n第四章80C51單片機(jī)的功能

第四章80C51單片機(jī)的功能單元

基本內(nèi)容4.1 并行I/O接口4.1.1P1口4.1.2P3口4.1.3P2口4.1.4P0口4.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器4.2.1概述4.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.2.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T24.2.4看門狗4.2.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和使用4.3 串行接口4.4 中斷系統(tǒng)4.4.1中斷、中斷源及中斷優(yōu)先級(jí)4.4.2中斷的控制和操作4.4.3中斷的響應(yīng)過程和中斷矢量地址

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4.1并行I/O接口80C51共有四個(gè)8位的并行雙向口，計(jì)有32根輸入/輸出（I/O）口線。各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器所組成。由于它們在結(jié)構(gòu)上的一些差異，故各口的性質(zhì)和功能也就有了差異。它們之間的異同列于表4--1。表4—180C51并行I/O接口的比較I/O口P0口P1口P2口P3口位數(shù)8888性質(zhì)真正雙向口準(zhǔn)雙向口準(zhǔn)雙向口準(zhǔn)雙向口功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能SFR字節(jié)地址80H90HA0HB0H地址范圍80H~87H90H~97HA0H~A7HB0H~B7H驅(qū)動(dòng)能力8個(gè)TTL負(fù)載4個(gè)TTL負(fù)載4個(gè)TTL負(fù)載4個(gè)TTL負(fù)載

I/O口

P0口P1口P2口P3口替代功能程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低8位地址及8位數(shù)據(jù)CTC2T2、T2EX(CTC2僅80C52中有)串行口程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高8位地址串行口：RXDTXD中斷：INT0INT1CTC0、1：T0、T1片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：WRRD第四章80C51單片機(jī)的功能單元

下面按照各口的結(jié)構(gòu)由簡而繁的順序加以介紹。4.1.1P1口P1口是一個(gè)8位口,可以字節(jié)訪問也可位訪問,其字節(jié)訪問地址為90H,位訪問地址為90H~97H。位結(jié)構(gòu)與工作過程分P1口的位結(jié)構(gòu)如圖4--1所示，內(nèi)包含:輸出鎖存器、輸入緩沖器BUF1（讀引腳）、BUF2（讀鎖存器）以及由FET晶體管Q0與上拉電阻組成的輸出/輸入驅(qū)動(dòng)器。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4---1P1口的位結(jié)構(gòu)原理圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

P1口的工作過程分析如下：①P1.i位作輸出口用時(shí):CPU輸出0時(shí),D=0，Q=0，Q=1，晶體管Q0導(dǎo)通，A點(diǎn)被下拉為低電平，即輸出0；CPU輸出1時(shí)，D=1，Q=1，Q=0，晶體管Q0截止，A點(diǎn)被上拉為高電平，即輸出1。②P1.i位作輸入口用時(shí):先向P1.i位輸出高電平，使A點(diǎn)提升為高電平，此操作稱為設(shè)置P1.i為輸入線。若外設(shè)輸入為1時(shí)，A點(diǎn)為高電平，由BUF1讀入總線后，B點(diǎn)也為高電平；若外設(shè)輸入為0時(shí)，A點(diǎn)為低電平，由BUF1讀入總線后，B點(diǎn)也為低電平。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

2P1口的特點(diǎn)①輸出鎖存,輸出時(shí)沒有條件;②輸入緩沖,輸入時(shí)有條件,即需要先將該口設(shè)為輸入狀態(tài),先輸出1;③工作過程中無高阻懸浮狀態(tài),也就是該口不是輸入態(tài)就是輸出態(tài)。具有這種特性的口不屬于“真正”的雙向口，而被稱為“準(zhǔn)”雙向口。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

這里需要注意的是，若在輸入操作之前不將A點(diǎn)設(shè)置為高電平（即先向該口線輸出1），如果A點(diǎn)電平為低電平時(shí)，則外設(shè)輸入的任何信號(hào)均被A點(diǎn)拉為低電平，亦即此時(shí)外設(shè)的任何信號(hào)都輸不進(jìn)來。更為嚴(yán)重的是，A點(diǎn)為低電平，而外設(shè)為高電平時(shí)，外設(shè)的高電平通過Q0強(qiáng)迫下拉為低電平，將可能有很大的電流流過Q0而將它燒壞。P1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

3P1口的操作字節(jié)操作和位操作CPU對于P1口不僅可以作為一個(gè)8位口(字節(jié))來操作,也可以按位來操作。有關(guān)字節(jié)操作的指令有：輸出MOVP1,A;(P1)←(A)MOVP1,#data;(P1)←#dataMOVP1,direct;(P1)←(direct)

輸入MOVA,P1;(A)←(P1)MOVdirect,P1;(direct)←(P1)第四章80C51單片機(jī)的功能單元

有關(guān)位操作的指令有：置位、清除SETBP1.i;P1.i←1CLRP1.i;P1.i←0輸入、輸出MOVP1.i,C;P1.i←CYMOVC,P1.i;CY←P1.I判跳JBP1.i,rel;P1.i=1,跳轉(zhuǎn)JBCP1.i,rel;P1.i=0,跳轉(zhuǎn)且P1.i←0邏輯運(yùn)算ANLC,P1.i;CY←(P1.i·CY)ORLC,P1.i;CY←(P1.i+CY)其中：P1.i中的i=0，…，7。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

因此，P1口不僅可以以8位一組進(jìn)行輸入、輸出操作，還可以逐位分別定義各口線為輸入線或輸出線。例如：ORLP1,#0000,0010B可以使P1.1位口線輸出1,而使其余各位不變。ANLP1,#1111,1101B可以使P1.1位口線輸出0,而使其余各位不變。讀引腳操作和讀鎖存器操作

從P1口的位結(jié)構(gòu)圖中可以看出，有兩種讀口的操作：一種是讀引腳操作，一種是讀鎖存器操作。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在響應(yīng)CPU輸出的讀引腳信號(hào)時(shí)，端口本身引腳的電平值通過緩沖器BUF1進(jìn)入內(nèi)部總線。這種類型的指令，執(zhí)行之前必須先將端口鎖存器置1，使A點(diǎn)處于高電平，否則會(huì)損壞引腳，而且也使信號(hào)無法讀出，已于前述。這種類型的指令有：MOVA,P1;(A)←(P1)MOVdirect,P1;(direct)←(P1)第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在執(zhí)行讀鎖存器的指令時(shí)，CPU首先完成將鎖存器的值通過緩沖器BUF2讀入內(nèi)部，進(jìn)行修改，然后重新寫到鎖存器中去，這就是“讀-修改-寫”指令。這種類型的指令包含所有的口的邏輯操作（ANL、ORL、XRL）和位操作（JBC、CPL、MOV、SETB、CLR等）指令。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

