当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后,定时器就会按设定的工作方式独立运行,不再占用CPU的操作时间,除非定时器计满溢出,才可能中断CPU当前操作。CPU也可以重新设置定时器工作方式,以改变定时器的操作。由此可见,定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。
综上所述,我们已知定时器/计数器是一种可编程部件,所以在定时器/计数器开始工作之前,CPU必须将一些命令(称为控制字)写入定时/计数器。将控制字写入定时/计数器的过程叫定时器/计数器初始化。在初始化过程中,要将工作方式控制字写入方式寄存器,工作状态字(或相关位)写入控制寄存器,赋定时/计数初值。下面我们就提出的控制字的格式及各位的主要功能与大家详细的讲解。
控制寄存器 定时器/计数器T0和T1有2个控制寄存器-TMOD和TCON,它们分别用来设置各个定时器/计数器的工作方式,选择定时或计数功能,控制启动运行,以及作为运行状态的标志等。其中,TCON寄存器中另有4位用于中断系统。
(2)定时器/计数器方式寄存器TMOD:
定时器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中,字节地址为89H,无位地址。TMOD的格式如下图所示。
由图可见,TMOD的高4位用于T1,低4使用于T0,4种符号的含义如下: GATE:门控制位。GATE和软件控制位TR、外部引脚信号INT的状态,共同控制定时器/计数器的打开或关闭。
C/T:定时器/计数器选择位。C/T=1,为计数器方式;C/T=0,为定时器方式。
定时器/计数器方式控制寄存器TMOD不能进行位寻址,只能用字节传送指令设置定时器工作方式,低半字节定义为定时器0,高半字节定义为定时器1。复位时,TMOD所有位均为0。
定时器/计数器控制寄存器TCON:
TCON在特殊功能寄存器中,字节地址为88H,位地址(由低位到高位)为88H一8FH,由于有位地址,十分便于进行位操作。
TCON的作用是控制定时器的启、停,标志定时器溢出和中断情况。
TCON的格式如下图所示。其中,TFl,TRl,TF0和TR0位用于定时器/计数器;IEl,ITl,IE0和IT0位用于中断系统。
各位定义如下:
TF1:定时器1溢出标志位。当字时器1计满溢出时,由硬件使TF1置“1”,并且申请中断。进入中断服务程序后,由硬件自动清“0”,在查询方式下用软件清“0”。
TR1:定时器1运行控制位。由软件清“0”关闭定时器1。当GATE=1,且INT1为高电平时,TR1置“1”启动定时器1;当GATE=0,TR1置“1”启动定时器1。 TF0:定时器0溢出标志。其功能及操作情况同TF1。 TR0:定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。 IE1:外部中断1请求标志。
IT1:外部中断1触发方式选择位。 IE0:外部中断0请求标志。
IT0:外部中断0触发方式选择位。 TCON中低4位与中断有关,我们将在下节课讲中断时再给予讲解。由于TCON是可以位寻址的,因而如果只清溢出或启动定时器工作,可以用位操作命令。例如:执行“CLR TF0”后则清定时器0的溢出;执行“SETB TR1”后可启动定时器1开始工作(当然前面还要设置方式定)。 (3)定时器/计数器的初始化:
由于定时器/计数器的功能是由软件编程确定的,所以一般在使用定时/计数器前都要对其进行初始化,使其按设定的功能工作。初始货的步骤一般如下: 1、确定工作方式(即对TMOD赋值);
2、预置定时或计数的初值(可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1); 3、根据需要开放定时器/计数器的中断(直接对IE位赋值);
4、启动定时器/计数器(若已规定用软件启动,则可把TR0或TR1置“1”;若已规定由外中断引脚电平启动,则需给外引脚步加启动电平。当实现了启动要求后,定时器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时)。 (4)定时器/计数器的四种工作方式:
定T0或T1无论用作定时器或计数器都有4种工作方式:方式0、方式1、方式2和方式3。除方式3外,T0和T1有完全相同的工作状态。下面以T1为例,分述各种工作方式的特点和用法。
工作方式0: 13位方式由TL1的低5位和TH1的8位构成13位计数器(TL1的高3位无效)。工作方式0的结构见下图:
为定时/计数选择:C/T=0,T1为定时器,定时信号为振荡周期12分频后的脉冲;C/T=l,T1为计数器,计数信号来自引脚T1的外部信号。
定时器T1能否启动工作,还受到了R1、GATE和引脚信号INT1的控制。由图中的逻辑电路可知,当GATE=0时,只要TR1=1就可打开控制门,使定时器工作;当GATE=1时,只有TR1=1且INT1=1,才可打开控制门。GATE,TR1,
C/T的状态选择由定时器的控制寄存器TMOD,TCON中相应位状态确定,INT1则是外部引脚上的信号。
