51單片機(jī)寄存器的應(yīng)用解析

標(biāo)準(zhǔn)的 51 單片機(jī)內(nèi)部有 T0 和 T1 這兩個(gè)定時(shí)器，T 就是 Timer 的縮寫(xiě)，現(xiàn)在很多 51 系列單片機(jī)還會(huì)增加額外的定時(shí)器，在這里我們先講定時(shí)器 0 和 1。前邊提到過(guò)，對(duì)于單片機(jī)的每一個(gè)功能模塊，都是由它的 SFR，也就是特殊功能寄存器來(lái)控制。與定時(shí)器有關(guān)的特殊功能寄存器，有以下幾個(gè)，大家不需要去記憶這些寄存器的名字和作用，你只要大概知道就行，用的時(shí)候，隨時(shí)可以查手冊(cè)，找到每個(gè)寄存器的名字和每個(gè)寄存器所起到的作用。

清零有兩種方式：

軟件清零，或者進(jìn)入定時(shí)器中斷時(shí)硬件清零。6TR1定時(shí)器1運(yùn)行控制位。軟件置位/清零來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)/停止定時(shí)器。5TF0定時(shí)器0溢出標(biāo)志。一旦定時(shí)器0發(fā)生溢出時(shí)硬件置1。清零有兩種方式：

軟件清零，或者進(jìn)入定時(shí)器中斷時(shí)硬件清零。4TR0定時(shí)器0運(yùn)行控制位。軟件置位/清零來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)/停止定時(shí)器。3IE1外部中斷部分，與定時(shí)器無(wú)關(guān)，暫且不看。2IT11IE00IT0

大家注意在表 5-3 中的描述中，只要寫(xiě)到硬件置 1 或者清 0 的，就是指一旦符合條件，單片機(jī)將自動(dòng)完成的動(dòng)作，只要寫(xiě)軟件置 1 或者清 0 的，是指我們必須用程序去完成這個(gè)動(dòng)作，后續(xù)遇到此類(lèi)描述就不再另做說(shuō)明了。

對(duì)于 TCON 這個(gè) SFR，其中有 TF1、TR1、TF0、TR0 這 4 位需要我們理解清楚，它們分別對(duì)應(yīng)于 T1 和 T0，我們以定時(shí)器 1 為例講解，那么定時(shí)器 0 同理。先看 TR1，當(dāng)我們程序中寫(xiě) TR1 = 1 以后，定時(shí)器值就會(huì)每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期自動(dòng)加 1，當(dāng)我們程序中寫(xiě) TR1 = 0以后，定時(shí)器就會(huì)停止加 1，其值會(huì)保持不變化。TF1，這個(gè)是一個(gè)標(biāo)志位，他的作用是告訴我們定時(shí)器溢出了。比如我們的定時(shí)器設(shè)置成 16 位的模式，那么每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，TL1加 1 一次，當(dāng) TL1 加到 255 后，再加 1，TL1 變成 0，TH1 會(huì)加 1 一次，如此一直加到 TH1和 TL1 都是 255（即 TH1 和 TL1 組成的 16 位整型數(shù)為 65535）以后，再加 1 一次，就會(huì)溢出了，TH1 和 TL1 同時(shí)都變?yōu)?0，只要一溢出，TF1 馬上自動(dòng)變成 1，告訴我們定時(shí)器溢出了，僅僅是提供給我們一個(gè)信號(hào)，讓我們知道定時(shí)器溢出了，它不會(huì)對(duì)定時(shí)器是否繼續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生任何影響。

本節(jié)開(kāi)頭我們就提到了定時(shí)器有多種工作模式，工作模式的選擇就由 TMOD 來(lái)控制，TMOD 的位分配和描述見(jiàn)表 5-4 到 5-6 所示，TMOD 的位功能如表 5-5 所示。

TMOD——定時(shí)器模式寄存器的位分配（地址 0x89、不可位尋址）位76543210符號(hào)GATE

（T1）C/T

（T1）M1

（T1）M0

（T1）GATE

（T0）C/T

（T0）M1

（T0）M0

（T0）復(fù)位值00000000

TMOD——定時(shí)器模式寄存器的位描述符號(hào)描述T1/T0在表5-5中，標(biāo)T1的表示控制定時(shí)器1的位，標(biāo)T0的表示控制定時(shí)器0

的位。GATE該位被置1時(shí)為門(mén)控位。僅當(dāng)？INTx？腳為高并且？TRx？控制位被置1時(shí)使能

定時(shí)器？x？，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)該位被清0時(shí)，只要？TRx？位被置1，定時(shí)

器x就使能開(kāi)始計(jì)時(shí)，不受到單片機(jī)引腳？INTx？外部信號(hào)的干擾，常用來(lái)測(cè)

量外部信號(hào)脈沖寬度。這是定時(shí)器一個(gè)額外功能，本節(jié)課暫不介紹。C/T定時(shí)器或計(jì)數(shù)器選擇位。該位被清零時(shí)用作定時(shí)器功能（內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘），