讀鎖存器操作可以避免一些錯(cuò)誤,如用P1.i去驅(qū)動(dòng)晶體管的基極。當(dāng)對P1.i寫入一個(gè)1之后，晶體管導(dǎo)通。若此時(shí)CPU接著讀該位引腳的值，即晶體管基極的值時(shí)，為0；但是正確的值應(yīng)該是1，這可從讀鎖存器得到。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4關(guān)于口操作的時(shí)序在執(zhí)行改變端口鎖存器內(nèi)容的指令時(shí)，新的內(nèi)容在指令執(zhí)行的最后一個(gè)周期的S6P2時(shí)傳送到口的鎖存器內(nèi)。然而口鎖存器僅在任何周期的P1時(shí)才采樣端口鎖存器（緩沖器），在P2時(shí)輸出鎖存器的值并保持P1時(shí)所采樣到的內(nèi)容。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

因此，S6P2時(shí)寫入端口鎖存器的新數(shù)值直到下一個(gè)周期的P1時(shí)被采樣到，即只有在下一個(gè)機(jī)器周期的S1P1時(shí)，才真正出現(xiàn)在引腳上。5P1口的多功能線在80C52中，P1.0和P1.1口線是多功能的，即除作一般雙向I/O口線之外，這兩根口線還具有下列功能：第四章80C51單片機(jī)的功能單元

P1.0——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入端T2;P1.1——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。這時(shí)，該兩位的結(jié)構(gòu)與P3口的位結(jié)構(gòu)相當(dāng)。關(guān)于P1.0和P1.1的功能在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2中敘述。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.1.2P3口P3口是一個(gè)多功能的8位口,可以字節(jié)訪問也可位訪問,其字節(jié)訪問地址為B0H,位訪問地址為B0H~B7H。1位結(jié)構(gòu)與工作過程分析

位結(jié)構(gòu)P3口的位結(jié)構(gòu)如圖4---2所示。從P3口的位結(jié)構(gòu)圖中可以看出，它與P1的口位結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別在于：第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4--2P3口的位結(jié)構(gòu)原理圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

P3口中增加了一個(gè)與非門。與非門有兩個(gè)輸入端：一個(gè)為口輸出鎖存器的Q端，另一個(gè)為替代功能的控制輸出。與非門的輸出端控制輸出FET管Q0。

輸出鎖存器不是從端而是從Q端引出。有兩個(gè)輸入緩沖器，替代輸入功能取自第一個(gè)緩沖器的輸出端；I/O口的通用輸入信號(hào)取自第二個(gè)緩沖器的輸出端。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(2)輸出工作過程分析①當(dāng)替代輸出功能B點(diǎn)置1時(shí)，輸出鎖存器的輸出可以順利通到引腳P3.i。其工作狀況與P1口相類似。這時(shí)P3口的工作狀態(tài)為一I/O口，顯然此時(shí)該口具有準(zhǔn)雙向口的性質(zhì)。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②當(dāng)輸出鎖存器的輸出置1時(shí)，替代輸出功能可以順利通到引腳P3.i。若替代輸出為0時(shí)，因與非門的C點(diǎn)已置1，現(xiàn)B點(diǎn)為0，故與非門的輸出為1，使Q0導(dǎo)通，從而使A點(diǎn)也為0。若替代輸出為1時(shí)，與非門的輸出為1，Q0截止，從而使A點(diǎn)也為高電平。這時(shí)P3口的工作狀態(tài)處于替代輸出功能狀態(tài)。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

從上述分析可以看出，不論是替代輸出還是替代輸入功能時(shí)，輸出鎖存器的輸出置1是必需的。因此，P3口不論作替代功能輸入，還是作替代功能輸出，甚至作一般I/O的輸入功能時(shí)，都需要向該口位輸出1。這一點(diǎn)特別應(yīng)該引起注意。

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2

P3口的功能和特點(diǎn)與P1口不同，P3口是一個(gè)多功能口。可作I/O口使用,為準(zhǔn)雙向口。這方面的功能與P1口一樣。既可以字節(jié)操作，也可以位操作；既可以8位口操作，也可以逐位定義口線為輸入線或輸出線；既可以讀引腳，也可以讀鎖存器，實(shí)現(xiàn)“讀—修改—輸出”操作。

可以作為替代功能的輸入、輸出。替代輸入功能:P3.0——RXD，

串行輸入口。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

P3.2——INT0，

外部中斷0的請求。P3.3——INT1，

外部中斷1的請求。P3.4——T0，

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入。P3.5——T1，

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入。替代輸出功能:第四章80C51單片機(jī)的功能單元

P3.1——TXD，

串行輸出口。P3.6——WR，

外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通，輸出，低電平有效。P3.7——RD，

外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，輸出，低電平有效。

(3)P3口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。

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4.1.3P2口P2口是一個(gè)多功能的8位口,可以字節(jié)訪問也可位訪問,其字節(jié)訪問地址為A0H,位訪問地址為A0H~A7H。1位結(jié)構(gòu)與工作過程分析位結(jié)構(gòu)與工作過程

P2口位結(jié)構(gòu)示于圖4--3。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

它與P1口位結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別在于：①P2口的位結(jié)構(gòu)中增加了一個(gè)多路開關(guān)。多路開關(guān)的輸入有兩個(gè)：一個(gè)是口輸出鎖存器的輸出端Q；一個(gè)是地址寄存器（PC或DPTR）的高位輸出端。多路開關(guān)的輸出經(jīng)反相器反相后去控制輸出FETQ0。多路開關(guān)的切換由內(nèi)部控制信號(hào)控制。②輸出鎖存器的輸出端是Q而不是，這樣多路開關(guān)之后接反相器就很好理解了。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4---3P2口的位結(jié)構(gòu)原理圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(2)工作過程分析①

在內(nèi)部控制信號(hào)的作用下，多路開關(guān)的輸入投向輸出鎖存器的輸出（C點(diǎn)）側(cè)，這樣多路開關(guān)將接通輸出鎖存器。若經(jīng)由內(nèi)部總線輸出0，輸出鎖存器的Q端為0，信號(hào)經(jīng)多路開關(guān)和反相器后輸出1，Q0導(dǎo)通，A點(diǎn)為0，輸出低電平；若經(jīng)由內(nèi)部總線輸出1，輸出鎖存器的Q端為1，反相器后輸出0，Q0截止，A點(diǎn)為1，輸出高電平。

這時(shí)P2口的工作狀態(tài)是I/O口狀態(tài)。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②

在內(nèi)部控制信號(hào)的作用下，多路開關(guān)的輸入投向地址輸出（B點(diǎn)）側(cè)，這樣多路開關(guān)將接通地址寄存器輸出。同樣可以知道，A點(diǎn)的電平將隨地址輸出的0、1而1、0地變化。

