单片机实验三报告定时计数器实验

南昌大学实验报告

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实验类型：?验证?综合■设计?创新实验日期：实验成绩：

实验三定时计数器实验

（一）实验目的

1.掌握单片机中断原理；

2.掌握定时器的初始化和定时模式编程。

（二）设计要求

1.采用定时器0/1做16位自动重装（方式0）,中断频率为1000HZ；

2.中断函数从取反输出500HZ方波信号；

3.如果由于频率问题实验现象无法观察，请在中断程序中想办法实现。

（三）实验原理

1.单片机定时/计数器（T0/T1）的结构和工作原理

IAP15W4K58S4单片机内部有5个16位的定时/计数器，即T0、T1、T2、T3和T4。T0、T1结构框图如下图（图一）所示，TL0、TH0是定时/计数器T0的低8位、高8位状态值，TL1、TH1是定时/计数器T1的低8位、高8位状态值。TMOD是T0、T1定时/计数器的工作方式寄存器，由它确定定时/计数器的工作方式和功能；TCON是TO、T1定时/计数器的控制寄存器，用于控制T0、T1的启动与停止以及记录T0、T1的计满溢出标志；AUXR称为辅助寄存器，其中T0x12、T1x12 用于设定T0、T1内部计数脉冲的分频系数。、分别为定时/计数器T0、T1的外部计数脉冲输入端。

T0、T1定时/计数器的核心电路是一个加1计数器，如下图（图二）所示。加1计数器的脉冲有两个来源：一个是外部脉冲源：T0、T1，另一个是系统的时钟信号。计数器对两个脉冲源之一进行输入计数，每输入一个脉冲，计数值加1，当计数到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数值回零，同时使计数器计满溢出标志位TF0或TF1置1，并向CPU发出中断请求。

(图一)

(图二)

定时功能：当脉冲源为系统时钟(等间隔脉冲序列)时，由于计数脉冲为一-时间基准，脉冲数乘以计数脉冲周期(系统周期或12倍系统周期)就是定时时间。即当系统时钟确定时，计数器的计数值就确定了时间。

计数功能：当脉冲源为单片机外部引脚的输入脉冲时，就是外部事件的计数器。如定时1计数器TO,在其对应的计数输入端TO 有一个负跳变时，TO计数器的状态值加1。外部输入信号的速率是不受限制的，但必须保证给出的电平在变化前至少被采样一次。

2.单片机定时/计数器（T0/T1）的控制

IAP15W4K58S4单片机内部定时/计数器(TO/T1) 的工作方式和控制由TMOD、TCON和AUXR 三个特殊功能寄存器进行管理。

TMOD:设置定时/计数器(TO/T1) 的工作方式与功能。

TCON:控制定时/计数器(TO/T1) 的启动与停止，并包含定时/计数器(TO/TI)的溢出标志位。

AUXR:设置定时计数脉冲的分频系数。

1）工作方式寄存器TMOD

TMOD为T0\T1的工作方式寄存器，其格式如下：

TMOD的低4位为T0的方式字段，高4位为T1的方式字段。他们的含义完全相同。M1/M0为T0/T1工作方式选择位，其定义如下图所示：

为功能选择位，0时为定时工作模式，1时为计数工作模式；GATE为门控位，当(GATE) =0时，软件控制位TRO或TR1置1即可启动定时1计数器;当(GATE)=1时，软件控制位TRO或TR1须置1，同时还须INT0或INT1引脚输入为高电平方可启动定时/计数器，即允许外部中断INT0、INT1输入引脚信号参与控制定时/计数器的启动与停止。

TMOD不能位寻址，只能用字节指令设置定时器工作方式，高4位定义T1，低4位定义T0。

复位时，TMOD所有位均置0。

2）定时/计数器控制寄存器TCON

TCON的作用是控制定时/计数器的启动与停止，记录定时/计数器的溢出标志以及外部中断的控制。定时/计数器控制字TCON的格式如下：

其中TF1为定时/计数器1溢出标志位，当定时/计数器1计满产生溢出时，由硬件自动置位TF1，在中断允许时，向CPU发出中断请求，中断响应后，由硬件自动清除TF1标志。也可通过查询TF1标志，来判断计满溢出时刻，查询结束后，用软件清除TF1标志；TR1为定时/计数器1运行控制位，由软件置1或清0来启动或关闭定时/计数器1。当(GATE)=0时，TR1置1即可启动定时/计数器1，当(GATE)=1时，TR1置1且INT1输入引脚信号为高电平时，方可启动定时/计数器1；TF0为定时/计数器0溢出标志位，其功能及操作情况同TF1；TR0为定时/计数器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。

3.单片机定时/计数器（T0/T1）的工作方式0

方式0是一个可自动重装初始值的16位定时/计数器，结构如下图所示，T0定时/计数器有两个隐含的寄存器RL_TH0、RL_TL0，用于保存16位定时/计数器的重装初始值，当TH0、TL0构成的16位计数器记满溢出时，RL_TH0、RL_TL0的值自动装入TH0、TL0中。RL_TH0与TH0共用同一个地址，RL_TL0与TL0共用同一个地址。当(TR0)=0时，TH0、TL0寄存器写入数据时,也会同时写入RL_TH0，RL_TL0寄存器中；当(TR0)=1时，对TH0、TL0写入数据时，只写入RL_TH0，RL_TL0寄存器中,而不会写入TH0、TL0寄存器中，这样不会影响T0的正常计数。对TH0、TL0寄存器读取数据时，读取的是TH0、TL0的状态值。

当T0工作在定时方式时，定时时间的计算公式如下：

定时时间=（2^16-T0定时器的初始值）×系统时钟周期×12^（1-T0×12）

（四）实验设备

硬件：PC机、USB数据传输线、STC单片机综合实验箱

软件：兼容51单片机的Keil uvision5集成开发环境、STC-ISP单片机烧录软件

（五）实验结果