AT89C52單片機(jī)定時(shí)器如何設(shè)置工作方式 - 全文

　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

　　AT89C52單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

　　如圖3-1所示，為AT89C52的硬件結(jié)構(gòu)圖。AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與MCS-51系列單片機(jī)的構(gòu)成基本相同。CPU是由運(yùn)算器和控制器所構(gòu)成的。運(yùn)算器主要用來對(duì)操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作的?？刂破魇菃纹瑱C(jī)的指揮控制部件，主要任務(wù)的識(shí)別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。它的程序存儲(chǔ)器為8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器，閃爍存儲(chǔ)器允許在線+5V電擦除、電寫入或使用編程器對(duì)其重復(fù)編程。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器比51系列的單片機(jī)相比大了許多為256字節(jié)RAM。AT89C52單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳功能與MCS-51的完全兼容。

　　主要性能參數(shù)

　　? 8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器

　　? 1000次可擦寫周期

　　? 全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz

　　? 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器

　　? 256×8字節(jié)內(nèi)部RAM

　　? 32個(gè)可編程I/O口線

　　? 3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

　　? 8個(gè)中斷源

　　? 可編程串行UART通道

　　? 低功耗空閑和掉電模式

　　AT89C52外部引腳圖

　　AT89C52管腳說明

　　VCC：電源 GND：接地

　　P0口：P0口是一個(gè)8位漏級(jí)開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0口端口寫“1”時(shí)，引腳作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。

　　在flash編程時(shí)，P0口也用來接受指令字節(jié)：在程序效驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序效驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。

　　P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位是雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻的原因，將輸出電流ILL。

　　AT89C52晶振特性

　　AT89C52單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)器件的話，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入。由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有其它要求，最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。

　　石英晶振 C1，C2=30PF+-10PF 陶瓷諧振器 C1，C2=40PF+-10PF

　　AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)

　　AT89C52與時(shí)鐘電路（包括晶體振蕩器、電容C19、C20），上電復(fù)位電路（包括R42、C5、S3、VD1、C3、R9）構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其中，晶體振蕩器選用12MHz的高穩(wěn)定無源晶體振蕩器，它與AT89C52中的反向放大器構(gòu)成振蕩器，給CPU提供高穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。電容C19、C20可起頻率微調(diào)作用，電容值在5pF～30pF之間選擇，本電路選20pF。電容C5和電阻R42構(gòu)成上電復(fù)位電路。電源開啟時(shí)，電源對(duì)電容C5 充電，在CPU的復(fù)位端產(chǎn)生一高脈沖。只要高電平的維持時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）。CPU就可復(fù)位。二極管VD1的作用是當(dāng)斷電時(shí)，可使電容C5所儲(chǔ)存的 電荷迅速釋放，以便下次上電時(shí)可靠復(fù)位。電容C5可濾除高頻干擾，防止單片機(jī)誤復(fù)位。按鍵S3和電阻R9構(gòu)成按鍵復(fù)位電路。

　　AT89C52定時(shí)器2工作方式：

　　定時(shí)器2是一個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它既可當(dāng)定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄

　　存器T2CON（如表3）的C/T2 位選擇。定時(shí)器2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON 的控制位來選擇。定時(shí)器2 由兩個(gè)8 位寄存器TH2 和TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期TL2 寄存器的值加1，由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/12。在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng)T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為1，而在下一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個(gè)周期的S3P1 期間寄存器加1。由于識(shí)別1 至0 的跳變需要2 個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個(gè)完整周期的時(shí)間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次。 ·捕獲方式：

　　在捕獲方式下，通過T2CON 控制位EXEN2 來選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時(shí)器2 是一個(gè)16 位定時(shí)器或計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出時(shí)，對(duì)T2CON 的溢出標(biāo)志TF2 置位，同時(shí)激活中斷。如果EXEN2=1，定時(shí)器2 完成相同的操作，而當(dāng)T2EX 引 腳外部輸入信號(hào)發(fā)生1 至0 負(fù)跳變時(shí)，也出現(xiàn)TH2 和TL2 中的值分別被捕獲到RCAP2H 和RCAP2L 中。另外，T2EX 引腳信號(hào)的跳變使得T2CON 中的EXF2 置位，與TF2 相仿，EXF2 也會(huì)激活中斷。捕獲方式如圖4 所示。 ·自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)器）方式：