這時(shí)P2口的工作狀態(tài)是輸出高8位地址。

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2

P2口的功能和特點(diǎn)從上述工作過程的分析中可以看出，P2口是一個(gè)雙功能的口：(1)作I/O口使用時(shí)，P2口為一準(zhǔn)雙向口，功能與P1口一樣。(2)作地址輸出時(shí)，P2口可以輸出程序存儲(chǔ)器或片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高8位地址，與P0口輸出的低地址一起構(gòu)成16位地址線，從而可分別尋址64KB的程序存儲(chǔ)器或片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。地址線是8位一起自動(dòng)輸出的，不能像I/O口線逐位定義。(3)P2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

3

P2口使用中注意的問題(1)由于P2口的輸出鎖存功能，在取指周期內(nèi)或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀、寫選通期間，輸出的高8位地址是鎖存的，故無需外加地址鎖存器。(2)在系統(tǒng)中如果外接有程序存儲(chǔ)器，由于訪問片外程序存儲(chǔ)器的連續(xù)不斷的取指操作，P2口需要不斷送出高位地址，這時(shí)P2口的全部口線均不宜再作I/O口使用。(3)在無外接程序存儲(chǔ)器而有片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2口使用可分為兩種情況：第四章80C51單片機(jī)的功能單元

①

若片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量≤256B：可使用“MOVXA，@Ri”及“MOVX@Ri，A”類指令訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這時(shí)P2口不輸出地址，P2口仍可作為I/O口使用；②

若片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量≥256B：

這時(shí)使用“MOVXA，@DPTR”及“MOVX@DPTR，A”類指令訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，P2口需輸出高8位地址。在片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀、寫選通期間，P2口引腳上鎖存高8位地址信息，但是在選通結(jié)束后，P2口內(nèi)原來鎖存的內(nèi)容又重新出現(xiàn)在引腳上。

第四章80C51單片機(jī)的功能單元

此時(shí)可以根據(jù)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀、寫選通的頻繁程度，有限制地將P2口作I/O口使用。

在片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量不太大的情況下，也可從軟件上設(shè)法，只利用P1、P3甚至P2口中的某幾根口線送高位地址，從而保留P2口的全部或部分口線作I/O口用。注意，這時(shí)使用的是“MOVXA，@Ri”及“MOVX@Ri，A”類訪問指令，高位地址不再是自動(dòng)送出的，而要通過程序設(shè)定。

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4.1.4P0口P0口是一個(gè)多功能的8位口,可以字節(jié)訪問也可位訪問,其字節(jié)訪問地址為80H,位訪問地址為80H~87H。1位結(jié)構(gòu)與工作過程分析位結(jié)構(gòu)P0口位結(jié)構(gòu)示于圖4--4。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4—4P0口的位結(jié)構(gòu)原理圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

P0口的位結(jié)構(gòu)與P1口有明顯區(qū)別：①P0口中增加了一個(gè)多路開關(guān)：多路開關(guān)的輸入有兩個(gè)，地址/數(shù)據(jù)輸出；輸出鎖存器的輸出。多路開關(guān)的輸出用于控制輸出FETQ0的導(dǎo)通和截止。多路開關(guān)的切換由內(nèi)部控制信號(hào)控制。②P0口的輸出上拉電路與P1口完全不同：P0口的上拉電路導(dǎo)通和截止受內(nèi)部控制信號(hào)和地址/數(shù)據(jù)信號(hào)共同（相“與”）來控制。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(2)工作過程分析①當(dāng)內(nèi)部控制信號(hào)置1時(shí)，多路開關(guān)接通地址/數(shù)據(jù)輸出端。當(dāng)?shù)刂?數(shù)據(jù)輸出線置1時(shí)，控制上拉電路的“與”門輸出為1，上拉FET導(dǎo)通，同時(shí)地址/數(shù)據(jù)輸出通過反相器輸出0，控制下拉FET截止，這樣A點(diǎn)電位上拉，地址/數(shù)據(jù)輸出線為1。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

當(dāng)?shù)刂?數(shù)據(jù)輸出線置0時(shí)，“與”門輸出為0，上拉FET截止，同時(shí)地址/數(shù)據(jù)輸出通過反相器輸出1，控制下拉FET導(dǎo)通，這樣A點(diǎn)電位下拉，地址/數(shù)據(jù)輸出線為0。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

通過上述分析可以看出，此時(shí)的輸出狀態(tài)隨地址/數(shù)據(jù)線而變。因此，P0口可以作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。這時(shí)上下兩個(gè)FET處于反相，構(gòu)成了推拉式的輸出電路，其負(fù)載能力大大增加。此時(shí)的P0口相當(dāng)一個(gè)雙向口。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②當(dāng)內(nèi)部控制信號(hào)置0時(shí)，多路開關(guān)接通輸出鎖存器的端。這時(shí)明顯地可以看出兩點(diǎn)：·由于內(nèi)部控制信號(hào)為0，與門關(guān)閉，上拉FET截止，形成P0口的輸出電路為漏極開路輸出；·輸出鎖存器的端引至下拉FET柵極，因此P0口的輸出狀態(tài)由下拉電路決定。在P0口作輸出口用時(shí)，若P0i輸出1，輸出鎖存器的端為0，下拉FET截止，這時(shí)P0i為漏極開路輸出；若P0.i輸出0，輸出鎖存器的端為1，下拉FET導(dǎo)通，P0.i輸出低電平。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在P0口作輸入口用時(shí)，為了使P0.i能正確讀入數(shù)據(jù)，必須先使P0i鎖存器置1。這樣，下拉FET也截止，P0.i處于懸浮狀態(tài)。A點(diǎn)的電平由外設(shè)的電平而定，通過輸入緩沖器讀入CPU。這時(shí)P0口相當(dāng)于一個(gè)高阻抗的輸入口。2P0口的功能和特點(diǎn)(1)作I/O口使用。相當(dāng)于一個(gè)真正的雙向口：輸出鎖存、輸入緩沖，但輸入時(shí)需先將口置1；每根口線可以獨(dú)立定義為輸入或輸出。它具有雙向口的一切特點(diǎn)。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

與P1及其它口的區(qū)別是，輸出時(shí)為漏極開路輸出，與NMOS的電路接口時(shí)要用電阻上拉；輸入時(shí)為懸浮狀態(tài)，為一個(gè)高阻抗的輸入口。(2)作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線用。此時(shí)P0口為一個(gè)準(zhǔn)雙向口。但是沒有上拉電阻，作數(shù)據(jù)輸入時(shí)，口也不是懸浮狀態(tài)。作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線用時(shí)，口不能逐位定義為輸入/輸出。作數(shù)據(jù)總線用，輸入/輸出8位數(shù)據(jù)；作地址總線用，輸出低8位地址。當(dāng)P0口作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線用之后，就再也不能作I/O口使用了。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

