其中，TL0可作为定时/计数器使用，占用T0的全部控制位：GATE、C/T、TR0和TF0；而TH0固定只能作定时器使用，对机器周期进行计数，这时它占用定时/计数器T1的TR1位、TF1位和T1的中断资源。第6章MCS-51单片机内部资源及编程振荡器12TL0（8位）TF0与或T0TR0GATEINT0S2S1C/TTcy中断请求TH0（8位）TF1S2中断请求T1TR1第6章MCS-51单片机内部资源及编程6.2.4定时/计数器的初始化编程及应用一．定时/计数器的编程MCS-51单片机定时/计数器初始化过程如下：1．根据要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器TMOD。2．根据要求计算定时/计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。3．根据需要开放定时/计数器中断（后面须编写中断服务程序）。4．设置定时/计数器控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器开始工作。5.等待定时/计数时间到，到则执行中断服务程序；如用查询处理则编写查询程序判断溢出标志，溢出标志等于1，则进行相应处理。第6章MCS-51单片机内部资源及编程二．定时/计数器的应用通常利用定时/计数器来产生周期性的波形。利用定时/计数器产生周期性波形的基本思想是：利用定时/计数器产生周期性的定时，定时时间到则对输出端进行相应的处理。如产生周期性的方波只须定时时间到对输出端取反一次即可。【例6-2】设系统时钟频率为12MHZ，用定时/计数器T0编程实现从P1.0输出周期为500μs的方波。分析：从P1.0输出周期为500μs的方波，只须P1.0每250μs取反一次则可。当系统时钟为12MHZ，定时/计数器T0工作于方式2时，最大的定时时间为256μs，满足250μs的定时要求，方式控制字应设定为00000010B（02H）。系统时钟为12MHZ，定时250μs，计数值N为250，初值X=256-250=6，则TH0=TL0=06H。第6章MCS-51单片机内部资源及编程汇编程序：ORG0000HLJMPMAINORG000BH；中断处理程序CPLP1.0RETIORG0100H；主程序MAIN：MOVTMOD，#02HMOVTH0，#06HMOVTL0，#06HSETBEASETBET0SETBTR0SJMP$ENDC语言程序：#includereg51.h//包含特殊功能寄存器库sbitP1_0=P1^0;voidmain(){TMOD=0x02;TH0=0x06;TL0=0x06;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1);}voidtime0_int(void)interrupt1//中断服务程序{P1_0=!P1_0;}(1)采用中断处理方式的程序：第6章MCS-51单片机内部资源及编程（2）采用查询方式处理的程序汇编程序：ORG0000HLJMPMAINORG0100H；主程序MAIN：MOVTMOD,#02HMOVTH0,#06HMOVTL0,#06HSETBTR0LOOP:JBCTF0,NEXT；查询计数溢出SJMPLOOPNEXT:CPLP1.0SJMPLOOPSJMP$ENDC语言程序：#includereg51.h//包含特殊功能寄存器库sbitP1_0=P1^0;voidmain(){chari;TMOD=0x02;TH0=0x06;TL0=0x06;TR0=1;for(;;){if(TF0){TF0=0;P1_0=!P1_0;}//查询计数溢出}}第6章MCS-51单片机内部资源及编程如果定时时间大于65536μs，这时用一个定时/计数器直接处理不能实现，这时可用两个定时/计数器共同处理或一个定时/计数器配合软件计数方式处理。【例6-3】设系统时钟频率为12MHZ，编程实现从P1.1输出周期为1s的方波。根据例6-2的处理过程，这时应产生500ms的周期性的定时，定时到则对P1.1取反就可实现。由于定时时间较长，一个定时/计数器不能直接实现，可用定时/计数器T0产生周期性为10ms的定时，然后用一个寄存器R2对10ms计数50次或用定时/计数器T1对10ms计数50次实现。系统时钟为12MHZ，定时/计数器T0定时10ms，计数值N为10000，只能选方式1，方式控制字为00000001B（01H），初值X：X=65536-10000=55536=1101100011110000B则TH0=11011000B=D8H，TL0=11110000B=F0H。第6章MCS-51单片机内部资源及编程（1）用寄存器R2作计数器软件计数，中断处理方式。汇编程序：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINTT0ORG0100HMAIN：MOVTMOD，#01HMOVTH0，#0D8HMOVTL0，#0F0HMOVR2，#00HSETBEASETBET0SETBTR0SJMP$INTT0：MOVTH0，#0D8HMOVTL0，#0F0HINCR2CJNER2，#32H，NEXTCPLP1.1MOVR2，#00HNEXT：RETIEND第6章MCS-51单片机内部资源及编程C语言程序：#includereg51.h//包含特殊功能寄存器库sbitP