第5章 答案 单片机

第五章复习思考题答案

一、 基础题

1.B

2.A

3.B

4.C

5.B

6.C

7.B

8.A

9.A 10.C 二、 思考题与编程题

1. 简述MCS-51单片机的定时器/计数器的结构和工作原理。

答：MCS-51单片机的定时器/计数器的结构：MCS-51单片机有2个定时器/计数器，被称为定时器/计数器T0和定时器/计数器T1。定时器/计数器T0的计数器由2个8位的特殊功能寄存器TL0和TH0构成；定时器/计数器T1的计数器由特殊功能寄存器TL1和TH1构成，T0和T1有多种工作方式，由定时器/计数器方式寄存器TMOD 设置。T0和T1的启动和停止由定时器/计数器控制寄存器TCON 控制。

工作原理：

定时器/计数器工作在计数模式时，计数器对外部脉冲进行计数，脉冲信号发生1到0负跳变，计数器自动加1；

定时器/计数器工作在定时模式时，计数脉冲信号来自单片机的内部，每个机器周期产生一个计数脉冲，计数器自动加1，也就是每个机器周期计数器加1。

计数器计满后，再计一次，计数器溢出，溢出标志被置1。 2. MCS-51单片机的定时器/计数器T0中有哪几种工作方式？作为计数器和定时器使用时，它们的计数信号有什么不同？其最大计数和定时时间分别是多少？

答：T0有4种工作方式，方式0：13位定时器/计数器，方式1：16位定时器/计数器，方式2：8位常数自动装入的定时器/计数器，方式3：2个8位的定时器/计数器

作为计数器，计数信号由外部脉冲提供，作为定时器，计数信号由单片机内部提供； 计数模式时，方式0的最大计数次数为8192，方式1的最大计数次数为65536，方式2和方式3的最大计数次数为256。

设单片机的机器周期为最大定时为，定时模式时，方式0的最大定时为8192M T ，方式1的最大定时为65536M T ，方式2和方式3的最大定时为256M T 。

3. 设置工作方式寄存器TMOD 时，GATE 位对定时器/计数器的工作有什么影响？定时器/计数器工作在方式2时，与其他几种方式有什么区别？当设置为方式3时，定时器/计数器T1将如何工作？

答：当GATE=0时，只要TR0被置1时，定时器/计数器T0启动开始计数。 当GATE=1时，定时器/计数器T0启动受INT0引脚的外部信号控制。只有当TR0被置1，且INT0引脚输入信号为高电平时，定时器/计数器T0才开始计数。

定时器/计数器工作在方式2时，与其他几种方式的区别在于当计数器TL0溢出时，TF0被置1，同时把TH0的内容装载到TL0，计数器便以该值为初始值重新开始计数，而其他几种方式计数器将清零。

当设置为方式3时，定时器/计数器T1将停止工作。

4.用内部定时方法产生10kHz 的等宽脉冲并从P1.1输出，设晶振频率为12MHz 。 等宽方波的高、低电平的持续时间相同。10kHz 的等宽方波脉冲信号的周期为0.1ms ，因此，只需在P1.1引脚输出持续时间为50μs 的高低电平交替变化的信号即可，则定时时

间应为=d t 50μs 。用方式0实现。 （1）计算计数初始值

因为系统的晶振频率为12MHz ，则机器周期。设计数初始值为X ：

81421502213M d 13=-=-

=T t X

转换为二进制数得=X 1111000001100B 。取X 的高8位赋给TH0，

X 的低5位赋给TL0，则（TH0）=11110000B ＝0F0H ，（TL0）=00001100B=0CH ，TL0的高3位默认为0。 （2）设置工作方式

方式0：M1M0=00，定时器模式：0T C/=，计数器启动不受外部控制：GATE=0，因此，TMOD 的内容为00H 。

（3）采用查询方式的程序设计如下：

MOV T MOD ，#00H

MOV T H0，#0F0H MOV T L0，#0CH ；设置计数器初始值 SETB TR0 ；启动定时器/计数器

LOOP:

JBC TF0，OVFLOW

；查询计数溢出

AJMP

LOOP

OVFLOW: MOV T H0，#0F0H ；重新设置计数初值 MOV T L0，#0CH CPL P 1.0

AJMP LOOP

；重复循环 （4）采用中断方式的程序设计如下：

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP P_T0 ORG 0030H MAIN:

MOV SP, #60H ；开辟栈区

MOV TMOD, #00000000B ；设置工作方式0和定时器模式

MOV TH0，#0F0H MOV TL0，#0CH

；设置计数器初始值 SETB TR0

；计数器启动

SETB EA SETB ET0 HERE:

AJMP HERE ；模拟执行一段较长的主处理程序

；中断处理程序：

P_T0： PUSH ACC ；保护现场

PUSH

PSW

MOV T H0，#0F0H

MOV T L0，#0CH ；设置计数器初始值 CPL P 1.0

；产生方波

POP PSW POP ACC

RETI

5．用定时器/计数器T1计数，每计1000个脉冲，从P1.1输出一个100ms 单脉冲。

程序框图见图5.1

MAIN: MOV TMOD,#01000000B ;设置工作方式0和计数器模式

MOV TH1,#11100000B ;设置计数初始值高8位

MOV TH1,#00011000B ;设置计数初始值低5位

SETB TR1 ;启动计数器

CNTING: JBC TF1,OK ;检测是否溢出，溢出，清标志 SJMP CNTING ;等待，计数 OK: SETB P1.1 ;脉冲开始输出 ACALL DL100MS ;脉冲保持100ms CLR P1.1 ;脉冲结束

RET

;延时100ms 子程序，晶振频率为12MHz DL100MS:MOV R7,#100 DL1MS: M OV R6,#200 DL: NOP NOP NOP DJNZ R6,DL DJNZ R7,DL1MS

RET

6. 一批数据存放在外部RAM 以data 单元开始数据区，数据长度为100个，要求以50ms 的间隔从外部RAM 读取一个字节的数据，然后从P1口输出，设晶振频率为6MHz 。要求定时用以下方式实现：（1）一个定时器；（2）两个定时器串联。

（1）一个定时器实现，程序流程图见图5.2 MAIN:

MOV R0, #100

; 数据长度

MOV DPTR,#8000H

;外部数据存储首地址

MOV TMOD, #00010000B ;工作方式1和定时器模式 MOV TH1, #10011110B ;计数初始值高8位 MOV TL1, #01011000B ;计数初始值低8位 SETB TR1 ;定时器启动 CNTING: JBC TF1, OK

;检测是否溢出 SJMP CNTING ;

OK:

MOV TH1, #10011110B

;重新装入计数常数值 MOV TL1, #01011000B MOVX A,@DPTR

;取外部数据

图5.1 题5 程序流程图

?5.2 ?6(1)????

MOV P1,A ;输出外部数据

INC DPTR ;改变地址，指向下个数据

DJNZ R0,CNTING ;判断数据取完否，否则跳转

CLR TR1 ;关定时器/计数器

RET

（2）两个定时器串联

MAIN: MOV R0, #100 ;数据长度

MOV DPTR,#8000H ;外部数据存储首地址

MOV TMOD, #00010001B ;工作方式1和定时器模式

D1: MOV TH1, #11001111B ;设置计数初始值高8位

MOV TL1,#00101100B ;设置计数初始值低8位

SETB TR1 ;定时器启动T1

CNTING1:JBC TF1, D0 ;检测是否溢出

SJMP CNTING1

D0: MOV TH0, #11001111B ;设置定时初始值高8位

MOV TL0, #00101100B ;设置定时初始值低8位

CLR TR1

SETB TR0 ;定时器启动T0

CNTING0:JBC TF0, OK ;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志

SJMP CNTING0

OK: MOV TH1, #11001111B ;设置计数初始值高8位

MOV TL1,#00101100B ;设置计数初始值低8位

SETB TR1 ;定时器启动T1

CLR TR0

MOVX A,@DPTR ;取外部数据

MOV P1,A ;输出外部数据

INC DPTR ;改变地址，指向下个数据

DJNZ R0,D1 ;判断数据取完否，否则跳转

CLR TR1

CLR TR0

RET

7. 一个声光报警器如图5.19所示。当设备运行正常时，Em为高电平，绿色指示灯L1亮；当设备运行不正常时，Em为低电平，绿色指示灯L1灭，要求声光报警，红色指示灯L2闪烁、报警器持续鸣响。当Em再次为高电平时，报警解除，恢复为正常状态。闪烁定时间隔为200ms，单片机的晶振频率为12MHz。

程序流程框图见图5.3.