現(xiàn)時(shí)的許多仿真系統(tǒng)中，均以P0口作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用，因而仿真I/O口的功能喪失。這一點(diǎn)特別應(yīng)該注意。(3)P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器4.2.1概述定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（timer/counter）是單片機(jī)中重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用它對減輕CPU的負(fù)擔(dān)和簡化外圍電路都有很大好處。80C51包含有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1；80C52包含有三個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1和定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2；在80C51系列的部分產(chǎn)品（80C552）中，還包含有一個(gè)用做看門狗的8位定時(shí)器（T3）。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加一計(jì)數(shù)器，其基本功能是加1功能。①在單片機(jī)的T0、T1或T2引腳上施加一個(gè)1到0的跳變，計(jì)數(shù)器增1，即是計(jì)數(shù)功能；②在單片機(jī)內(nèi)部對機(jī)器周期或其分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到定時(shí)，這就是定時(shí)功能。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過軟件來進(jìn)行的。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T11定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖示于圖4--5中。從圖中可以看出，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1由以下幾部分組成：①計(jì)數(shù)器TH0、TL0和TH1、TL1；②特殊功能寄存器TMOD、TCON；③時(shí)鐘分頻器；④輸入引腳T0、T1、INT0、INT1。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4---5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的特殊功能寄存器(1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的方式寄存器——TMOD方式寄存器TMOD是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，是只能字節(jié)尋址的寄存器，字節(jié)地址為89H。其格式如下

D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0第四章80C51單片機(jī)的功能單元

其中低4位定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，高4位定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1，各位的意義如下：GATE——門控位。GATE=1時(shí)，由外部中斷引腳INT0、INT1和TR0、TR1來啟動(dòng)定時(shí)器。當(dāng)INT0引腳為高電平時(shí)，TR0置位，啟動(dòng)定時(shí)器T0；當(dāng)INT1引腳為高電平時(shí)，TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)器T1。GATE=0時(shí)，僅由TR0和TR1置位來啟動(dòng)定時(shí)器T0和T1。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

C/T——功能選擇位。C/T=1時(shí)，選擇計(jì)數(shù)功能；C/T=0時(shí)，選擇定時(shí)功能。M1、M0——方式選擇位。由于有M1和M0兩位，可以有四種工作方式，如表4--2所示。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

表4--2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的四種工作方式M1M0工作方式計(jì)數(shù)器配置00方式013位計(jì)數(shù)器01方式116位計(jì)數(shù)器10方式2自動(dòng)再裝入的8位計(jì)數(shù)器11方式3T0分為兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，T1作波特率發(fā)生器第四章80C51單片機(jī)的功能單元

將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的方式寄存器——TMOD各位的功能綜合列入表4--3中。表4--3方式寄存器——TMOD各位的功能第四章80C51單片機(jī)的功能單元

位名稱功能D7GATE定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1門控位D6C/T定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1功能選擇位C/T=1計(jì)數(shù)器，C/T=0定時(shí)器D5M1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1方式選擇位D4M0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1方式選擇位D3GATE定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0門控位D2C/T定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0功能選擇位C/T=1計(jì)數(shù)器，C/T=0定時(shí)器D1M1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0方式選擇位D0M0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0方式選擇位第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(2)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的控制寄存器——TCON控制寄存器TCON是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，既可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為88H，位尋址的地址為88H~8FH。其格式如下：位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位功能TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0第四章80C51單片機(jī)的功能單元

其中各位的意義如下：①TF1（TCON.7）——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出標(biāo)志。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出時(shí)，該位由內(nèi)部硬件置位。若中斷開放，即響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清0；若中斷禁止，可用于判跳，用軟件清0。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②TR1（TCON.6）——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的運(yùn)行控制位。用軟件控制，置1時(shí)，啟動(dòng)T1；清0時(shí)，停止T1。③TF0（TCON.5）——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出標(biāo)志。其意義與TF1相同。④TR0（TCON.4）——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的運(yùn)行控制位。用軟件控制，置1時(shí)，啟動(dòng)T0；清0時(shí)，停止T0。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

⑤IE1（TCON.3）——外部中斷1請求標(biāo)志位。⑥IT1（TCON.2）——外部中斷1觸發(fā)類型選擇位。⑦IE0（TCON.1）——外部中斷0請求標(biāo)志位。⑧IT0（TCON.0）——外部中斷0觸發(fā)類型選擇位。TCON的低4位與中斷有關(guān)，將在“中斷系統(tǒng)”一節(jié)中詳細(xì)討論。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

復(fù)位后，TCON的所有位均清0。將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的控制寄存器——TCON各位的功能綜合列入表4--4中。

第四章80C51單片機(jī)的功能單元

表4---4控制寄存器——TCON各位的功能位名稱功能D7

TF1(TCON.7)計(jì)數(shù)器T1的溢出標(biāo)志D6TR1（TCON.6）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的運(yùn)行控制位D5TF0（TCON.5）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出標(biāo)志D4TR0（TCON.4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的運(yùn)行控制位D3IE1（TCON.3）外部中斷1請求標(biāo)志位D2IT1（TCON.2）外部中斷1觸發(fā)類型選擇位D1IE0（TCON.1）外部中斷0請求標(biāo)志位D0IT0（TCON.0）外部中斷0觸發(fā)類型選擇位第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(3)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的數(shù)據(jù)寄存器——TH1、TL1和TH0、TL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1各有一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器,它們都是由高8位寄存器和低8位寄存器所組成。這些寄存器不經(jīng)過緩沖，直接顯示當(dāng)前的計(jì)數(shù)值。所有這四個(gè)寄存器都是讀/寫寄存器，任何時(shí)候都可對它們進(jìn)行讀/寫操作。復(fù)位后，所有這四個(gè)寄存器全部清零。它們都只能字節(jié)尋址，相應(yīng)的字節(jié)地址見表4---5。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的功能是通過TMOD中的C/T來選擇的。(1)定時(shí)器，設(shè)置C/T=0此時(shí)，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期使寄存器的值增1。每個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，故計(jì)數(shù)速率為振蕩周期的1/12。當(dāng)采用12MHz的晶體時(shí)，計(jì)數(shù)速率為1MHz。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

表4--5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的數(shù)據(jù)寄存器的字節(jié)地址寄存器名稱字節(jié)地址TH1T1的高8位數(shù)據(jù)寄存器8DHTL1T1的低8位數(shù)據(jù)寄存器8BHTH0T0的高8位數(shù)據(jù)寄存器8CHTL0T0的低8位數(shù)據(jù)寄存器8AH第四章80C51單片機(jī)的功能單元

