基于AT89S51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的研究與分析

汪曉晨

摘要：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在日常生活和工業(yè)控制中，使用非常頻繁。其通過(guò)引腳輸出方波、矩形波等常見波形，多用于控制系統(tǒng)中，以實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行定時(shí)檢查，或作為串行數(shù)據(jù)通信的波特率發(fā)生器使用。本文分析了定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的異同，并概況了3種定時(shí)的常用方法，利用AT89S51定時(shí)器來(lái)編寫程序的步驟和技巧，進(jìn)行了重點(diǎn)歸納總結(jié)，希望對(duì)初學(xué)者有所幫助。

關(guān)鍵詞：AT89S51 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 方法

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）11-0104-01

定時(shí)/計(jì)數(shù)器是AT89S51單片機(jī)中重要的組成部分，在很多應(yīng)用系統(tǒng)中都會(huì)使用。定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以通過(guò)引腳輸出方波、矩形波等常見波形，這是非常普遍的一個(gè)用途；可以在控制系統(tǒng)中作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行定時(shí)檢查；還可以利用定時(shí)器T1作為串行數(shù)據(jù)通信的波特率發(fā)生器使用。

1 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的異同

AT89S51單片機(jī)的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器T0、T1，在本質(zhì)上都是屬于加1計(jì)數(shù)器，在作為定時(shí)器使用時(shí)，預(yù)先要通過(guò)公式定時(shí)器初值=得出，其中i與定時(shí)器所在的工作方式有關(guān)，方式0：i=13；方式1：i=16；方式2：i=8；方式3：i=8。t表示定時(shí)時(shí)間，T表示一個(gè)機(jī)器周期時(shí)間。在作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，也需要預(yù)先通過(guò)公式計(jì)算計(jì)數(shù)器初值=，其中i的含義和定時(shí)器的表示一致，L為計(jì)數(shù)器的長(zhǎng)度。不同之處主要體現(xiàn)在加1計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖的來(lái)源不同，作為定時(shí)器使用時(shí)，是對(duì)片內(nèi)的機(jī)器周期進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，即經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，定時(shí)器的初值要自動(dòng)加1；作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，是對(duì)外部脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，即采集到P3.4引腳、P3.5引腳的下降沿信號(hào)，采集到引腳的一個(gè)下降沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器初值自動(dòng)加1。在概況兩者的區(qū)別時(shí)，可以簡(jiǎn)要說(shuō)為“片內(nèi)定時(shí)片外計(jì)數(shù)，定時(shí)是時(shí)間，計(jì)數(shù)是個(gè)數(shù)”，這樣方便記憶。

2 常用定時(shí)方法探討

2.1 軟件定時(shí)法

軟件定時(shí)的方法是通過(guò)編寫一段延時(shí)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常我們使用英文的DELAY來(lái)作為一段延時(shí)子程序的標(biāo)號(hào)。延時(shí)子程序里的指令通常由賦值指令MOV和循環(huán)轉(zhuǎn)移指令DJNZ組成，這兩類指令的出現(xiàn)次數(shù)要相同，賦值指令的作用是給循環(huán)轉(zhuǎn)移指令的循環(huán)次數(shù)賦值，循環(huán)轉(zhuǎn)移指令一般出現(xiàn)1-3次。這種方法是一種短時(shí)間的定時(shí)方法，定時(shí)時(shí)間需要拼湊得到，需要占用CPU的時(shí)間。軟件定時(shí)法主要使用在發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮?xí)r，相鄰兩個(gè)二極管點(diǎn)亮中間的時(shí)間間隔可以調(diào)用延時(shí)子程序?qū)崿F(xiàn)。

2.2 可編程定時(shí)器8253

可編程定時(shí)器8253是8086微機(jī)系統(tǒng)常用的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片，每個(gè)芯片內(nèi)有3個(gè)相互獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道；技術(shù)速率可以高達(dá)2MHz；每個(gè)通道有6種工作方式，可以通過(guò)軟件設(shè)置和修改；所有的輸入、輸出都與TTL兼容，這一性能覺得8253芯片既可以與8086連接，也可以與單片機(jī)AT89S51連接。

2.3 AT89S51的T0、T1

T0、T1都具有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的功能，兩者的主要區(qū)別在于：（1）T0有4種方式，方式0-方式3；T1有3種方式，方式0-方式2；（2）引腳不同T0（P3.4）、T1（P3.5）；（3）中斷入口地址不同，T0（000BH）、T1（001BH）；（4）中斷控制位不同T0（TF0、TR0）、T1（TF1、TR1）。

利用AT89S51單片機(jī)的T0或T1編寫定時(shí)器/計(jì)數(shù)器程序時(shí)，雖然應(yīng)用情況多種多樣，但有一個(gè)整體的規(guī)律可循。首先在編寫程序前的準(zhǔn)備工作是看清題目要求，常用的編程方法有兩種，一種是中斷法，另一種是查詢法。中斷法是指利用T0或T1定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)滿溢出時(shí)產(chǎn)生一次中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序的方法，如果題目要求輸出方波或矩形波等規(guī)律波形時(shí)，隱含的定時(shí)時(shí)間要實(shí)現(xiàn)多次，為此，在進(jìn)入中斷服務(wù)程序中，要重新給定時(shí)器賦初始值，為第2次、第3次等定時(shí)作準(zhǔn)備。中斷法必須在程序進(jìn)入中斷服務(wù)程序執(zhí)行前，先把中斷入口地址在程序中給出。查詢法是指T0或T1定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)滿溢出，是通過(guò)查詢中斷請(qǐng)求標(biāo)志位的高低電平來(lái)判斷任務(wù)是否完成。具體T0的請(qǐng)求標(biāo)志位TF0，T1的請(qǐng)求標(biāo)志位TF1，可以通過(guò)指令JB、JNB或JBC來(lái)實(shí)現(xiàn)，選擇一個(gè)合適的方法來(lái)編寫程序。

主程序的初始化工作的基本步驟如下：（1）確定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式，通過(guò)對(duì)TMOD寄存器寫入控制字實(shí)現(xiàn)；（2）給定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的高8位寄存器（TH0、TH1）和低8位寄存器（TL0、TL1）賦初值，這一步驟需要代入定時(shí)器初值計(jì)算公式、計(jì)數(shù)器初值計(jì)算公式得到。注意的是代入公式計(jì)算的值是十進(jìn)制數(shù)，需要將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，分別送給高8位和低8位寄存器中；（3）對(duì)中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器賦初值，這一步驟在中斷法中必須設(shè)定，在查詢法中可以省略；（4）對(duì)定時(shí)器控制寄存器賦初值，用來(lái)開啟定時(shí)器工作。

3 結(jié)語(yǔ)

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與我們的日常工作和生活息息相關(guān)，本文主要概況了單片機(jī)教材中常用的幾種定時(shí)方法，特別是用內(nèi)部T0和T1定時(shí)或計(jì)數(shù)，把兩者的區(qū)別和定時(shí)程序的初始化操作步驟進(jìn)行總結(jié)，希望對(duì)初學(xué)者有思想上的啟發(fā)作用。

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