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第第 55 章章 定时定时 // 计数器与中断系计数器与中断系统统

5.1 定时/计数器结构特点及控制5.2 中断系统结构及管理5.3 定时/计数器及中断系统综合应

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5.1 5.1 定时定时 // 计数器结构特点及控制计数器结构特点及控制

5.1.1 定时/计数器结构5.1.2 定时/计数器工作方式5.1.3 定时/计数器控制寄存器5.1.4 定时/计数器常数的计算

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5.1.1 5.1.1 定时定时 // 计数器结构计数器结构定时 / 计数器简称定时器， 8031 单片机有 2 个 16 位的 定 时 / 计 数 器 ： 定 时 器 0 （ T0 ） 和 定 时 器1（ T1）。它们都有定时器或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。T0 由 2 个特殊功能寄存器 TH0和 TL0 构成， T1 则由 TH1 和 TL1 构 成 。 作 计 数 器 时 ， 通 过 引 脚T0（ P3.4 ）和 T1（ P3.5 ）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从 1 到 0 的负跳变时，计数器就自动加 1 。计数的最高频率一般为振荡频率的 1/24 。

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5.1.2 定时 / 计数器工作方式每个定时 / 计数器还有 4 种工作模式，也就是每个定时器可构成 4 种电路结构模式。在模式 0 、 1 和 2， T0和 T1 的工作模式相同，在模式 3 ，两个定时器的模式不同。下面以 T1 为例，分述各种工作模式的特点和用法。

1．模式 0

图 5-1 定时 / 计数器 T1（ T0 ）工作模式 0

22 ．模式．模式 11

图 5-2 定时 / 计数器 T1（ T0 ）工作模式 1

33 ．模式．模式 22

图 5-3 定时 / 计数器 T1（ T0 ）工作模式 2

44 ．模式．模式 33

图 5-4 定时 / 计数器 T1（ T0 ）工作模式 3 返回本节

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5.1.3 定时 / 计数器控制寄存器

定 时 器 共 有 2 个 控 制 寄 存 器 TMOD 和TCON ，由软件写入 TMOD和 TCON 两个 8位寄存器，设置各个定时器的操作模式和控制功能。

1．工作模式控制寄存器—TMOD （ 89H ）

GATE C/ T M1 0M GATE C/ T 1M 0M

T控 制 1 T控 制 0

89H

T 和 类同01M 0M

00

01

10

11

方 式0方式1方式2方式3方式

0

1

定时器模式计数器模式

0

1

I NT 与 无关0

0I NT 与 有关

图 5-5 定时器工作模式寄存器 TMOD

2 ．定时器控制寄存器—TCON（ 88H ）

TCON

位地址

0DD1D2D3D4D5D6D7

I T0I E0I T11I ETR0TF0TR1TF1

88898A8B8C8D8E8F

见下一节

{ 00 T ：停 计数01 T ：启 计数

00 T ：无 中断（硬件复位）{1 T ：有 溢出中断0

0 T ：无 中断（硬件复位）

10 T ：停 计数{

1 T ：有 溢出中断

1 T ：启 计数

{1

1

1

图 5-6 定时器工作模式寄存器 TCON 返回本节

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5.1.4 定时 / 计数器常数的计算

1．计数器初值的计算把计数器计满为零所需要的计数值设定为C ，计数初值设定为 TC ，由此可得到公式：

TC=M-C

式中， M 为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。在方式 0时M 为 213 ；在方式 1时M 为 216 ；在方式 2 和方式 3时M 为 28 。

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2．定时器初值的计算在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经 12 分频后计数。因此，定时器定时时间 T 的公式：

T=（M-TC） T 计数

上式也可写成： TC=M-T/ T 计数

式中， M 为模值，和定时器的工作方式有关；T 计数是单片机振荡周期 TCLK 的 12 倍； TC 为定时器的定时初值。

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5.2 5.2 中断系统结构及管理中断系统结构及管理5.2.1 中断请求与控制5.2.2 中断系统的结构5.2.3 中断控制5.2.4 中断响应过程

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5.2.1 5.2.1 中断请求与控制中断请求与控制

图5-7

中断流程

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5.2.2 中断系统的结构1．外部中断源由 P3.2 端口线引入，低电平或下降沿引起。由 P3.3 端口线引入，低电平或下降沿引起。

2．内部中断源（如图 5-8 所示）T0 ：定时 / 计数器 0 中断，由 T0 回零溢出引起。T1 ：定时 / 计数器 1 中断，由 T1 回零溢出引起。TI/RI ：串行 I/O 中断，完成一帧字符发送 / 接收引