主程序：

ORG 0000H

STAR: AJMP MAIN

ORG 0003H ;外部事件0中断入口地址

AJMP ExtInt ;转到中断处理程序

ORG 0030H

MAIN: MOV SP,#70H ;设置堆栈区

CLR IT0 ;电平触发方式

SETB EX0 ;允许外部事件0中断源中断 SETB EA ;开放CPU 中断允许 CLR PX0 ;设置中断优先级， HERE: SETB P1.4

; 点亮L1 CLR P1.5 ;关闭L2 CLR P1.6

;关闭警报器 AJMP HERE

;模拟执行很长的程序

; 中断处理程序： ORG 0200H ExtInt: PUSH ACC ;入栈保护

PUSH

PSW

SETB P1.6 ;打开警报器

CLR P1.4

;

熄灭L1

MOV R0, #4 ;定时4次，每次50ms ，共200ms MOV TMOD, #00010000B ;工式1和定时器模式 MOV TH1, #00111100B ;设置定时初始值高8位 MOV TL1, #10110000B ;设置定时初始值低8位 SETB TR1 ;定时器启动 CNTING: JBC TF1, OK

;检测是否溢出

SJMP CNTING

OK:

MOV TH1, #00111100B ;重新装入计数常数值

MOV TL1, #10110000B DJNZ R0,CNTING ;200ms 到否，否怎跳转 CPL P1.5 ;取反，L2闪烁 POP P SW

;恢复现场 POP A CC RETI

;中断返回

8. 一个单片机应用系统要求每隔1秒检测一次P1.0的状态，如果所读的状态为1，

从单片机的内部RAM 的20H 单元提取控制信息并左移一次，从P2口的输出，如果所读的状态为0，则把提取的控制信息右移一次，从P2口的输出。假定晶振频率为12MHz 。

程序流程图如图5.4所示。

MAIN:

MOV R0, #20;

MOV TMOD, #00010000B ;设置为工作方式1和定时器模式 MOV TH1, #00111100B ;设置定时初始值高8位 MOV TL1, #10110000B ;设置定时初始值低8位 SETB TR1 ;定时器启动 CNTING: JBC TF1, OK ;检测是否溢出 SJMP CNTING OK: MOV TH1, #00111100B

;重新装入计数常数值

MOV TL1, #10110000B DJNZ R0,CNTING MOV C,P1.0

(2)??????????5.3 ?7?????

MOV A,20H JC LESS RR A MOV P2,A RET LESS: RL A MOV P2,A RET

9. 航标灯控制器如图5.20所示，夜晚航标灯自动启动，以亮2s 灭2s 的方式指示航

向，白天航标灯自动熄灭。以定时方式实现上述要求，系统晶振频率为6MHz 。

程序流程框图见图5.5。 主程序：

ORG 0000H STAR: AJMP MAIN

ORG 0003H ;外部事件0中断入口地址 AJMP ExtInt ;转到中断处理程序 ORG 0030H

MAIN: MOV SP,#70H ;设置堆栈区 CLR IT0 ;电平触发方式

SETB EX0 ;允许外部事件0中断源中断 SETB EA ;开放CPU 中断允许 HERE: CLR P1.7 ; 熄灭导航灯 AJMP HERE ;模拟执行很长的程序 ;中断处理程序： ORG 0200H

ExtInt: PUSH ACC ;入栈保护 PUSH PSW MOV R0, #20

主程序流程图

中断处理程序流程图

图5.5 题9程序流程图

MOV TMOD, #00010000B ;设置为工作方式1和定时器模式 MOV TH1, #00111100B ;设置定时初始值高8位 MOV TL1, #10110000B ;设置定时初始值低8位 SETB TR1 ;定时器启动 CNTING: JBC TF1, OK ;检测是否溢出 SJMP CNTING OK:

