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单片微型计算机原理与接口技术

变时；若EXF2置1，但不会发生重装载或捕获操作。这时，T2EX可以作为一个附加的外部中断源。

例如，把外部中断请求信号2连到80C51．单片机的T1引脚上，定时器／计数器T1设为计数器的方式2，即8位自动重装载方式，时间常数设为满刻度值FFH。外部中断2的服务程序人口地址存放在T1的中断矢量区中。其初始化程序段如下： ORG 0000H AJMP MAIN

ORG 001BH ；T1中断矢量作为外部中断2的中断矢量使用 LJMP INT2 ORG 0030H

MAIN： MOV TMOD，#60H ；设定时器／计数器T1为计数器方式2 MOV TLI．，#0FFH ；置T1计数常数 MOV THI，#0FFH

SETB EA ；开中断 SETB TRI． ；启动计数

INT2： …… ；外部中断2的中断服务程序 RETI

【5一11】请简述80C51单片机的中断与子程序调用的异同点，并举例加以说明。 【答】中断与子程序调用的相似点如下：

·都是中断当前正在执行的程序，转去执行子程序或中断服务子程序。 ·都是由硬件自动把断点地址压入堆栈，然后通过软件完成现场保护。

·执行完子程序或中断服务子程序后，都要通过软件完成现场恢复，并通过执行返回指令，重新返回到断点处，继续执行程序。

·两者都可以实现嵌套，如中断嵌套和子程序嵌套。 中断与子程序调用的不同点如下：

·中断请求信号可以由外部设备发出，是随机的，比如故障产生的中断请求、按键中断等；子程序调用却是由软件编排好的。

·中断响应后由固定的矢量地址转入中断服务程序；子程序地址由软件设定。 ·中断响应是受控的，其响应时间会受一些因素影响；子程序响应时间是固定的。

第6章 【单片机的定时器／计数器原理及应用】 思考与练习题解析

【6-1】80C51单片机内部设有几个定时器／计数器?简述各种工作方式的特点。

【答】80C51单片机内部设有2个16位定时器／计数器TO和T1。定时器／计数器有4种工作方式，其特点如下： ．

①方式O是13位定时器／计数器。由THx高8位(作计数器)和TLx的低5位(32分频的定标器)构成，TLx的低5位溢出时，向THx进位；THx溢出时，硬件置位TFx(可用于软件查询)，并可以申请定时器中断。

②方式1是16位定时器／计数器。TLx的低8位溢出时向THx进位，THx溢出时，硬 件置位TFx(可用于软件查询)，并可以申请定时器中断。

③方式2是定时常数自动重装载的8位定时器／计数器。TLx作为8位计数寄存器， THx作为8位计数常数寄存器。当TLx计数溢出时，一方面将TFx置位，并申请中断；另一

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方面将THx的内容自动重新装入TLx中，继续计数。由于重新装入不影响THx的内容，所以可以多次连续再装入。方式2对定时控制特别有用。 ．

④方式3只适用于TO，T0被拆成两个独立的8位计数器TLO和TH0。TLO做8位计 数器，它占用了T0的GATE、INTO、启动／停止控制位TRO、TO引脚(P3.4)以及计数溢出标志位TF0和TO的中断矢量(地址为000BH)等TH0只能做8位定时器用，因为此时的外部引脚T0已为定时器／计数器TLO所占用。这时它占用了定时器／计数器T1的启动／停止控制位TRl、计数溢出标志位TFl．及T1中断矢量(地址为001BH)。

T0设为方式3后，定时器／计数器T1只可选方式O、1或2。由于此时计数溢出标志位TFI．及T1中断矢量(地址为001BH)已被TH0所占用，所以T1仅能作为波特率发生器或其他不用中断的地方。 ．

【6—2】定时器／计数器做定时器使用时，定时时间与哪些因素有关?定时器／计数器做计数器使用时，外界输入计数频率最高为多少?