定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)，與計(jì)數(shù)器的長度和初值有關(guān)。(2)計(jì)數(shù)器，設(shè)置C/T=1這時(shí)，通過引腳T0（P3.4）和T1(P3.5)對外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，CPU采樣引腳的輸入電平。若前一機(jī)器周期采樣值為1，下一機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器增1，此后的機(jī)器周期S3P1期間，新的計(jì)數(shù)值裝入計(jì)數(shù)器。所以檢測一個(gè)1到0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的工作方式根據(jù)對M1和M0的設(shè)定，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1可選擇四種不同的工作方式。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的前三種工作方式（即方式0、方式1和方式2）相同，方式3的設(shè)置稍有不同，需要注意。（1）方式0當(dāng)TMOD中的M1=0、M0=0時(shí)，選定方式0工作。方式0時(shí)的結(jié)構(gòu)如圖4--6所示。這種方式下，計(jì)數(shù)寄存器由13位組成，即TLx的高3位未用。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4---6方式0時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)簡圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

計(jì)數(shù)時(shí)，TLx的低5位溢出后向THx進(jìn)位，THx溢出后將TFx置位，并向CPU申請中斷。當(dāng)GATE=0時(shí)，A點(diǎn)為高電平，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)/停止由TRx決定。TRx=1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器啟動(dòng)；TRx=0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器停止。當(dāng)GATE=1時(shí)，A點(diǎn)的電位由INTx決定，因而B點(diǎn)的電位就由TRx和INTx決定，即定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)/停止由TRx和INTx兩個(gè)條件決定。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

計(jì)數(shù)溢出時(shí)，TFx置位。如果，中斷允許，CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，由內(nèi)部硬件清TFx。TFx也可以由程序查詢和清零。(2)方式1當(dāng)TMOD中的M1=0、M0=1時(shí)，選定方式1工作。方式1時(shí)的結(jié)構(gòu)如圖4--7所示。這種方式下，計(jì)數(shù)寄存器由16位組成。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4--7方式1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)簡圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

計(jì)數(shù)時(shí)，TLx溢出后向THx進(jìn)位，THx溢出后將TFx置位，并向CPU申請中斷。其它與方式0完全相同。(3)方式2當(dāng)TMOD中的M1=1、M0=0時(shí)，選定方式2工作。這種方式是將16位計(jì)數(shù)寄存器分為兩個(gè)8位寄存器，組成一個(gè)可重裝入的8位計(jì)數(shù)寄存器。方式2時(shí)的結(jié)構(gòu)如圖4--8所示。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4--8方式2時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)簡圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在方式2中，TLx作為8位計(jì)數(shù)寄存器，THx作為8位計(jì)數(shù)常數(shù)寄存器。

當(dāng)TLx計(jì)數(shù)溢出時(shí)，一方面將TFx置位，并向CPU申請中斷；另一方面將THx的內(nèi)容重新裝入TLx中，繼續(xù)計(jì)數(shù)。重新裝入不影響THx的內(nèi)容，所以可以多次連續(xù)再裝入。方式2對定時(shí)控制特別有用，它可實(shí)現(xiàn)每隔預(yù)定時(shí)間發(fā)出控制信號(hào)，而且特別適合于串行口波特率發(fā)生器的使用。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(4)方式3當(dāng)TMOD中的M1=1、M0=1時(shí)，選定方式3工作。這種方式是將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0分為一個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一個(gè)8位定時(shí)器，TL0用于8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，TH0用于8位定時(shí)器。方式3時(shí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的結(jié)構(gòu)如圖4--9所示。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4---9方式3時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的結(jié)構(gòu)簡圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作與方式0時(shí)相同，只是此時(shí)的計(jì)數(shù)器為8位計(jì)數(shù)器TL0，它占用了T0的GATE、INT0、TR0、T0引腳以及中斷源等。TH0所構(gòu)成的定時(shí)器只能作為定時(shí)器用，因?yàn)榇藭r(shí)的外部引腳T0已為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TL0所占用。不過這時(shí)它卻占用了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的啟動(dòng)/停止控制位TR1、計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位TF1及中斷源。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在方式3下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的結(jié)構(gòu)如圖4--10所示。此時(shí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1可選方式0、1或2。由于此時(shí)中斷源已被占用，所以僅能作為波特率發(fā)生器或其它不用中斷的地方。事實(shí)上，只在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1用做波特率發(fā)生器時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0才選作方式3。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4--10方式3時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的結(jié)構(gòu)簡圖第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.2.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T280C52中有一個(gè)功能較強(qiáng)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2，它是一個(gè)16位的、具有自動(dòng)重裝載和捕獲能力的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的內(nèi)部，除了兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器TL2、TH2和控制寄存器T2CON及T2MOD之外，還設(shè)置有捕獲寄存器RCAP2L（低字節(jié)）和RCAP2H（高字節(jié)）。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的計(jì)數(shù)脈沖源都可以有兩個(gè):一個(gè)是內(nèi)部機(jī)器周期，另一個(gè)是由T2(P1.0)端輸入的外部計(jì)數(shù)脈沖。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

輸入引腳T2(P1.0)是外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端；輸入引腳T2EX(P1.1)是外部控制信號(hào)輸入端。1

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2中的特殊功能寄存器（1）控制寄存器——T2CON控制寄存器T2CON是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，既可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為0C8H，位尋址的地址為0C8H~0CFH。其格式如下：第四章80C51單片機(jī)的功能單元

各位的含義如下:TF2(T2CON.7)——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2溢出標(biāo)志。定時(shí)器T2溢出時(shí)置位，并申請中斷。只能靠軟件清除。但在波特率發(fā)生器方式下，也即RCLK=l或TCLK=l時(shí)，定時(shí)器溢出不對TF2置位。

位地址0CFH0CEH0CDH0CCH0CBH0CAH0C9H0C8H位功能TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2第四章80C51單片機(jī)的功能單元

EXF2(T2CON.6)——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2外部標(biāo)志。當(dāng)EXEN2=1，且T2EX引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變而造成捕獲或重裝載時(shí),EXF2置位，申請中斷。這時(shí)若已允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2中斷，CPU將響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。EXF2要靠軟件來清除。

RCLK(T2CON.5)——接收時(shí)鐘標(biāo)志?？寇浖梦换蚯宄?，用以選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2或T1作串行口接收波特率發(fā)生器。RCLK=l時(shí)，用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2溢出脈沖作為串行口的接收時(shí)鐘;RCLK=0時(shí)，用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出脈沖作接收時(shí)鐘。

第四章80C51單片機(jī)的功能單元

TCLK(T2CON.4)——發(fā)送時(shí)鐘標(biāo)志。靠軟件置位或清除，以選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2或T1作串行口發(fā)送波特率發(fā)生器。TCLK=l時(shí)，用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2溢出脈沖作為串行口的發(fā)送時(shí)鐘;TCLK=0時(shí)，用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器Tl的溢出脈沖作發(fā)送時(shí)鐘。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