MOV TH1, #00111100B ;重新装入计数常数值

MOV TL1, #10110000B DJNZ R0,CNTING ;定时够2s 否，否则跳转 CPL P1.7 ;取反，使L1闪烁

POP P SW

;恢复现场

POP A CC

RETI ;中断返回

10. 晶振频率为6MHz 的MCS-51单片机系统，使用定时器T0

以定时方法，在P1.0输出周期为 400μs ，占空比为90%的矩形波。

程序流程框图见图5.6。

MAIN:

MOV R0, #9 ;设置占空比为90%

MOV TMOD, #00010000B ;设置为工作方式1和定时器模式 MOV TH1, #11111111B ;设置定时初始值高8位 MOV TL1, #11101100B ;设置定时初始值低8位 SETB TR1 ;定时器启动

CNTING: JBC TF1, OK ;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志 SJMP CNTING

OK: MOV TH1, #11111111B ;重新装入计数常数值 MOV TL1, #11101100B SETB P1.0 MOV R0, #9

CNTING1:JBC TF1, OK1 ;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志 SJMP CNTING1

OK1: MOV TH1, #11111111B ;重新装入计数常数值 MOV TL1, #11101100B DJNZ R0,CNTING1 CLR P1.0 SJMP CNTING

11. 用单片机的定时器/计数器对外部事件计数，每计数1000个

脉冲定时器/计数器转为定时模式，定时100μs 后，再转为计数方式，如此循环不止。设晶振频率为12MHz 。

程序流程框图见图5.7。

MAIN: MOV TMOD, #01000000B ;T1设置为工作方式0和计数器模式 MOV TH1,#11100000B ;设置计数初始值高8位 MOV TH1,#00011000B

;设置计数初始值低5位

5.10题程序框图

5.11题程序框图

图5.6 题10程序流程图

图5.7 题11程序流程图

SETB TR1 ;计数器启动

CNTING:JBC TF1, OK ;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志 SJMP CNTING

OK: MOV TMOD, #00000000B ;T1设置为工作方式0和定时器模式 MOV TH1, #11111100B ;设置定时初始值高8位 MOV TL1, #00011100B ;设置定时初始值低5位 SETB TR1 ;定时器启动

CNTING1:JBC TF1, OK1 ;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志 SJMP CNTING1

OK1: RET

12. 转速是每分钟多少转。应用系统用光电码盘为传感器测量电动机转速，它与电动机输出轴相连，电动机每转1圈，光电码盘输出256个脉冲。设计程序实现转速测量,设晶振频率为12MHz 。 解题思路参考例题5.10，电路图见图5.8。

每按动一次开关K ，测量一次方波信号)(t x 的频率，使得定时器/计数器工作在受0INT 引脚输入信号电平控制的计数方式，通过单片机定时产生持续时间为1秒的0INT 引脚高电平输入信号。用T0统计被测信号)(t x 的负跳变次数，T1实现定时在

0INT 引脚输出所需脉宽为1秒的高电平信号。1秒定时采用例5.9的方法二实现。当1秒定

时时间到时，立即关闭定时器/计数器，转速等于计数器内容乘以60。

（1）定时器/计数器工作方式的设定

由以上分析可知，T0为受外部控制的计数模式，工作方式设置为方式1。T1为定时模式，为了实现50ms 的定时，它的工作方式设置为方式1，且启停不受外部控制，TMOD 设置为 00011101B ，即1DH

