MCS-51守时/计数器

MCS-51单片机内部的守时/计数器的结构如图1所示，守时器T0特性功用存放器TL0（低8位）和TH0（高8位）构成，守时器T1由特性功用存放器TL1（低8位）和TH1（高8位）构成。特别功用存放器TMOD操控守时存放器的作业办法，TCON则用于操控守时器T0和T1的发动和中止计数，一起办理守时器T0和T1的溢出标志等。程序开端时需对TL0、TH0、TL1和TH1进行初始化编程，以界说它们的作业办法和操控T0和T1的计数。

TMOD和TCON这两个特别功用存放器的格局拜见下表：

[1].守时/计数器的办法操控字TMOD，字节地址为89H，其格局如表1：

[2].守时器操控积存器TCON，字节地址为88H，位地址为88H—8FH，其格局如表2：

TMOD和TCON各位的含义和用处咱们将鄙人面的章节中予以介绍，需求留意的是，TCON的D0—D3位与中止有关，咱们会在中止的内容中加以阐明，MCS-51的守时/计数器共有四种作业办法，咱们逐一进行评论。

作业办法0

守时/计数器0的作业办法0电路逻辑结构见图2（守时/计数器1与其完全一致），作业办法0是13位计数结构的作业办法，其计数器由TH的悉数8位和TL的低5位构成，TL的高3位没有运用。当=0时，多路开关接通振动脉冲的12分频输出，13位计数器以次进行计数。这便是守时作业办法。当=1时，多路开关接通计数引脚（To），外部计数脉冲由银南脚To输入。当计数脉冲发生负跳变时，计数器加1，这便是咱们常称的计数作业办法。

咱们评论门控位GATA的功用，GATA位的状况决议守时器运转操控取决于TR0的一个条件仍是TR0和INT0引脚这两个条件。当GATA=1时，由于GATA信号封闭了与门，使引脚INT0信号无效。而这时分假设TR0=1，则接通模仿开关，使计数器进行加法计数，即守时/计数作业。而TR0=0，则断开模仿开关，中止计数，守时/计数不能作业。

当GATA=0时，与门的输出端由TR0和INT0电平的状况确认，此刻假设TR0=1，INT0=1与门输出为1，答应守时/计数器计数，在这种状况下，运转操控由TR0和INT0两个条件一起操控，TR0是确认守时/计数器的运转操控位，由软件置位或清“0”。

如上所述，TF0是守时/计数器的溢出状况标志，溢出时由硬件置位，TF0溢出中止被CPU呼应时，转入中止时硬件清“0”，TF0也可由程序查询和清“0”。

在作业办法下，计数器的计数值规模是：

1—8192（213）

当为守时作业办法时，守时时刻的计算公式为：

（213—计数初值）╳晶振周期╳12

或（213—计数初值）╳机器周期

其时刻单位与晶振周期或机器周期相同。

假设单片机的晶振选为6.000MHz，则最小守时时刻为：

[213—（213—1）]╳1/6╳10-6╳12=2╳10-6(s)=2(us)

(213—0)╳1/6╳10-6╳12=16384╳10-6(s)=16384(us)。

作业办法1

当M1，M0=01时，守时/计数器处于作业办法1，此刻，守时/及数器的等效电路如图3所示，仍以守时器0为例，守时器1与之完全相同。

在作业办法1下，计数器的计数值规模是：

1—65536（216）

当为守时作业办法1时，守时时刻的计算公式为：

（216—计数初值）╳晶振周期╳12

或（216—计数初值）╳机器周期

其时刻单位与晶振周期或机器周期相同。

假设单片机的晶振选为6.000MHz，则最小守时时刻为：

[213—（216—1）]╳1/6╳10-6╳12=2╳10-6(s)=2(us)

(216—0)╳1/6╳10-6╳12=131072╳10-6(s)=131072(us)。

当M1M0=10时,守时/计数器处于作业办法2.此刻守时器的等效电阻如图4所示.咱们仍是以守时/计数器0为例,守时/计数器1与之完全一致。

程序初始化时，给TL0和TH0一起赋以初值，当TL0计数溢出时，置位TF0的一起把预置存放器TH0中的初值加载给TL0，TL0从头计数。如此重复，这样省去了程序不断需给计数器赋值的费事，并且计数准确度也提高了。但这种办法也有其晦气的一面，便是这样一来的计数结构只要8位，计数值有限，最大只能到255。所以这种作业办法很适合于那些重复计数的运用场合。例如咱们能够经过这样的计数办法发生中止，然后发生一个固定频率的脉冲。也能够当作串行数据通讯的波特率发送器运用。

