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8192TM，方式1的最大定时为65536TM，方式2和方式3的最大定时为256TM。

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td?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：

X?213?td50?213??8142TM1

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：C/T?0，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 TMOD，#00H

MOV TH0，#0F0H MOV TL0，#0CH SETB LOOP:

AJMP

JBC TF0，OVFLOW

LOOP

；重新设置计数初值

；重复循环

；设置计数器初始值 ；查询计数溢出

TR0 ；启动定时器/计数器

OVFLOW: MOV TH0，#0F0H MOV TL0，#0CH CPL P1.0 AJMP ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP P_T0 ORG 0030H MAIN:

LOOP

（4）采用中断方式的程序设计如下：

MOV SP, #60H MOV TH0，#0F0H MOV TL0，#0CH SETB EA SETB ET0 HERE:

；开辟栈区

MOV TMOD, #00000000B ；设置工作方式0和定时器模式

；设置计数器初始值 ；计数器启动

SETB TR0

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 TH0，#0F0H

MOV TL0，#0CH POP POP RETI

PSW ACC

；设置计数器初始值 ；产生方波

CPL P1.0

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

MOV TMOD,#01000000B ;设置工作方式0和计数器模式

开始初始化及装入计数初值启动计数器T0NTF0=1？Y重装计数器初值P1.1置1延时100msP1.1清0图5.1 题5 程序流程图MAIN:

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: MOV 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

;外部数据存储首地址

??????????T0TF0=1?Y???????????,?P1???N??100???YN MOV DPTR,#8000H

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 OK:

;检测是否溢出 ;重新装入计数常数值 ;取外部数据

SJMP CNTING ;

MOV TH1, #10011110B

MOV TL1, #01011000B MOVX A,@DPTR

?5.2 ?6(1)???? MOV P1,A ;输出外部数据

;改变地址，指向下个数据 ;判断数据取完否，否则跳转 ;关定时器/计数器

INC DPTR DJNZ R0,CNTING CLR TR1

RET

（2）两个定时器串联 MAIN:

MOV R0, #100

;数据长度

;外部数据存储首地址 ;工作方式1和定时器模式 ;设置计数初始值高8位 ;设置计数初始值低8位 ;定时器启动T1 ;检测是否溢出

;设置定时初始值高8位

MOV DPTR,#8000H

MOV TMOD, #00010001B D1: MOV TH1, #11001111B MOV TL1,#00101100B SETB TR1 CNTING1:JBC TF1, D0

SJMP CNTING1 D0: MOV TH0, #11001111B CLR TR1

SETB TR0

CNTING0:JBC TF0, OK

;定时器启动T0

;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志 ;设置计数初始值高8位 ;设置计数初始值低8位 ;定时器启动T1

MOV TL0, #00101100B ;设置定时初始值低8位

SJMP CNTING0 OK: MOV TH1, #11001111B MOV TL1,#00101100B SETB TR1

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.

0000H

主程序： ORG

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 SETB EX0 SETB EA CLR PX0 HERE: SETB P1.4 CLR P1.5 CLR P1.6 ; 中断处理程序： ORG 0200H ExtInt: PUSH PUSH

ACC PSW

;电平触发方式

;允许外部事件0中断源中断 ;开放CPU中断允许 ;设置中断优先级， ; 点亮L1 ;关闭L2 ;关闭警报器

;模拟执行很长的程序

???????INT0??P1.4?1,????(1)????????????,???????????T0

AJMP HERE

;入栈保护

N SETB P1.6 ;打开警报器

;

熄灭L1

CLR P1.4

??50ms??YY???4?YP1.5?P1.1??1RETIN 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 OK:

;检测是否溢出

SJMP CNTING

MOV TH1, #00111100B ;重新装入计数常数值

;200ms到否，否怎跳转 ;取反，L2闪烁 ;恢复现场 ;中断返回

MOV TL1, #10110000B DJNZ R0,CNTING CPL P1.5 POP PSW

(2)??????????5.3 ?7????? POP ACC RETI

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。

MOV R0, #20;