（2）计数初始值的计算

T0从0开始计数，则（TH0）＝00H ，（TL0）＝ 00H ，当T0溢出时，计数65536次，则转速为：当前计数器（TH0）（TL0）的内容乘以60。

T1需要基本定时50ms ，溢出20次后实现1秒的定时。则计数初始值计算如下：

15536

1

10502T 21316

M d 16

=?-=-=t X

因此，3CB0H 1=X 。

（3）采用查询方法实现的程序如下

; 定义区

TIM_CNT EQU 31H FLAG EQU 20H.0 ERROR EQU 20H.1

; 程序

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH LJMP P_T1

图5.8题12 测量原理

ORG 0030H

MAIN: MOV SP, #60H

SETB P1.2 ;设置P1.2为输入

INT端）为输入SETB P3.2 ;设置P3.2（0

WAIT: JB P1.2, WAIT

NEXT: MOV TH0, #00

MOV TL0, #00

MOV TH1, #3CH

MOV TL1, #0B0H

MOV TIM_CNT, #20

MOV TMOD, #1DH

SETB EA

SETB ET1

SETB TR1

SETB TR0

CLR FLAG

CLR ERROR

INT端为高电平

CLR P1.0 ；0

COUNT: JBC TF0, F_OVER

JB FLAG, T_OVER

SJMP COUNT

//===================================

F_OVER: SETB ERROR ;溢出，计数出错

调用出错处理程序

//==========================

T_OVER: MOV A,TL0 ;计算转速，结果存入R4,R5两个单元中，高位在前 MOV B,#60

MUL AB

MOV R6,A

MOV R5,B

MOV A,TH0

MOV B,#60

MUL AB

ADD A,R5

MOV R5,A

MOV A,#00

ADDC A,B

MOV R4,A

DIS: 调用显示子程序;显示转速

JB P1.2, DIS

LJMP NEXT

;T1中断处理程序

P_T1: PUSH ACC

PUSH PSW

MOV TH1, #3CH

MOV TL1, #0B0H

DJNZ TIM_CNT, CONT

INT端为低电平

SETB P1.0 ；1s定时到, 0

SETB FLAG

CLR TR1

CONT: POP PSW

POP ACC

RETI

13. 单片机应用系统的晶振频率为12MHz，请用定时器/计数器输出占空比可变的方波实现PWM调速。设方波的频率为100Hz，占空比在1%~99%之间可调。

方波的频率为100Hz，则其周期为10ms，把10ms分成100份，每份为0.1ms即为定时时间。采用方式2实现。则初始常数为256-100/1μs=156

MAIN: ;占空比存入SETVALUE，取值范围为1-99.表示1%-99% MOV TMOD, #00100000B ;设置为工作方式1和定时模式

MOV TH1, #156 ;设置计数初始值高8位

MOV TL1, #156 ;设置计数初始值低5位

SETB TR1 ;定时器启动

OK2: SETB P1.0

MOV A, SETVALUE

CNTING: JBC TF1, OK ;检测是否溢出

SJMP CNTING

OK: DEC A

JNZ CNTING

CLR P1.0

MOV A,#100

SUBB A, SETVALUE

CNTING1:JBC TF1, OK1 ;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志

SJMP CNTING1

OK1: DEC A

JNZ CNTING1

SJMP OK2

14. 采用定时器/计数器设计一个计时器，最大计时不大于100小时，用3个内部RAM 单元Hour、Minute和Second存储时、分和秒，压缩BCD格式存储,设晶振频率为12MHz。MAIN: MOV HOUR,#00

MOV Minute,#00

MOV Second,#00

MOV TMOD, #00010000B ;设置为工作方式1和定时器模式

MOV TH1, #00111100B ;设置定时初始值高8位，50ms定时

MOV TL1, #10110000B ;设置定时初始值低8位

SETB TR1 ;定时器启动

CONVERT:MOV R4, #20;

CNTING: JBC TF1, OK ;检测是否溢出

SJMP CNTING

OK: MOV TH1, #00111100B ;重新装入计数常数值

MOV TL1, #10110000B

DJNZ R4,CNTING ;是否定时1s，否则跳转

MOV A, Second; ；取秒位数值

ADD A,#01; ；秒加一

DA A

MOV Second,A

CJNE Second,#01100000B,CONVERT; 秒位是否等于60，否则跳转 MOV Second,#00000000B ;秒清零

MOV A, Minute;

ADD A,#01; ；分钟加一

DA A;

MOV Minute,A;

CJNE Minute,#01100000B,CONVERT;分钟位是否等于60，否则跳转 MOV Minute,#00000000B ;分钟清零

MOV A, HOUR

ADD A,#01; ;小时加一

DA A;

MOV HOUR,A

SJMP CONVERT