　　當(dāng)定時(shí)器2工作于16位自動(dòng)重裝載方式時(shí)，能對(duì)其編程為向上或向下計(jì)數(shù)方式，這個(gè)功能可通過特殊功能寄存器T2CON

　?。ㄒ姳?）的DCEN 位（允許向下計(jì)數(shù)）來選擇的。復(fù)位時(shí)，DCEN 位置“0”，定時(shí)器2 默認(rèn)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)。當(dāng)DCEN置位時(shí)，定時(shí)器2 既可向上計(jì)數(shù)也可向下計(jì)數(shù)，這取決于T2EX 引腳的值，參見圖5，當(dāng)DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)，在這種方式下，T2CON 中的EXEN2 控制位有兩種選擇，若EXEN2=0，定時(shí)器2 為向上計(jì)數(shù)至0FFFFH 溢出，置位TF2 激活中斷，同時(shí)把16 位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H 和RCAP2L重裝載，RCAP2H 和RCAP2L 的值可由軟件預(yù)置。 若EXEN2=1，定時(shí)器2 的16 位重裝載由溢出或外部輸入端T2EX 從1 至0 的下降沿觸發(fā)。這個(gè)脈沖使EXF2 置位，如果 中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。

　　AT89C52定時(shí)器

　　定時(shí)器2 的中斷入口地址是：002BH ——0032H 。

　　當(dāng)DCEN=1 時(shí)，允許定時(shí)器2 向上或向下計(jì)數(shù)，如圖6 所示。這種方式下，T2EX 引腳控制計(jì)數(shù)器方向。T2EX 引腳為邏輯“1”時(shí)，定時(shí)器向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)0FFFFH 向上溢出時(shí)，置位TF2，同時(shí)把16 位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H 和RCAP2L 重裝載到TH2 和TL2 中。 T2EX 引腳為邏輯“0”時(shí)，定時(shí)器2 向下計(jì)數(shù)，當(dāng)TH2 和TL2 中的數(shù)值等于RCAP2H 和RCAP2L中的值時(shí)，計(jì)數(shù)溢出，置位TF2，同時(shí)將0FFFFH 數(shù)值重新裝入定時(shí)寄存器中。

　　當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 向上溢出或向下溢出時(shí)，置位EXF2 位。 ·波特率發(fā)生器：當(dāng)T2CON中的TCLK 和RCLK 置位時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為波特率發(fā)生器使用。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器1 用于其它功能，如圖7 所示。若RCLK 和TCLK 置位，則定時(shí)器2 工作于波特率發(fā)生器方式。

　　波特率發(fā)生器的方式與自動(dòng)重裝載方式相仿，在此方式下，TH2 翻轉(zhuǎn)使定時(shí)器2 的寄存器用RCAP2H 和RCAP2L 中的16 位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。在方式1 和方式3 中，波特率由定時(shí)器2 的溢出速率根據(jù)下式確定： 方式1和3的波特率=定時(shí)器的溢出率/16定時(shí)器既能工作于定時(shí)方式也能工作于計(jì)數(shù)方式，在大多數(shù)的應(yīng)用中，是工作在定時(shí)方式（C/T2=0）。定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器時(shí)，與作為定時(shí)器的操作是不同的，通常作為定時(shí)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期（1/12 振蕩頻率）寄存器的值加1，而作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，在每個(gè)狀態(tài)時(shí)間（1/2 振蕩頻率）寄存器的值加1。波特率的計(jì)算公式如下：