EXEN2(T2CON.3)——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2外部允許標(biāo)志。靠軟件設(shè)置或清除，以允許或禁止用外部信號(hào)來觸發(fā)捕獲或重裝載操作。當(dāng)EXEN2=1時(shí)，若定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2未用作串行口的波特率發(fā)生器，則在T2EX端出現(xiàn)的信號(hào)負(fù)跳變時(shí)，將造成定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2捕獲或重裝載，并置EXF2標(biāo)志為1，請求中斷。EXEN2=0時(shí)，T2EX端的外部信號(hào)不起作用。TR2(T2CON.2)——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2運(yùn)行控制位?？寇浖O(shè)置或清除，以決定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2是否運(yùn)行。TR2=1，啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2，否則停止。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

C/T2(T2CON.1)——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的定時(shí)器方式或計(jì)數(shù)器方式選擇位?？寇浖O(shè)置或清除。C/2=0，選擇定時(shí)器工作方式;C/2=1，選擇計(jì)數(shù)器工作方式，下降沿觸發(fā)。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

CP/RL2(T2CON.0)——捕獲/重裝載標(biāo)志。用軟件設(shè)置或清除。CP/RL2=1選擇捕獲功能，這時(shí)若EXEN2=1，且T2EX端的信號(hào)負(fù)跳變時(shí)，發(fā)生捕獲操作。CP/RL2=0，選擇重裝載功能，這時(shí)若定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2溢出或在EXEN2=1條件下T2EX端信號(hào)負(fù)跳變，都會(huì)造成自動(dòng)重裝載操作。當(dāng)RCLK=l或TCLK=l時(shí)，CP/RL2控制位不起作用，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2被強(qiáng)制工作于重裝載方式。重裝載發(fā)生于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2溢出時(shí)，常用來作波特率發(fā)生器。T2CON中的各位都是可位尋址的，因此所有標(biāo)志或控制位都可以靠軟件來設(shè)置或清除。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(2)方式控制寄存器——T2MOD

方式控制寄存器T2MOD是80C52/54/58芯片新增添的、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的方式控制寄存器，字節(jié)地址為0C9H。其格式如下:

該寄存器現(xiàn)只定義了2位，它們的含義是:D7D6D5D4D3D2D1D0——————T2OEDCEN第四章80C51單片機(jī)的功能單元

T2OE(T2MOD.l)——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2輸出允許位。當(dāng)T2OE=l時(shí)，允許時(shí)鐘輸出至T2(P1.0)引腳。這一位僅對80C54/80C58有定義。DCEN(T2MOD.0)——向下計(jì)數(shù)允許位。當(dāng)DCEN=l時(shí)，允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2向下計(jì)數(shù)，否則向上計(jì)數(shù)。方式控制寄存器T2MOD

復(fù)位值=××××××00B第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(3)數(shù)據(jù)寄存器——TH2、TL2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2有一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器,是由高8位寄存器(TH2)和低8位寄存器(TL2)所組成。它們都只能字節(jié)尋址，相應(yīng)的字節(jié)地址為0CDH和0CCH。這兩個(gè)寄存器都是讀/寫寄存器。

復(fù)位后，所有這兩個(gè)寄存器全部清零。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(4)捕獲寄存器——RCAP2H、RCAP2L定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2中的捕獲寄存器是一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器，由高8位寄存器(RCAP2H)和低8位寄存器（RCAP2L）所組成。它們也都只能字節(jié)尋址，相應(yīng)的字節(jié)地址為0CBH和0CAH。捕獲寄存器RCAP2H和RCAP2L，用于捕獲計(jì)數(shù)器TL2、TH2的計(jì)數(shù)狀態(tài)，或用來預(yù)置計(jì)數(shù)初值的。TH2、TL2和RCAP2H、RCAP2L之間接有雙向緩沖器(三態(tài)門)。復(fù)位后，所有這兩個(gè)寄存器全部清零。

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2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的功能選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2有計(jì)數(shù)和定時(shí)兩種功能，由控制位C/T2決定。①C/T2=0時(shí)，定時(shí)功能。TH2和TL2計(jì)的是機(jī)器周期數(shù)。每個(gè)機(jī)器周期使TL2寄存器的值增1。計(jì)數(shù)脈沖的頻率為1/12振蕩器頻率。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②C/T2=1時(shí)，計(jì)數(shù)功能。計(jì)數(shù)脈沖自T2(Pl.0)引腳輸入，TH2和TL2作外部信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)器用，每當(dāng)外部脈沖負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器值增l。其工作情況和時(shí)序關(guān)系與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的完全一樣，對外部計(jì)數(shù)脈沖的要求也相同。外部脈沖頻率不超過振蕩器頻率的1/24。3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的工作方式定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的工作方式用控制位CP/RL2(T2CON.0)和RCLK+TCLK來選擇。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2可能有三種工作方式(表46):捕獲方式、自動(dòng)重裝載方式和波特率發(fā)生器方式。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

表46定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的工作方式RCLK+TCLKCP/RL2TR2工作方式001自動(dòng)重裝載方式011捕獲方式1×1波特率發(fā)生器方式××0關(guān)閉第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(1)捕獲方式捕獲方式是指：在一定條件下，自動(dòng)將計(jì)數(shù)器TH2和TL2的數(shù)據(jù)讀入RCAP2H和RCAP2L，亦即TH2和TL2內(nèi)容的捕獲是通過捕獲寄存器RCAP2H和RCAP2L來實(shí)現(xiàn)的。其工作原理可參見圖4--11。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖411定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕獲方式第四章80C51單片機(jī)的功能單元

當(dāng)CP/RL2=1時(shí)，選擇捕獲方式。捕獲操作發(fā)生于下述兩種情況下:①定時(shí)器2的寄存器TH2和TL2溢出時(shí)，打開重裝載三態(tài)緩沖器，把TH2和TL2的內(nèi)容自動(dòng)讀入到RCAP2H和RCAP2L中。同時(shí)，溢出標(biāo)志TF2置1，申請中斷。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②當(dāng)EXEN2=1且T2EX(P1.1)端的信號(hào)有負(fù)跳變時(shí)，將發(fā)生捕獲操作。同時(shí)標(biāo)志EXF2置1，申請中斷。若定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的中斷是被允許的，則無論發(fā)生TF2=1還是EXF2=1,CPU都會(huì)響應(yīng)中斷，此中斷向量的地址為2BH。響應(yīng)中斷后，應(yīng)靠軟件清除中斷申請，以免無休止地發(fā)生中斷。TF2和EXF2都是直接可尋址位，可采用CLRTF2和CLREXF2指令實(shí)現(xiàn)清除中斷申請的功能。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(2)自動(dòng)重裝載方式自動(dòng)重裝載方式是指：在一定條件下，自動(dòng)地將RCAP2H和RCAP2L的數(shù)據(jù)裝入計(jì)數(shù)器TH2和TL2中。一般說來，RCAP2H和RCAP2L在這里起預(yù)置計(jì)數(shù)初值的功能。對于8XC52，其工作原理可參見圖4--12。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4--12自動(dòng)重裝載方式第四章80C51單片機(jī)的功能單元