【答】定时器／计数器做定时器用时，定时器的定时时间与系统的振荡频率^sc，计数器的 长度(如8位、13位或16位等)和定时初始值等有关。定时器／计数器做计数器用时，通过引脚T0(P3.4)和Tl(P3.5)对外部信号进行计数，由于检测一个1到O的跳变需要两个机器周期，故计数脉冲频率不能高于振荡脉冲频率的1／24。

【6-3】当定时器／计数器T0设为方式3后，对定时器／计数器T1如何控制?

【答】当定时器／计数器T0设为方式3后，定时器／计数器T1．只可选方式O、1或2。由于此时T1的计数溢出标志位TFl及T1中断矢量(地址为001BH)已被THO所占用，所以定时器／计数器T1仅能作为波特率发生器或用于其他不用中断的地方。T1用作串行口波特率发生器时，它的计数输出直接去串行口，只需设置好工作方式，串行口波特率发生器自动开始运行。若要T1停止工作，只需向T1送一个设T1为工作方式3的控制字即可。 【6-4】门控位GATE可使用于什么场合?请举例加以说明。

【答】当设门控位GATE=1时，由外部中断引脚INT0和TR0、INTl和TRl．共同来启动

定时器。当TR0置位时，INT0引脚为高电平才能启动定时器TO；当TRl置位时，INTl脚为高电平才能启动定时器T1。由此可测得INT0和INTl引脚上输入脉冲的高电平持续时间，继而可测得INT0和INT1引脚上输入脉冲的低电平持续时间，从而测出INT0和INTl引脚上输入脉冲的周期、频率和占空比等。

【6-5】定时器／计数器T2有哪几种工作方式?分别举例说明。

【答】T2有3种工作方式：捕获方式、自动重装载方式和波特率发生器方式，由T2CON 中有关位决定。

① 捕获方式是指在一定条件下，自动将计数器TH2和TL2的数据读人捕获寄存器 RCAP2H和RCAP2L中，即TH2和TL2内容的捕获是通过捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L来实现的。

捕获操作发生于下述两种情况下：

·定时器2的寄存器TH2和TL2溢出时，打开重装载三态缓冲器，把TH2和TL2的内容自动读人到捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L中。

·当EXEN2=1且T2EX(P1.1)端的信号有负跳变时，将发生捕获操作。

②自动重装载方式是指在一定条件下，自动地将捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L的数 据装入计数器TH2和TL2中。一般说来，捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L在这里起预置 计数初值的功能。

重装载操作发生于下述两种情况下：

·定时器／计数器T2的寄存器TH2和TL2溢出时，打开重装载三态缓冲器，把捕获寄存器RCAP2H和RCAP2L的内容自动装载到TH2和TL2中。

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·当EXEN2=1且T2EX(P1.1)端的信号有负跳变时，将发生重装载操作。

② 波特率发生器方式是指T2溢出脉冲用做串行口的时钟，在T2CON中，RCLK选择串

行通信接收波特率发生器，TCLK选择发送波特率发生器，因此，发送和接收的波特率可以不同。

【6—6】监视定时器T3功能是什么?它与定时器／计数器TO、T1有哪些区别?

【答】T3俗称“看门狗\，它的作用是强迫单片机进入复位状态，使之从硬件或软件故障中 解脱出来。

在实际应用中，由于现场的各种干扰或者程序设计错误，可能使单片机的程序进入了“死 循环\或\程序区\如表格数据区)之后，在一段设定的时间内，假如用户程序没有重装监视 定时器T3，则监视电路将产生一个系统复位信号，强迫单片机退出“死循环\或“非程序区”，重新进行“冷启动”或“热启动”。

在程序正常运行时，需要不断地对T3进行“喂狗”，当由于干扰而没能及时“喂狗\，则强迫单片机进入复位状态，从而退出非正常运行状态。“喂狗”的时间间隔就是允许的失控时间。T3的定时溢出表示出现非正常状态，而TO和T1的定时溢出是正常状态。 【6—7】如何计算计数和定时工作方式时的定时常数?请以方式O为例说明。

