在微机原理与应用领域,定时器和计数器是实现定时任务和事件计数的重要硬件资源。特别是在51系列单片机中,这两种功能模块的应用尤为广泛。在实际的嵌入式系统设计中,定时器和计数器扮演着至关重要的角色,它们能够帮助系统实现定时控制、事件计数、时间测量、中断服务等功能。
在本次讲授的第三十二讲中,我们将重点探讨定时器-计数器在实际应用中的配置和编程方法。以51系列单片机的定时器T1为例,深入理解其在模式1下的应用。定时器T1作为一种计数器,可以通过编程实现对外部信号的计数,并且在达到预设的计数次数后产生中断请求。这一点在例6-10中得到了体现,它描述了如何利用T1的中断功能,在接收1000个外部信号后触发CPU执行特定的数据读取操作。
在编程实践中,设置定时器T1为模式1计数器方式是通过TMOD寄存器完成的。这里需要特别注意的是,TMOD寄存器是专门用于控制定时器模式的寄存器,它不仅决定了定时器的工作模式,还包括了定时器的启动、停止控制等功能。当定时器配置完成后,接下来需要设置合适的计数器初值。本例中初值设定为FC18H,其目的是为了在计数器计数1000次后达到溢出状态,从而触发中断。
而中断服务子程序的设计也是实现该功能的关键所在。在中断发生后,程序需要首先保存现场信息,即保存当前CPU状态,然后重新加载计数器初值,接着读取外部数据存储器2300H单元的内容,并将其存入内部数据存储器的40H单元。整个过程展示了定时器在数据处理和控制流程中的应用。
例6-13则提供了一个相对复杂的场景,要求结合定时器T0和T1实现特定的波形输出和信号处理任务。在这一实例中,当P3.4引脚检测到负脉冲信号时,T0产生中断,并通过定时中断产生周期为500μs的定时信号。这一过程中,T1作为方式1计数器模式,捕捉外部信号的负脉冲,而T0则负责产生定时中断。通过编程实现T1的初值计算,确保能够在中断服务程序中翻转P1.0引脚的状态,从而生成周期为1ms的方波。
在例6-14中,我们看到如何利用两个定时器的组合来实现更长时间的定时任务。其中一个定时器以CTC(Clear Timer on Compare Match)方式工作在模式1,产生周期为t1的方波信号。另一个定时器也设置为模式1,对前者的方波信号进行计数,通过计数达到预定次数来实现更长的定时。这种组合方式充分利用了定时器的计数功能,使得定时器在长时间范围内也能保持准确的定时能力。
例6-15通过定时器T0和T1的组合使用,实现了每隔4秒将数据从2000H单元传输到30H单元的定时任务。其中,T0设定为模式1产生50ms定时,而T1则配置为模式2计数模式,通过计数T0产生的方波信号来达到4秒间隔的定时效果。这一应用再次证明了定时器和计数器在精确时间控制中的有效性。
定时器和计数器在51系列单片机中的应用极为丰富和灵活。它们可以被设置成不同的工作模式,通过精确的初值计算和恰当的中断处理,能够实现包括但不限于定时中断、周期信号输出、长时间定时任务和数据传输等多种功能。掌握这些定时器和计数器的编程技巧,对于设计出性能稳定、反应灵敏的嵌入式系统至关重要。通过以上的例子,我们认识到了合理配置定时器和计数器在解决实际问题中的重要性。