MAIN:

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

;重新装入计数常数值

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

开始初始化及装入计数初值初始化启动计数器T0启动定时器NN定时50ms到否YY次定时够20YP1.1置?1 P1.0 Cy? 20H A(Cy)=1?YA左移一位? A P2NA右移一位? A P25.8题程序框图图5.4 题8程序流程图 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

图5.5 题9程序流程图

N主程序流程图中断启动计数器T0启动定时器N打开启动计数器INT0中断T0P1.7清0，关掉L1N开始初始化及装入计数初值初始化定时100ms到否YY次定时够20YP1.7P1.1取反置1RETI中断处理程序流程图 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

;定时够2s否，否则跳转 ;恢复现场

MOV TL1, #10110000B DJNZ R0,CNTING CPL P1.7

POP PSW

;取反，使L1闪烁

POP ACC

RETI ;中断返回

开始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%

初始化，定时器定时时间定为40us启动计时器T0TF0=1？Y重装计数器初值P1.0置1NN 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

NTF0=1？Y重装计数器初值定时9次？YP1.0清0题程序框图图5.105.6 题10程序流程图

开始初始化设置为计数器装入计数器初值启动计数器T011. 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 MOV TH1,#00011000B

;设置计数初始值高8位 ;设置计数初始值低5位

TF0=1？Y设置为定时器装入定时器初值启动定时器T0TF0=1？Y5.11题程序框图NN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。 8051Vcc解题思路参考例题5.10，电路图见图5.8。

1KR1P1.2P1.0每按动一次开关K，测量一次方波信号x(t)的频率，使得定时器/计数器工作在受INT0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INT0引脚高电平输入信号。用T0统计被测信号x(t)的负跳变次数，T1实现定时在

待测信号x(t)INT01T0R2Vcc图5.8题12 测量原理1秒定时采用例5.9的方法二实现。当1秒定INT0引脚输出所需脉宽为1秒的高电平信号。

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：

td50?10316X1?2??2??15536TM116

因此，X1?3CB0H。

（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 ; 程序

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH LJMP P_T1

EQU 20H.1

ORG 0030H

MAIN:

MOV SP, #60H SETB

P1.2

;设置P1.2为输入

;设置P3.2（INT0端）为输入

SETB P3.2 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

CLR P1.0 COUNT: JBC TF0, F_OVER JB FLAG, T_OVER

SJMP COUNT

；INT0端为高电平

//=================================== F_OVER: SETB ERROR

调用出错处理程序

;计算转速，结果存入R4,R5两个单元中，高位在前

;溢出，计数出错

//========================== T_OVER: MOV A,TL0 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

JB P1.2, DIS LJMP NEXT

;T1中断处理程序 P_T1:

PUSH ACC

;显示转速

PUSH PSW MOV TH1, #3CH MOV TL1, #0B0H DJNZ TIM_CNT, CONT SETB P1.0 SETB FLAG CLR TR1

；1s定时到, INT0端为低电平

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% ;设置计数初始值高8位 ;设置计数初始值低5位 ;定时器启动

MOV TMOD, #00100000B ;设置为工作方式1和定时模式 MOV TH1, #156 MOV TL1, #156 SETB TR1 OK2: SETB P1.0 MOV A, SETVALUE CNTING: JBC TF1, OK OK: DEC A JNZ CNTING CLR P1.0 MOV A,#100 SUBB A, SETVALUE CNTING1:JBC TF1, OK1

OK1: DEC A

JNZ CNTING1 SJMP OK2

;检测是否溢出，若溢出，清溢出标志

SJMP CNTING1

;检测是否溢出

SJMP CNTING

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; ADD A,#01; DA A

MOV Second,A

CJNE Second,#01100000B,CONVERT; 秒位是否等于60，否则跳转 MOV Second,#00000000B MOV A, Minute; ADD A,#01; 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; DA A; MOV HOUR,A SJMP CONVERT

;小时加一 ；分钟加一

;秒清零

；取秒位数值 ；秒加一