2021年01月11日 | MCS-51单片机定时器和计数器的4种工作方式解析

MCS-51单片机含有2个定时器/计数器，具有4种工作方式。具有两种工作模式（计数器模式和定时器模式）

MCS-51单片机含有1个全双工串行口，具有4种工作方式。

TMOD-》定时器/计数器方式控制寄存器

TCON-》定时器/计数器控制寄存器

SMOD-》串行口波特率系数选择位

SCON-》串行口控制寄存器

SBUF -》串行口数据缓冲器

TH0 -》定时器/计数器0（高字节）

TL0 -》定时器/计数器0（低字节）

TH1 -》定时器/计数器1（高字节）

TL1 -》定时器/计数器1（低字节）

MCS-51单片机定时器和计数器的4种工作方式解析

一、定时器/计数器

定时器/计数器T0由特殊功能寄存器TH0、TL0构成

定时器/计数器T1由特殊功能寄存器TH1、TL1构成

特殊功能寄存器TMOD用于控制和确定 定时器/计数器 T0、T1的工作模式和工作方式。

特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。

工作方式控制寄存器TMOD

TMOD用于控制定时器/计数器的工作模式及工作方式，它的字节地址为89H。

D7 D6 D5D4|D3 D2 D1D0

GATE C/TM1M0 | GATE C/TM1M0

T1 | T0

8位分为2组，高4位控制T1，低4位控制T0。

GATE：门控制位。若GATE=0，定时器/计数器的运行不受外部输入引脚INT0或INT1的控制。

C/T：计数器模式和定时器模式的选择位。 C/T=0 为定时器模式。 C/T=1为计数器模式，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。

M1、M0位：4种工作方式选择位。

M1 M0 工作方式

0 0 方式0TLX（x=0，1）中低5位与THX的8位构成13位计数器

0 1 方式1TLX与THX构成16位计数器

1 0 方式2常数自动重装载的8位计数器，每当计数器TLX溢出时，THX中的内容装载到TLX

1 1 方式3仅适用于T0，分成2个8位计数器，T1停止计数

定时器/计数器控制寄存器TCONTCON的字节地址为88H

D7 D6 D5 D4D3 D2 D1D0

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

低4位与外部中断有关，高4位功能如下：

TF1:T1计数溢出标志位。当T1计数溢出时，由硬件置1，申请中断。进入中断服务程序后被硬件自动清0

TR1:T1计数运行控制位。由软件置1或清0.当GATE位（TMOD第7位）=0，TR1=1时允许T1计数。当TR1=0时禁止计数

TF0:T0计数溢出标志位。当T0计数溢出时，由硬件置1，申请中断。进入中断服务程序后被硬件自动清0

TR0:T0计数运行控制位。由软件置1或清0.当GATE位（TMOD第3位）=0，TR0=1时允许T0计数。当TR1=0时禁止计数

二、串行口

串行口有4种工作方式。波特率可用软件设置，由片内的定时器/计数器产生。

MCS-51单片机内部的串行口有2个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入，两个缓冲器共用一个字节地址（99H）。

控制MCS-51单片机串行口的控制寄存器共有两个：特殊功能寄存器SCON和PCON

串行口控制寄存器SCON（地址98H）

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1D0

SM0SM1SM2RENTB8RB8TI RI

SM0、SM1：串行口4种工作方式的选择位

SM2：允许方式2和3的多机通讯控制位。 在方式2或3中，如果SM2置为1，则接收到的第9位数据（RB8）为0时不激活RI。在方式1时，如果SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。在方式0时SM2必须清0。

REN：允许串行接收位。由软件置1或清0.REN=1允许接收，REN=0则禁止接收。

TB8：是工作方式2和3时，要发送的第9位数据。需要时由软件置1或清0。在多机通讯中用来表示是地址帧还是数据帧。TB8=1为地址帧，TB8=0为数据帧

RB8：当工作在方式2和3时，为接收到的第9位数据。在多机通讯中为地址帧或数据帧的标识位。在方式1如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0不使用RB8.

TI：发送中断标志位，在方式0串行发送第8位数据结束时由硬件置1，或在其它方式串行发送停止位的开始时置1.TI=1时申请中断，CPU响应中断后，发送下一帧数据。TI必须由软件清0.

RI：接收中断标志位。在方式0串行接收到第8位数据结束时，由硬件置1.在其它方式中，串行接收到停止位的中间点时置1.RI=1时申请中断，要求CPU取走数据。但在方式1中，SM2=1时，若未收到有效的停止位，不会对RI置1.RI必须由软件清0.

特殊功能寄存器PCON（地址87H）

D7 。..。..D0

SMOD 。..。..。.

SMOD波特率系数选择位。

串行口的工作方式

SM0 SM1 方式 功能说明

0 0 0 移位寄存器方式（用于扩展I/O口）

0 1 1 8位UART，波特率可变（T1溢出率/n）

1 0 2 9位UART，波特率为 Fosc/64 或Fosc/32

1 1 3 9位UART，波特率可变（T1溢出率/n）

方式0：为移位寄存器输入输出方式，可外接移位寄存器，以扩展I/O口，也可外接同步输入输出的设备

方式1：方式1的波特率由以下公式确定：

方式1波特率= 2SMOD/32 * 定时器1的溢出率 式中SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）

方式1输出： 数据位由TXD端输出，发送一帧信息为10位，1起始位，8位数据位，和1位停止位。

CPU执行一条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发送。 当发送完数据位，置“1”中断标志位TI。

方式1输入REN=1，SM0=0，SM1=1）， 以所选波特率的16倍的速率采集RXD引脚状态，当采集到RXD端从1到0的跳变时就启动定时器，接收的值是3次采用中至少两次相同的值，以保证可靠无 误。 当检测到起始位有效时，开始接收一帧其余的信息。一帧信息为10位，1位起始位，8位数据位（先低位），1位停止位。当满足以下2个条件时1）RI=0 （2）收到的停止位=1 或SM2=0时，停止位进入RB8，且置1中断标志RI.若这2个条件不满足，信息将丢失。因此中断标志必须由用户的中断服务程序（或查询程序）清0。

方式2：

方式2输出：发送数据由TXD端输出，发送一帧信息为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），一位可编程为1或 0的第9位数据，1位停止位。 附加中的第9位数据即SCON中的TB8的值，TB8由软件置1或清0.可以做为多机通讯中的地址或数据的标志位，也可以做为数据的奇偶检验位。

方式2输入：SM0=1 SM1=0，且REN=1时，允许串行口以方式2接收数据。数据由RXD端输入，接收11位信息。1位起始位0，8位数据位，1位附加的第9位数据，1位 停止位1。当接收器采样到RXD端从1到0的跳变，并判断起始位有效后，便开始接收一帧信息。 在接收器接收到第9位数据后，当RI=0且SM2=0或接收到的第9位数据位为1时，接收的数据送入SBUF（接收缓冲区），第9位数据送入RB8，并 置“1”RI.若不满足这2个条件，接收到的信息被丢弃。

方式3：

方式3：除了波特率外，方式3和方式2相同。

三、多机通讯

串行口控制寄存器SCON中的SM2为方式2或方式3的多机通讯控制位，当串行口以方式2或方式3工作时，若SM2程序控制为1，此时只有当串行口的第9 位数据RB8=1时才置1中断标志RI，若接收到的RB8=0，则不产生中断，信息被丢失。应用MCS-51串行口的这个特性，便可实现多机通讯。