作业办法3

当M1M0=11时，守时/计数器处于作业办法3，此刻，守时/及数器的等效电路如图3所示，仍以守时器0为例，值得留意的是，在作业办法3方法下，守时/计数器1的作业办法与之不同，下面咱们别离评论。

假设守时/计数器0作业于作业办法3，那么守时/计数器1的作业办法就不行避免遭到必定的约束，由于自己的一些操控位已被守时/计数器借用，只能作业在办法0、办法1或办法2下，等效电路拜见图6

对初学者来说，中止这个概念比较笼统，其实单片机的处理体系与人的一般思想有着许多异曲同工之妙，咱们举个很恰当的比如，在日常日子和作业中有许多相似的状况。假设你正在上班，例如是编译材料，这时侯电话铃响了，你在书本上做个记号（以记下你现在正编译到某某页），然后与对方通电话，而此刻刚好有客人到访，你先停下通电话，与客人说几句话，叫客人稍侯，然后回头持续通完电话，再与客人说话。说话完毕，送走客人，持续你的材料编译作业。

这便是日常日子和作业中的中止现象，相似的状况还有许多，从编译材料到接电话是第一次中止，通电话的进程中引有客人到访，这是第2次中止，即在中止的进程中又呈现第2次中止，这便是咱们常说的中止嵌套。处理完第二个中止使命后，回头处理第一个中止，第一个中止完结后，再持续你原先的首要作业。

为什么会呈现这样的中止呢？道理很简略，人非三头六臂，人只要一个脑袋，在一种特定的时刻内，或许会面临着两、三乃至更多的使命。但一个人又不或许在同一时刻去完结多样使命，因而你只能采剖析使命的轻重缓急，选用中止的办法穿插去完结它们。那么这种状况关于单片机中的中央处理器也是如此，单片机中CPU只要一个，但在同一时刻内或许会面临着处理许多使命的状况，如运转主程序、数据的输入和输出，守时/和计数时刻已到要处理、或许还有一些外部的更重要的中止恳求（如超温超压）要先处理。此刻也得象人的思想相同停下某相同（或几样）作业先去完结一些紧急使命的中止办法。

这样的相同处理办法上升到计算机理论，便是一个资源面临多项使命的处理办法，由于资源有限，面临多项使命一起要处理时，就会呈现资源竞赛的现象。中止技能便是为了处理资源竞赛的一个可行的办法，选用中止技能可使多项使命同享一个资源，所以有些文献也称中止技能是一种资源同享技能。

[2].中止处理流程

CPU呼应中止恳求后，就当即转入履行中止服务程序。不同的中止源、不同的中止要求或许有不同的中止处理办法，但它们的处理流程一般都如下所述。

现场维护和现场康复

中止是在履行其它使命的进程中转去履行暂时的使命，为了在履行完中止服务程序后，回头履行原先的程序时，知道程序本来在何处打断的，各有关存放器的内容怎么，就有必要在转入履行中止服务程序前，将这些内容和状况进行备份——即维护现场。就象文章最初举的比如，在看书时，电话玲响需传去接电话时，有必要在书本上做个记号，以便在接完电话后回来看书时，知道从哪些内容持续往下看。计算机的中止处理办法也如此，中止开端前需将个有关存放器的内容压入仓库进行保存，以便在康复本来程序时运用。

中止服务程序完结后，持续履行原先的程序，就需把保存的现场内容从仓库中弹出，康复积存器和存储单元的原有内容，这便是现场康复。

假设在履行中止服务时不是按上述办法进行现场维护和康复现场，就会是程序运转紊乱，程序跑飞，天然使单片机不能正常作业。

中止翻开和中止封闭

在中止处理进行进程中，或许又有新的中止恳求到来，这儿规则，现场维护和现场康复的操作是不答应打扰的，不然维护和康复的进程就或许使数据犯错，为此在进行现场维护和现场康复的进程中，有必要封闭总中止，屏蔽其它一切的中止，待这个操作完结后再翻开总中止，以便完成中止嵌套。

中止服务程序

已然有中止发生，就必定有其详细的需履行的使命，中止服务程序便是履行中止处理的详细内容，一般以子程序的方法呈现，一切的中止都要转去履行中止服务程序，进行中止服务。

中止回来

履行完中止服务程序后，必定要回来，中止回来便是被程序运转从中止服务程序转回到原作业程序上来。在MCS-51单片机中，中止回来是经过一条专门的指令完成的，天然这条指令是中止服务程序的最终一条指令。

[3].MCS-51的中止源

8051有5个中止源，它们是两个外中止INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、两个片内守时/计数器溢出中止TF0和TF1，一个是片内串行口中止TI或RI，这几个中止源由TCON和SCON两个特别功用存放器进行操控。