當(dāng)CP/RL2=0時(shí)，選擇自動(dòng)重裝載方式。重裝載操作發(fā)生于下述兩種情況下:①定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的寄存器TH2和TL2溢出時(shí)，打開重裝載三態(tài)緩沖器，把RCAP2H和RCAP2L的內(nèi)容自動(dòng)裝載到TH2和TL2中。同時(shí)，溢出標(biāo)志TF2置1，申請中斷。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

②當(dāng)EXEN2=1且T2EX(P1.1)端的信號(hào)有負(fù)跳變時(shí)，將發(fā)生重裝載操作。同時(shí)標(biāo)志EXF2置1，申請中斷。若定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的中斷是被允許的，則無論發(fā)生TF2=1還是EXF2=1,CPU都會(huì)響應(yīng)中斷，此中斷向量的地址為2BH。響應(yīng)中斷后，應(yīng)靠軟件撤除中斷申請，以免無休止地發(fā)生中斷。TF2和EXF2都是直接可尋址位，可采用CLRTF2和CLREXF2指令實(shí)現(xiàn)撤除中斷申請的功能。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

(3)波特率發(fā)生器方式當(dāng)T2CON中RCLK+TCLK=1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2將工作于波特率發(fā)生器方式，即其溢出脈沖用做串行口的時(shí)鐘。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的波特率發(fā)生器方式下的結(jié)構(gòu)圖示于圖413中。在T2CON中，RCLK選擇串行通信接收波特率發(fā)生器，TCLK選擇發(fā)送波特率發(fā)生器，因而，發(fā)送和接收的波特率可以不同。此時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的輸入時(shí)鐘可由內(nèi)部時(shí)鐘決定，也可由外部時(shí)鐘決定。

若C/T2=0，選用內(nèi)部時(shí)鐘，計(jì)數(shù)脈沖的頻率為1/2振蕩器頻率。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

若C/T=1，選用外部時(shí)鐘，該時(shí)鐘由T2(P1.0)端輸入，每當(dāng)外部脈沖負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器值增1。外部脈沖頻率不超過振蕩器頻率的1/24。由于脈沖溢出時(shí)，RCAP2H和RCAP2L的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)裝載到TH2和TL2中，故波特率的值還決定于RCAP2H和RCAP2L裝載初值。RCLK+TCLK還用于選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1還是T2作串行通信的波特率發(fā)生器。由圖4--13可看出，這兩位的值用來控制兩個(gè)電子開關(guān)的位置。值為0時(shí)，選用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1；值為1時(shí)，選用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2，用做波特率發(fā)生器。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4--13定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的波特率發(fā)生器方式第四章80C51單片機(jī)的功能單元

當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2用做波特率發(fā)生器時(shí)，TH2的溢出不使TF2置位，不產(chǎn)生中斷。因而，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2用做波特率發(fā)生器時(shí)，沒有必要禁止中斷。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2用做波特率發(fā)生器時(shí)，若EXEN2置1，則T2EX端的信號(hào)產(chǎn)生負(fù)跳變時(shí),EXF2將置1,但不會(huì)發(fā)生重裝載或捕獲操作。這時(shí)，T2EX可以作為一個(gè)附加的外部中斷源。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在波特率發(fā)生器工作方式下，在T2計(jì)數(shù)過程中（即TR2=1之后），不能再讀/寫TH2和TL2的內(nèi)容。如果讀，則讀出的結(jié)果不會(huì)精確（因?yàn)槊總€(gè)狀態(tài)加1）；如果寫，則會(huì)影響T2的溢出而使波特率不穩(wěn)定。在T2計(jì)數(shù)過程中，可以讀出但不能改寫RCAP2H和RCAP2L的內(nèi)容。需要訪問RCAP2H和RCAP2L，應(yīng)事先關(guān)閉定時(shí)器工作。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.2.4看門狗看門狗（watchdog）有時(shí)又稱為定時(shí)器T3，它的作用是強(qiáng)迫單片機(jī)（微控制器）進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，使之從硬件或軟件故障中解脫出來。即當(dāng)單片機(jī)的程序進(jìn)入了錯(cuò)誤狀態(tài)后，在一個(gè)指定的時(shí)間內(nèi)，用戶程序沒有重裝定時(shí)器T3，將產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

在80C552中，定時(shí)器T3由一個(gè)11位的分頻器和8位定時(shí)器T3組成，如圖4--14所示。T3由外部引腳EW和電源控制寄存器中的PCON.4(WLE)和PCON.1(PD)控制。EW——看門狗定時(shí)器允許，低電平有效。EW=0時(shí)，允許看門狗定時(shí)器，禁止掉電方式；EW=1時(shí)，禁止看門狗定時(shí)器，允許掉電方式WLE(PCON.4)——看門狗定時(shí)器允許重裝標(biāo)志，若WLE置位，定時(shí)器T3只能被軟件裝入，裝入后WLE自動(dòng)清除。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

圖4---14看門狗（定時(shí)器T3）

第四章80C51單片機(jī)的功能單元

定時(shí)器T3的重裝和溢出，產(chǎn)生復(fù)位的時(shí)間間隔，由裝入T3的值決定。定時(shí)器T3的工作過程：在T3溢出時(shí)，復(fù)位8XC552，并產(chǎn)生復(fù)位脈沖輸出至復(fù)位引腳RST。為防止系統(tǒng)復(fù)位，必須在定時(shí)器T3溢出前，通過軟件對其進(jìn)行重裝。如果發(fā)生軟件或硬件故障，將使軟件對定時(shí)器T3重裝失敗，從而T3溢出導(dǎo)致復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生。用這樣的方法可以在軟件失控時(shí)，恢復(fù)程序的正常運(yùn)行。

例如：

watchdog使用的一段程序如下：

T3EQU0FFH；定時(shí)器T3的地址

PCONEQU87H；PCON的地址

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WATCH_INTVEQU156；看門狗的時(shí)間間隔

