CPU外围功能单元与IO接口技术实用PPT学习教案.pptx

CPU的外围功能单元是计算机系统中的重要组成部分，其中包括了I/O接口技术和定时/计数器等模块。在80C51系列单片机中，这些功能被广泛应用于各种实时控制和数据处理任务。 80C51单片机包含了两个16位的定时/计数器T0和T1，而在80C52等更高级的型号中，增加了第三个16位定时器T2，以及一个8位定时器T3，通常用作看门狗功能。这些定时器/计数器具有高度的灵活性和实用性，能够执行定时操作或对外部事件进行计数，减轻了CPU的工作负担，同时也简化了系统的外围电路设计。 定时器/计数器的工作原理基于加1计数器。在计数模式下，每当外部输入一个脉冲，计数器就会增加1，直到计数器满溢出，产生中断标志，向CPU发送中断请求。80C51的8位计数器最大计数值为256，13位计数器为8192，16位计数器则可以达到65536。对于外部脉冲计数，80C51会在每个机器周期的S5P2阶段采样输入，只有当检测到前一个周期为高电平，后一个周期为低电平时，计数器才会增加1。由于这个过程需要两个机器周期，因此最高计数频率为系统时钟频率的1/24，同时要求输入脉冲的最小间隔不少于两个机器周期，且电平宽度至少维持一个机器周期。 在定时模式下，计数器不再依赖外部脉冲，而是使用内部晶振作为脉冲源。通过预设计数值，可以计算出从启动计数到计满溢出所需的精确时间，即定时时间。对于16位计数器，最大定时时间为2^16个脉冲周期，可以根据晶体振荡器的频率计算定时时间。例如，对于12MHz的晶振，最大定时时间为65.536ms，而6MHz晶振的最大定时时间为131ms。设定定时时间时，需要根据所需定时长度和晶振频率计算计数器的初值。 80C51的定时器/计数器T0和T1由TH0、TL0及TH1、TL1两个8位寄存器组成，形成16位计数器。由于它们不能被位寻址，因此必须通过两条独立的指令分别读写16位数据。例如，如果需要设置一个初值为64536的16位计数器，对应十六进制值为0FC18H。 在实际应用中，开发者需要根据系统需求选择合适的定时器/计数器工作模式，并正确设置计数器初值，以实现精确的定时或计数功能。这通常涉及到对寄存器的配置，如TCON中的控制位，以及对中断服务程序的设计。通过掌握这些基本知识，工程师可以有效地利用80C51的定时/计数器功能，实现各种复杂的实时控制任务。