在一般的应用中,通常使GATE=0,从而由TRl的状态控制Tl的开闭:TRl=1,打开T1;TRl=0,关闭T1。在特殊的应用场合,例如利用定时器测量接于INT1引脚上的外部脉冲高电平的宽度时,可使GATE=1,TRl=1。当外部脉冲出现上升沿,亦即INT1由0变1电平时,启动T1定时,测量开始;一旦外部脉冲出现下降沿,亦即INT1由l变O时就关闭了T1。
定时器启动后,定时或计数脉冲加到TLl的低5位,从预先设置的初值(时间常数)开始不断增1。TL1计满后,向THl进位。当TL1和THl都计满之后,置位T1的定时器回零标志TFl,以此表明定时时间或计数次数已到,以供查询或在打开中断的条件下,可向CPU请求中断。如需进一步定时/计数,需用指令重置时间常数。
方式0是13位计数结构的工作方式,其计数器由TH0全部8位和TL0的低5位构成。当TL0的低5 位计数溢出时,向TH0进位,而全部13位计数溢出时,则向计数溢出标志位TF0进位。
在方式0下,当为计数工作方式时,计数值的范围是: 1~8192(213) 当为定时工作方式时,定时时间的计算公式为:
(213-计数初值)×晶振周期×12 或 (213-计数初值)×机器周期 其时间单位与晶振周期或机器周期相同(ms)。
四.实训基本任务和步骤
1. 按照图4所示连接电路; 2. 编写数码管驱动程序; 3. 编写定时器中断服务程序;
4. 结合定时器和显示程序,实现数字电子钟功能:初始化后显示 09:00:00
五.程序
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int unsigned char disp_data[6];
unsigned char tab[]= {0xC0,/*0*/ 0xF9,/*1*/ 0xA4,/*2*/ 0xB0,/*3*/ 0x99,/*4*/ 0x92,/*5*/ 0x82,/*6*/ 0xF8,/*7*/ 0x80,/*8*/ 0x90,/*9*/ };
/////////////////////////////////////////////////////////////// unsigned char wei[6]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20}; uint counts=0;
void delay(unsigned int i) {
while(i--); }
void disp() {
char i;
for(i=0;i<6;i++) {
P0=0xff; P1=~wei[5-i];
P0=tab[disp_data[i]]; delay(300); } }
void init_sys() {
EA=1; ET0=1;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%6; TR0=1; }
void fl() interrupt 1 {
TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%6; if(counts==20) {
counts=0;
disp_data[0]++;
if(disp_data[0]==10) {
disp_data[0]=0; disp_data[1]++; if(disp_data[1]==6) {
disp_data[1]=0; disp_data[2]++;
if(disp_data[2]==10) {
disp_data[2]=0; disp_data[3]++; if(disp_data[3]==6) {
disp_data[3]=0; disp_data[4]++;
if(disp_data[4]==10) {
disp_data[4]=0; disp_data[5]++; }
if(disp_data[5]==2&&disp_data[4]==4) {
disp_data[4]=0; disp_data[5]=0; } } } } } }
counts++; }
/////////////////////////////////////////// main() {
disp_data[0]=0; disp_data[1]=0; disp_data[2]=0x03; disp_data[3]=0x03; disp_data[4]=0x03; disp_data[5]=0x01; init_sys(); while(1) {
disp(); } }
六.电路图
七.调试步骤
1.在KEILC编译软件下操作如下:
(1)打开软件,新建工程文件(学号命名),选择单片机为AT89C52 (2)新建执行文件.c 或.asm
(3)在工程文件下加载上面的执行文件
(4)在菜单project/option/output 下生成HEX文件一项选上 (5)编辑运行该工程文件 2. 连接硬件
(1)电源线的连接
(2)段码与I/O口的连接 (3)位码与I/O口的连接 3. 打开下载软件
(1)选择单片机AT89C52
(2)选择端口(注意与电脑USB接口的端口一致) (3)选择要下载的HEX文件
(4)点击下载按键(注意过程中的提示)
4.观察显示模块中的时间显示情况
5.修改源程序,把时间调整为当前调试的时间,重新编译下载,观察最终的时间显示。