起。

图 5-8 中断系统的结构框图

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5.2.3 5.2.3 中断控制中断控制1．中断允许寄存器 IE （ A8H ）IE 在特殊功能寄存器中，字节地址 A8H ，位地址分别是 A8H～ AFH。 IE 控制 CPU 对中断源总的开放或禁止以及每个中断源是否允许中断。其格式如图 5-9 所示。2．中断优先寄存器 IP （ B8H ）IP 在特殊功能寄存器中，字节地址为 B8H ，位地址分别是 B8H～ BFH， IP 用来锁存各中断源优先级的控制位，其格式如图 5-10 所示。

0 I NT ：关 中断0

1 I NT ：开 中断0

0 T ：关 中断1 T ：开 中断0

0

1 T ：开 中断0 T ：关 中断

0 I NT ：关 中断1 I NT ：开 中断

1

1

1

1

0 T ：关 中断1 T ：开 中断2

2

1：开所有中断0：关所有中断

1：开串行口中断0：关串行口中断

位地址I E EA

AF ADET

ACES

ABET

AAEX

A9ET

A8EX00112

图 5-9 中断允许寄存器 IE

图 5-10 中断优先寄存器 IP

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5.2.4 5.2.4 中断响应过程中断响应过程单片机在每个机器周期的 S5P2 期间，顺序采样每个中断源， CPU 在下一个机器周期 S6 期间按优先级顺序查询中断标志，如查询到某个中断标志为 1 ，将在再下一个机器周期 S1 期间按优先级进行中断处理。中断得到响应后自动清除中断标志，由硬件将程序计数器 PC 内容压入堆栈保护，然后将对应的中断矢量装入程序计数器 PC ，使程序转向中断矢量地址单元中去执行相应的中断服务程序。

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下列任何一种情况存在中断申请将被封锁：

（ 1） CPU 正在执行一个同级或高一级的中断服务程序。（ 2 ）当前正在执行的那条指令还未执行完。（ 3 ） 当 前 正 在 执 行 的 指 令 是 RETI 或 对IE， IP 寄存器进行读 / 写指令，执行这些指令后至少再执行一条指令才会响应中断。

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5.3 定时 / 计数器及中断系统综合应用

【例 5.2】设 MCS-51 单片机系统时钟频率 ФCLK

为 6MHZ ，请编出利用定时 / 计数器 T0在 P1.0

引脚上产生周期为 2秒，占空比为 50% 的方波信号的程序

（ 1 ）主程序 任务： 1） T0 工作方式的设定： 选择方式 1 （ 16 位方式） （最大定时 131ms） 2 ）定时常数的设定： TC=216-100ms/2μs =15536=3CB0H

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即： TH0 应装 3CH， TL0 应装 B0H。3 ）中断管理： 允许 T0 中断，开放总中断 即： IE 应装 10000010B。 4 ）启动定时器 T0 ： SETBTR0

5 ）设置软件计数器初值：（如使用 R7） 即 R7 应装 0AH

6 ）动态停机： SJMP $

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主程序如下：MAIN：MOV TMOD， #01H ；设定 T0 为方式 1

MOV TH0， #3CH ；装入定时常数高 8 位MOV TL0， #0B0H ；装入定时常数低 8 位MOV IE， #82H ；开放 T0 中断SETB TR0 ；启动 T0

MOV R7， #0AH ；设置软件计数器SJMP $

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（ 2 ）中断服务程序任务： 1 ）恢复 T0 常数； 2 ）软件计数器减 1 ； 3 ）判断软件计数器是否为 0 。为 0 时，改变 P1.0状态，并恢复软件计数器初值；不为 0 时中断返回。

程序如下：TOINT： MOV TL0， #0B0H ；恢复定时常

数MOV TH0， #3CH ；DJNZ R7， NEXT

CPL P1.0

MOV R7， #0AH

NEXT： RETI

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完整程序如下：ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 000BH

AJMP TOINT

ORG 0030H

MAIN：MOV TMOD， #01H

MOV TH0， #3CH

MOV TL0， #0B0H

MOV IE， #82H

SETB TR0

MOV R7， #0AH

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SJMP $

TOINT： MOV TL0， #0B0H

MOV TH0， #3CH

DJNZ R7， NEXT

CPL P1.0

MOV R7， #0AH

NEXT： RETI

END

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定时 / 计数、中断到此结束

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