　　方式1和3的波特率=振蕩頻率/{32*［65536-（RCP2H，RCP2L）］}

　　式中（RCAP2H，RCAP2L）是RCAP2H 和RCAP2L中的16 位無符號(hào)數(shù)。 定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器使用的電路如圖7 所示。T2CON 中的RCLK 或TCLK=1 時(shí)，波特率工作方式才有效。在波特率發(fā)生器工作方式中，TH2 翻轉(zhuǎn)不能使TF2 置位，故而不產(chǎn)生中斷。但若EXEN2 置位，且T2EX 端產(chǎn)生由1 至0 的負(fù)跳變，則會(huì)使EXF2 置位，此時(shí)并不能將（RCAP2H，RCAP2L）的內(nèi)容重新裝入TH2 和TL2 中。所以，當(dāng)定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，T2EX 可作為附加的外部中斷源來使用。需要注意的是，當(dāng)定時(shí)器2 工作于波特率器時(shí)，作為定時(shí)器運(yùn)行（TR2=1）時(shí)，并不能訪問TH2 和TL2。因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)狀態(tài)時(shí)間定時(shí)器都會(huì)加1，對(duì)其讀寫將得到一個(gè)不確定的 數(shù)值。

　　然而，對(duì)RCAP2 則可讀而不可寫，因?yàn)閷懭氩僮鲗⑹侵匦卵b載，寫入操作可能令寫和/或重裝載出錯(cuò)。在訪問定時(shí)器2或RCAP2 寄存器之前，應(yīng)將定時(shí)器關(guān)閉（清除TR2）。 ·可編程時(shí)鐘輸出：定時(shí)器2 可通過編程從P1.0 輸出一個(gè)占空比為50%的時(shí)鐘信號(hào)，如圖8 所示。P1.0 引腳除了是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的I/O 口外，還可以通過編程使其作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部時(shí)鐘輸入和輸出占空比50%的時(shí)鐘脈沖。當(dāng)時(shí)鐘振蕩頻率為16MHz 時(shí)，輸 出時(shí)鐘頻率范圍為61Hz—4MHz。

　　當(dāng)設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 為時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)，C/T2（T2CON .1）=0，T2OE （T2MOD.1） =1，必須由TR2（T2CON.2）啟動(dòng)或停止定時(shí)器。時(shí)鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時(shí)器2 捕獲寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重新裝載值，公式如下：

　　輸出時(shí)鐘頻率=振蕩器頻率/{4*［65536-（RCP2H，RCP2L）］}

　　在時(shí)鐘輸出方式下，定時(shí)器2 的翻轉(zhuǎn)不會(huì)產(chǎn)生中斷，這個(gè)特性與作為波特率發(fā)生器使用時(shí)相仿。定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，還可作為時(shí)鐘發(fā)生器使用，但需要注意的是波特率和時(shí)鐘輸出頻率不能分開確定，這是因?yàn)樗鼈兺褂?RCAP2L和RCAP2L。 ·UART：

　　AT89C52的UART 工作方式與AT89C51 工作方式相同。 ·中斷：AT89C52 共有6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（INT0 和INT1），3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器0、1、2）和串行口中斷。所有 這些中斷源如圖9 所示。

　　這些中斷源可通過分別設(shè)置專用寄存器IE 的置位或清0 來控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。IE 也有一個(gè)總禁止位EA， 它能控制所有中斷的允許或禁止。

　　注意表5 中的IE.6 為保留位，在AT89C51 中IE.5 也是保留位。程序員不應(yīng)將“1”寫入這些位，它們是將來AT89 系 列產(chǎn)品作為擴(kuò)展用的。定時(shí)器2 的中斷是由T2CON 中的TF2 和EXF2 邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，

　　事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是TF2 或EXF2 產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。 定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的標(biāo)志位TF0 和TF1 在定時(shí)器溢出那個(gè)機(jī)器周期的S5P2 狀態(tài)置位，而會(huì)在下一個(gè)機(jī)器周期才查詢到該中斷標(biāo)志。然而，定時(shí)器2 的標(biāo)志位TF2 在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。