原创 5

 2007-11-21 21:13  3373 5 5 分类: MCU/ 嵌入式

摘自“中原孔海洋”
MCS-51系列单片机内部有两个定时器/计数器T0、T1，它们都具有两种工作模式（定时器和计数器）以及四种工作方式（方式0、1、2、3）。
定时器/计数器T0由特殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1由特殊功能寄存器TH1和TL1构成。除此之外，与定时器/计数器有关的特殊功能寄存器还有工作方式控制寄存器TMOD和控制寄存器TCON。关于它们的详细内容和具体应用请参阅相关参考文献，此处不做探讨。
由于定时器/计数器T0与T1用法几乎完全相同，所以下面的例子中我们将全部使用T0。而且定时器/计数器方式0和方式3较少使用，因此我们也将主要仿真说明其方式1和2的用法，另外我们还会给出一种其计数器的用法。
例1.定时器/计数器T0工作于定时器模式方式1，在P1.0端口产生周期为100ms的方波。
首先计算计数初值：周期为100ms，定时应为50ms（半个周期）。一个计算公式为：

计数初值=216-t×f/12其中t为定时时间（单位为s），f为单片机的时钟频率（单位为MHz）。
所以，计数初值为216-0.05×12M/12=15536=3CB0H。因此，TH0的初值应为3CH，TL0的初值应为B0H。
因此，此例的源代码如下图：

在MedWin中将源文件编辑完成以后，保存为汇编源文件并编译、汇编产生源代码（.HEX文件）。
下面我们在Proteus中设计电路，此例电路也比较简单，只需在AT89C51单片机的P1.0口连上一个示波器来观察产生的相应波形就可以了。选择示波器时要注意首先在前面的文章“我的毕业论文（三）：Proteus软件的基本用法”中第一个图：Proteus界面里面的区域⑤点击按钮

选择虚拟仪器模式，然后在区域③中选择“OSCILLOSCOPE”（示波器）。
完成的电路图如下图所示：

构建好电路图以后，下面就可以为单片机添加程序代码（.HEX文件）了。双击单片机图标，添加上面的源文件所生成的程序代码，添加好以后，接着就可以进行下面的仿真。点击运行按钮，系统就运行了起来，我们可以适当调整示波器面板上的按钮来使波形最有利于我们观察。调整好以后，系统产生的波形效果如下图所示：

如果你的Proteus版本是7.0以前的版本，那么你的示波器和波形效果可能与图中略有不同，但并不影响仿真效果；如果是最新版本，则应该完全相同。
从图中我们能够看出，波形的周期为100ms，这与我们设定的目标相一致；而其幅值则近似为5V。
例2.设计一个延时程序，延时500ms。为了能够清晰地看到延时效果，我们设计在P1.0口连接一个LED发光二极管，使其使用该延时程序每500ms闪烁一次。
通常情况下，为了简便，人们会使用软件延时，即通过执行一段没有意义的程序来达到延时的目的。但那样做会浪费系统资源，使得系统在延时过程中不能响应任何外部或内部事件。所以，人们对其做了改进，而通过定时器/计数器定时来进行延时。
由于方式2定时时间过短（12MHz下最大250μs左右），所以，此处我们仍然选用方式1。但方式1在12MHz下的最大定时时间也只有60多ms，仍然不能满足延时要求。所以，延时程序需要软硬件协作。即我们可以这样去做，通过硬件T0延时50ms，然后设置一个计数器，当计数器计到10时，我们延时的目标就达到了。
源程序如下图：（计数器初值计算与上例相同）

将上面的源文件保存为汇编文件，然后进行编译/汇编，并生产源代码装入内存在MedWin中仿真运行看延时效果（可以通过指令单步执行“lcall dly500”一句观察指令执行时间，则实际执行时间就是延时时间）。结果发现，实际执行中该延时程序比我们的要求多延时了87μs，这是因为延时程序中还插入了其他指令（比如设置T0模式等），所以我们的延时程序不是十分精确，实际应用中我们可以通过调整T0初值来稍作调整，但此处对延时要求并不精确，所以我们就不再做调整了。
下面我们可以在Proteus中构建电路来观察我们的延时效果。电路图十分简单，如下图所示：

注意LED的阴阳极不要接反，图中的限流电阻在模拟时可以略去，但如果添加上的话，最好阻值不要设置的过大，以免LED发光太弱，影响观察效果。
设置好电路图以及各元器件的属性以后，我们就可以点击仿真按钮来观察效果了。可以看到，LED按照大约0.5s的周期开始闪烁。
例3.定时器/计数器的计数功能。本例使用T1对外部脉冲进行计数，每计数一次，与P1口相连的8个LED发光二极管的亮灯个数和位置就按照它们的顺序所表示的BCD码（亮灯代表1，灭灯为0）做加法。比如开始为29（00101001），计数一次以后，对应的数字变为30（00110000）。这里我们用按键来模拟外部脉冲，每按一次，表示产生一个脉冲。
显然，根据要求，我们可以使T1工作于计数器方式2，而且我们可以设置其初值为FF，这样，外部产生一个脉冲，T1检查到就会发生中断，然后我们在中断子程序中按要求进行处理。
其源程序如下图所示：

将上面在MedWin中编辑好的源文件保存为汇编文件，然后进行编译/汇编，并产生相应的源代码（.HEX文件）。注意因为Proteus仿真电路的按键为理想按键，所以程序设计时并没有考虑按键的抖动，但在实际应用中应该注意，否则将可能实现不了预期目的。另外，本例为了仿真的方便，设置T1计数器的初值为FFH,实际应用中可以灵活地根据相关要求进行改动。
然后我们根据题中要求设计电路。设计好的电路图如下图所示：

设计电路图时要注意因为本电路图中需要较多的限流电阻（如果添加的话），所以在绘制电路图时考虑用排阻来进行代替。图中RP1就是一个8×的排阻。Proteus中提供了几种排阻，你可以使用关键词“respack”进行查找。
设计好电路图，我们就可以将上面汇编源文件产生的源代码装入单片机，然后进行仿真。仿真时使用鼠标点击按键，你可以看到LED按照BCD码加法的规律进行变化。仿真中的一个画面可以从上图中看到。

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