【答】80C51．单片机的定时器／计数器本质上都是计数器，定时方式是对内部机器周期进 行计数，计数方式是对80C51单片机的引脚TO或T1上输入的下跳变脉冲进行计数。由于计数器是加1(向上)计数的，所以预先置人的计数常数TC应为补码。 计数公式如下：

定时方式 定时时间=(2 N一TC)×机器周期 计数方式 计数次数=2 N—TC 对于定时器／计数器TO和T1： 在方式0下， N=13，213=8192

机器周期=12*振荡器周期

【6—8】用8OC51单片机的定时器／计数器如何测量脉冲的周期、频率和占空比?若时钟频率为6 MHz，那么允许测量的最大脉冲宽度是多少?

【答】欲测量的脉冲应接至80C51单片机的引脚T0或T1上，利用门控信号GATE位启 动定时器，对INT0或INT1脚上输入的脉冲的高电平进行测量，从而测出脉宽。

当GATE位设为1，并设定时器／计数器的启动位TR0或TRl为1，这时定时器／计数器的定时完全取决于INT0和INT1引脚上信号的电平，仅当INT0和INT1引脚电平为1时，定时器才工作。换个角度来看，定时器实际记录的时间就是INT0和INT1引脚上高电平的持续时间。脉冲反相后送INT0或INT1引脚上可测得脉冲低电平持续时间，二者之和即为脉冲周期，脉冲周期倒数为脉冲频率，脉冲高电平与总周期之比是占空比。 当时钟频率为6 MHz时，机器周期为2μs。

采用查询方式时，方式1的最大允许被测脉冲宽度为 65536 X 2μ s=131072μ s=131.072 ms

采用中断方式时，方式1的最大允许被测脉冲宽度为 最大允许被测脉冲宽度=131.072 ms／次×中断次数

【6—9】使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法，实现较长时间的定时? ’ 【答】当需要较长时间的定时情况下，可以采用定时中断的方式，在定时器中断服务程序中对中断次数进行计数，则定时时间一定时×中断次数。若设定为100 ms产生定时中断，当 定时中断次数达到100次时，定时为100 ms／次X 1 00次=10 s。 【6—10】如何在运行中对定时器／计数器进行\飞读\ 【答】80C51单片机可以随时读出计数寄存器TLx和THx(x为O或1)中的值，称为“飞读”，

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用于实时显示计数值等。但在读取时应注意由于分时读取TLx和TH x而带来的特殊性。假如先读TLx，后读THx，由于这时定时器／计数器还在运行，在读THx之前刚好发生TLx溢出向THx进位的情况，这样读得的TLx值就不正确了。同样，先读THx，后读TLx时也可能产生这种错误。

一种解决办法是：先读THx，后读TLx，再重读TH x，若二次读得的THx值是一样的，则可以确定读人的数据是正确的；若两次读得的THx值不一致，则必须重读。 【6—11】请编程实现8OC51单片机产生频率为100．kHz等宽矩形波(定时器／ 计数器TO，方式O，定时器中断)，假定单片机的晶振频率为12 MHz。加上必要的伪指令，并对源程序加以注释。

【答】100 kHz等宽矩形波，周期为10s，定时周期为5s，机器周期为1 s。

计算：TC=213一(1 2 X 106 X 5 X 106)÷12=8187=1FFBH 方式0：定时常数TCH=FFH，TCL=1BH。 · 程序如下： ORG 0000H

0000 0130 AJMP MAIN

ORG 000BH 定时器T0中断矢量 000B 0141 AJMP INTER‘ ORG 0030H

0030 758900 MAIN：MOV TMOD，#00H ；写控制字，设TO为定时器，方式O 0033 758CFF MOV TH0，#OFFH ；写定时常数，定时为5μ 0036 7 58AIB MOV TL0，#IBH