；

LCALLWATCHDOG；看門狗的服務(wù)程序

WATCHDOG：ORLPCON，#10H；允許定時(shí)器T3重裝MOVT3，#WATCHINTV；裝載定時(shí)器T3

RET第四章80C51單片機(jī)的功能單元

4.2.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和使用1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出率的計(jì)算定時(shí)器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行前,在其中預(yù)先置入的常數(shù),稱為定時(shí)常數(shù)或計(jì)數(shù)常數(shù)(TC)。由于計(jì)數(shù)器是加1（向上）計(jì)數(shù)的，故而預(yù)先置入的常數(shù)均應(yīng)為補(bǔ)碼。t=Tc×(2LTC)=12/fosc(2L--TC)第四章80C51單片機(jī)的功能單元

其中：t——定時(shí)時(shí)間。Tc——機(jī)器周期。fosc——晶體振蕩器頻率。L——計(jì)數(shù)器的長度。對于T0及T1：方式0L=13213=8192方式1L=16216=65536方式2L=828=256對于T2：L=16216=65536第四章80C51單片機(jī)的功能單元

TC——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初值，即定時(shí)常數(shù)或計(jì)數(shù)常數(shù)。定時(shí)時(shí)間的倒數(shù)即為溢出率，即溢出率=1/t=fosc/12*1/(2L--TC)根據(jù)既定的定時(shí)時(shí)間t，計(jì)算出TC值，并將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)TCB，然后再分別送入THi、TLi(對于T0，i=0；對于T1，i=1)。

對于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1：方式0時(shí)：TCB=TCH+TCL，TCH——高8位，TCL——低5位MOVTHi，#TCH；送高8位MOVTLi，#TCL；送低5位第四章80C51單片機(jī)的功能單元

方式1時(shí)：TCB=TCH+TCL，TCH——高8位，TCL——低8位MOVTHi，#TCH；送高8位MOVTLi，#TCL；送低8位方式2時(shí)：TCB——8位MOVTHi，#TCBMOVTLi，#TCB對于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2：與T0、T1的方式1相同。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程可分為以下幾步:①寫TMOD，只能用字節(jié)尋址。設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式（M1、M0）、功能選擇（C/）及是否使用門控（GATE）。②將時(shí)間常數(shù)或計(jì)數(shù)常數(shù)寫入THi及TLi，也只能用字節(jié)尋址。根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果寫入THi及TLi。③啟動(dòng)定時(shí)或計(jì)數(shù)，即寫TCON，可用字節(jié)尋址也可用位尋址。如：第四章80C51單片機(jī)的功能單元

SETBTRi；啟動(dòng)定時(shí)器SETBTCON.4(T0)SETBTCON.6(T1)CLRTRi；停止定時(shí)器④定時(shí)器中斷開放和禁止，即寫IE（IE.7，IE.3，IE.1）。如：SETBETi；允許中斷ETiSETBEA；開放中斷CLRETi；禁止中斷ETiCLREA；關(guān)閉中斷第四章80C51單片機(jī)的功能單元

3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例例1使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的方式0，設(shè)定1ms的定時(shí)。在P1.0引腳上產(chǎn)生周期為2ms的方波輸出。晶體振蕩器的頻率為fosc=6MHz。解：①定時(shí)常數(shù)計(jì)算

振蕩器的頻率fosc=6MHz=6×106Hz，方式0計(jì)數(shù)器長度L=13，２L=213=8192定時(shí)時(shí)間t=1ms=1×10-3s定時(shí)常數(shù)第四章80C51單片機(jī)的功能單元

TC=2L-fosc×t/12=8192-6×106×10-3/12=8192-500=7692定時(shí)常數(shù)TC轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)TCB=1111000001100B所以TCH=0F0H，TCL=0CH②TMOD的設(shè)定（即控制字）第四章80C51單片機(jī)的功能單元

③編程MOVTMOD，#00H；寫控制字MOVTH0，#0F0H；寫定時(shí)常數(shù)MOVTL0，#0CHSETBTR0；啟動(dòng)T0SETBET0；允許T0中斷SETBEA；開放CPU中斷AJMP$ORG000BH；T0中斷矢量地址AJMPINQP第四章80C51單片機(jī)的功能單元

ORG00××H；中斷服務(wù)程序INQP：MOVTH0，#0F0H；重寫定時(shí)常數(shù)MOVTL0，#0CHCPLP1.0；P1.0變反輸出RETI；中斷返回第四章80C51單片機(jī)的功能單元

例2.使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的方式1，設(shè)定1ms的定時(shí)。同樣，在P1.0引腳上產(chǎn)生周期為2ms的方波輸出。晶體振蕩器的頻率為fosc=6MHz。解：①定時(shí)常數(shù)計(jì)算

振蕩器的頻率fosc=6MHz=6×106Hz，方式1計(jì)數(shù)器長度L=16，2L=216=65536第四章80C51單片機(jī)的功能單元

定時(shí)時(shí)間t=1ms=1×10-3s定時(shí)常數(shù)TC=2L-fosc×t/12=65536-6×106×10-312=65536-500=65036定時(shí)常數(shù)TC轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制TCB=1111111000001100B=0FE0CH所以TCH=0FEH(高8位)，TCL=0CH(低8位)②TMOD的設(shè)定（即控制字）第四章80C51單片機(jī)的功能單元

③編程ORG001BH；T1中斷矢量地址AJMPINQP

ORG100H；主程序入口MOVTMOD，#10H；寫控制字MOVTH1，#0FEH；寫定時(shí)常數(shù)MOVTL1，#0CHSETBTR1；啟動(dòng)T1第四章80C51單片機(jī)的功能單元

SETBET1；允許T1中斷SETBEA；開放CPU中斷AJMP$ORG00××H；中斷服務(wù)程序

INQP：MOVTH1，#0FEH；重寫定時(shí)常數(shù)MOVTL1，#0CHCPLP1.0；P1.0變反輸出RETI；中斷返回第四章80C51單片機(jī)的功能單元

例3欲用80C51產(chǎn)生兩個(gè)方波，其一周期為200μs，另一周期為400μs，而且該80C51使用串行口，并希望用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為波特率發(fā)生器。試問定時(shí)器/計(jì)數(shù)器該如何設(shè)置？解：這時(shí)宜用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的方式3工作，其中：TL0產(chǎn)生200μs方波，由P1.0輸出;TH0產(chǎn)生400μs方波，由P1.1輸出;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1設(shè)置為方式2作波特率發(fā)生器用。為波特率設(shè)置的方便，采用晶振頻率為fosc=9.216MHz。第四章80C51單片機(jī)的功能單元

①定時(shí)常數(shù)計(jì)算·TL0定時(shí)常數(shù)為TCL0：定時(shí)時(shí)間為tL0=100μsTCL0=28－9216×106×100×10-6/12=256－76.8=179.2單位μs，為十進(jìn)制數(shù)值。十六進(jìn)制數(shù)值為TCBL0=0B3H。第四章80C51單片機(jī)的功