被置1用作計(jì)數(shù)器功能。

TMOD——定時(shí)器模式寄存器 M1/M0 工作模式M1M0工作模式描述000兼容8048單片機(jī)的13位定時(shí)器，THn的8位和TLn的5位組

成一個(gè)13位定時(shí)器。011THn和TLn組成一個(gè)16位的定時(shí)器。1028位自動(dòng)重裝模式，定時(shí)器溢出后THn重裝到TLn中。113禁用定時(shí)器1，定時(shí)器0變成2個(gè)8位定時(shí)器。

可能你已經(jīng)注意到了，表 5-2 的 TCON 最后標(biāo)注了“可位尋址”，而表 5-4 的 TMOD 標(biāo)注的是“不可位尋址”。意思就是說(shuō)：比如 TCON 有一個(gè)位叫 TR1，我們可以在程序中直接進(jìn)行 TR1 = 1 這樣的操作。但對(duì) TMOD 里的位比如（T1）M1 = 1 這樣的操作就是錯(cuò)誤的。我們要操作就必須一次操作這整個(gè)字節(jié)，也就是必須一次性對(duì) TMOD 所有位操作，不能對(duì)其中某一位單獨(dú)進(jìn)行操作，那么我們能不能只修改其中的一位而不影響其它位的值呢？當(dāng)然可以，在后續(xù)課程中你就會(huì)學(xué)到方法的，現(xiàn)在就先不關(guān)心它了。

表 5-6 列出的就是定時(shí)器的 4 中工作模式，其中模式 0 是為了兼容老的 8048 系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在的 51 幾乎不會(huì)用到這種模式，而模式 3 根據(jù)我的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，它的功能用模式 2 完全可以取代，所以基本上也是不用的，那么我們就重點(diǎn)來(lái)學(xué)習(xí)模式 1 和模式 2。

模式 1，是 THn 和 TLn 組成了一個(gè) 16 位的定時(shí)器，計(jì)數(shù)范圍是 0～65535，溢出后，只要不對(duì) THn 和 TLn 重新賦值，則從 0 開(kāi)始計(jì)數(shù)。模式 2，是 8 位自動(dòng)重裝載模式，只有 TLn做加 1 計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍 0～255，THn 的值并不發(fā)生變化，而是保持原值，TLn 溢出后，TFn就直接置 1 了，并且 THn 原先的值直接賦給 TLn，然后 TLn 從新賦值的這個(gè)數(shù)字開(kāi)始計(jì)數(shù)。這個(gè)功能可以用來(lái)產(chǎn)生串口的通信波特率，我們講串口的時(shí)候要用到，本章節(jié)我們重點(diǎn)來(lái)學(xué)習(xí)模式 1。為了加深大家理解定時(shí)器的原理，我們來(lái)看一下他的模式 1 的電路示意圖 5-2。

圖 5-2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式 1 示意圖

我?guī)ьI(lǐng)大家一起來(lái)分析一遍這個(gè)示意圖，日后如果再遇到類(lèi)似的圖，大家就可以自己研究了。OSC 框表示時(shí)鐘頻率，因?yàn)?1 個(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)時(shí)鐘周期，所以那個(gè) d 就等于 12。下邊 GATE 右邊的那個(gè)門(mén)是一個(gè)非門(mén)電路，再右側(cè)是一個(gè)或門(mén)，再往右是一個(gè)與門(mén)電路，大家可以對(duì)照一下 5-1 節(jié)的內(nèi)容。

圖上可以看出來(lái)，下邊部分電路是控制了上邊部分，那我們先來(lái)看下邊是如何控制的，我們以定時(shí)器 0 為例。

1） TR0 和下邊或門(mén)電路的結(jié)果要進(jìn)行與運(yùn)算，TR0 如果是 0 的話，與運(yùn)算完了肯定是 0，所以如果要讓定時(shí)器工作，那么 TR0 就必須置 1。

2） 這里的與門(mén)結(jié)果要想得到 1，那么前面的或門(mén)出來(lái)的結(jié)果必須也得是 1 才行。在 GATE位為 1 的情況下，經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)變成 0，或門(mén)電路結(jié)果要想是 1 的話，那 INT0 即 P3.2 引腳必須是 1 的情況下，這個(gè)時(shí)候定時(shí)器才會(huì)工作，而 INT0 引腳是 0 的情況下，定時(shí)器不工作，這就是 GATE 位的作用。

3） 當(dāng) GATE 位為 0 的時(shí)候，經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)會(huì)變成 1，那么不管 INT0 引腳是什么電平，經(jīng)過(guò)或門(mén)電路后都肯定是 1，定時(shí)器就會(huì)工作。

4） 要想讓定時(shí)器工作，就是自動(dòng)加 1，從圖上看有兩種方式，第一種方式是那個(gè)開(kāi)關(guān)打到上邊的箭頭，就是 C/T = 0 的時(shí)候，一個(gè)機(jī)器周期 TL 就會(huì)加 1 一次，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到下邊的箭頭，即 C/T =1 的時(shí)候，T0 引腳即 P3.4 引腳來(lái)一個(gè)脈沖，TL 就加 1 一次，這也就是計(jì)數(shù)器功能。