在前一节，咱们已对TCON的操控位进行了阐明，现在持续对它的中止操控有关的位进行议论。TCON存放器的结构如下：

·IT1:外部中止1类型操控位，经过软件设置或清楚，用于操控外中止的触发信号类型。IT1=1，边缘触发。IT=0是电平触发。

·IE0:外部边缘触发中止0恳求标志，其功用和操作相似于IE1。

·IT0:外部中止0类型操控位，经过软件设置或清楚，用于操控外中止的触发信号类型。其功用和操作相似于IE1。

SCON是串行口操控存放器，字节地址为98H，SCON的低二位是串行口的发送和接纳中止标志，其格局如下：

·RI:串行口接纳中止标志.若串行口接纳器答应接纳,并以办法0作业,每逢接纳到8位数据时,RI被置1,若以办法1、2、3办法作业，当接纳到半个中止位时，TI被置1，当串行口一办法2或3办法作业，且当SM2=1时，仅当接纳到第9位数据RB8为1后，一起还要在接纳到半个中止位时，RI被置1。RI为1表明串行口接纳器正向CPU请求中止。相同RI标志绘声绘色由用户的软件清“0”。

关于中止操控，在上一节中咱们现已对TCON和SCON进行了剖析，其实它们两个存放器也是中止的操控存放器，担任对中止的部分功用进行操控。咱们这儿议论的是其他两个操控存放器IE和IP。

MCS-51的对中止的敞开和屏蔽是由中止答应存放器IE操控来完成的，IE的结构格局如下。

·EA:中止总操控位，EA=1，CPU敞开中止。EA=0，CPU制止一切中止。

·ES:串行口中止操控位，ES=1答应串行口中止，ES=0，屏蔽串行口中止。

·ET1:守时/计数器T1中止操控位。ET1=1，答应T1中止，ET1=0，制止T1中止。

·EX1:外中止1中止操控位，EX1=1，答应外中止1中止，EX1=0，制止外中止1中止。

·ET0:守时/计数器T0中止操控位。ET1=1，答应T0中止，ET1=0，制止T0中止。

·EX0:外中止0中止操控位，EX1=1，答应外中止0中止，EX1=0，制止外中止0中止。

MCS-51有两个中止优先级，即高优先级和低优先级，每个中止源都可设置为高或低中止优先级。假设有一低优先级的中止正在履行，那么高优先级的中止呈现中止恳求时，CPU则会呼应这个高有限级的中止，也即高优先级的中止能够打断低优先级的中止。而若CPU正在处理一个高优先级的中止，此刻，就算是有低优先级的中止宣布中止恳求，CPU也不会理睬这个中止，而是持续履行正在履行的中止服务程序，一直到程序完毕，履行最终一条回来指令，回来主程序然后再履行一条指令后才会呼应新的中止恳求。

为了完成上述功用，MCS-51的中止体系有两个不行寻址的优先级状况触发器，一个指出CPU是否在履行高优先级中止服务程序，另一个指出CPU是否正在履行低优先级的中止服务程序，这两个中止触发器的1状况别离屏蔽一切中止请求和同一级其他其他中止请求，此外，MCS-51还有一个请求优先级存放IP，IP的格局如下，字节地址是B8H。

·PT1:守时器1优先级操控位。PT1=1，声明守时器1为高优先级中止，PT1=0界说守时器1为低优先级中止。

·PX1:外中止1优先级操控位。PT1=1，声明外中止1为高优先级中止，PX1=0界说外中止1为低优先级中止。

·PT0:守时器0优先级操控位。PT1=1，声明守时器0为高优先级中止，PT1=0界说守时器0为低优先级中止。

·PX0:外中止0优先级操控位。PT1=1，声明外中止0为高优先级中止，PX1=0界说外中止0为低优先级中止。

[5].中止的呼应

MCS-51CPU在每一个机器周期次序查看每一个中止源，在机器周期的S6按优先级处理一切被激活的中止恳求，此刻，假设CPU没有正在处理更高或相同优先级的中止，或许现在的机器周期不是所履行指令的最终一个机器周期，或许CPU不是正在履行RETI指令或拜访IE和IP的指令（由于按MCS-51中止体系的特性规则，在履行完这些指令之后，还要在持续履行一条指令，才会呼应中止），CPU鄙人一个机器周期呼应激活了的第一流中止恳求。

中止呼应的首要内容便是由硬件主动生成一条长调用LCALL addr16指令，这儿的addr16便是程序存储器中相应的中止区进口地址，这些中止源的服务程序进口地址如下：

值得一提的是，各中止区只要8个单元，一般状况下（除非中止程序十分简略），都不或许装置下一个完好的中止服务程序。因而，一般是在这些进口地址区放置一条无条件搬运指令，使程序按搬运的实践地址去履行真实的中止服务程序。