0039 D28c SETB TR0 ；开启定时器T0

003B D2A9 SETB ET0 ；开定时器T0中断 ’ 003D D2AF SETB EA ；开中断

003F 013F AJMP $ ；中断等待 ‘ 定时器T0中断 ‘

0041 758CFF INTER： MOV TH0，#0FFH ；重写定时常数 0044 758AIB MOV TL0，#IBH

0047 B290 CPL P1．0 ；P1口作为输出端，P1.0变反输出 0049 32 RETI ；中断返回 END

【6-12】采用中断方法设计8OC51单片机的秒、分脉冲发生器。要求采用定时器／计数器T1的方式1编程，实现P1.0每秒钟产生一个机器周期的正脉冲，P1.1每分钟产生一个机器周期的正脉冲。加上必要的伪指令，并对源程序加以注释。晶振频率为12 MHz。

【答】机器周期为1μs，定时器采用方式1时，最长定时时间仅为65 ms。需要采用定时×溢出次数=所需定时。如定时设为10 ms，则定时溢出中断100次时，为定时1 S。 计算：10 ms=(2 M—TC)×1μs，TC=55536=D8F0 H 程序如下： ORG 0000H

0000 013 0 AJMP MAIN ORG 001BH

001B 0149 AJMP INTER ORG 0030H

0030 758910 MAIN： MOV TMOD，#1 0H ；设控制字，T1为定时器方式1

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0033 758DD8 MOV THI，#0D8H ；i 0 ms定时初始值 0036 758BF0 MOV TLI，#0FOH

0039 7F3C MOV R7，#60 ；定时1分计数器 003B 7864 MOV R0，#1 00 ；定时1 S计数器 003D D28E SETB TRI ；开启定时器T1

003F D2AB SETB ETI ；开定时器T1中断 0041 D2AF SETB EA ；开中断 0043 C29 0 CLR P1.0 ；初始值 0045 C29 1 CLR P1.1

0047 0147 AJMP $ ；定时中断等待 定时10ms中断服务程序 ．

0049 758DD8 INTER：MOV THI，#0D8H

004C 758BF0 MOV TLI，#0FOH ；重置10ms定时常数 004F D80A DJNZ． RO，REP

0051 B290 CPL P1．0 ；1 s定时到，P1.0取反输出 0053 7864 MOV R0，#1 00

0055 DF04 DJNZ R7，REP ；若R7不为0，则中断返回 ， 0057 B291 CPL P1.1 ；1分定时到，则P1.1取反输出 0059 7F3C MOV R7，#60 ；循环值 005B 32 REP：RETI

【6—1 3】80C51单。片机的定时器／计数器T0以定时方法在P3.1引脚上周期为400μs，占空比为9:1的矩形脉冲，以定时工作方式2编程实现。加上必要的伪指令，并对源程序加以注释。fosc=6 M H z。

【答】矩形脉冲高电平时间为3 6 0μs，低电平时间为40μs。机器周期为2μs。 计算：40μs定时，40μs=(28一TC)×2μs，TC=ECH 360μs定时，360μs=(28一TC)×2μs，TC=4CH 采用查询法编程： ORG 0000H

0000 013 0 AJMP MAIN ORG 0030H

0030 758902 MAIN： MOV TMOD，#02H ；定时器T0以方式2定时 0033 758CEC MOV TH0，#0ECH ；定时40μs 0036 758AEC MOV TL0，#0ECH

0039 C2BI CLR P3.1 ；P3.1初始值

003B D28C SETB TR0 ． ；开启定时器TO 003D C2BI LOOP： CLR P3.1

003F 108D02 JBC TF0，REP ；查询40μs定时到，则转 0042 013D AJP LOOP

0044 D2BI REP： SETB P3．1 ；P3．1输出高电平360 μs 0046 7F09 MOV R7，#09H ；定时40 μs X 9=360 μs

0048 108D02 LOOPl：JBC TF0，REPI ；查询高电平360μs定时到，则转 004B 0148 AJMP LOOPl

004D DFF9 REPI：DJNZ R7，LOOPl

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