超声波测距系统的设计——毕业设计.doc

安徽工业大学 超声波测距系统的设计摘 要 单片微型计算机具有结构简单、控制功能强、重量轻等优点，在机械电子、航空航天、冶金采矿以及家用电器等许多领域都得到了广泛的应用，发挥了巨大的作用。超声波指向性强，能量耗损缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波测距迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此得到广泛应用。超声技术是一门各行各业都要使用的通用技术，它是通过超声波产生、传播及接收的物理过程完成的。目前，超声波技术广泛应用于各个工业部门的超声探测、超声焊接、超声检测和超声医疗方面。基于单片机的超声波测距系统易实现，成本低，精确度高，并且容易做到实时控制，具备较强的实用性，可实现0.310米的测量。关键词: 超声波传感器；单片机；测距 第 45 页 共 45 页 Abstract Compared with other kinds of product, Single-Chip Microcomputer is simple, small, light and easily controlled. It is used extensively in mechanical electron, aerospace, metallurgical mining technology, electric home appliances and such a lot of fields, so Single-Chip Microcomputer has played huge role. Orientation of ultrasonic is very good. When ultrasonic travels through air, it can go farther and energy consume slowly. For those many advantages, ultrasonic is used in distance measurement. This distance measurement is quick, nice and advanced.Ultrasonic technology is a general technology that is used in commercial and professional fields. It is through ultrasonic production, propagate and reception. Ultrasonic technology has been extensive application in the ultrasound of every industrial department survey, welding, detection and ultrasonic medical system. It easily realized. Based on the ultrasonic system of range finding of single-chip microcomputer is low price, accuracy and easily controlled. In this measurement, ultrasonic wave can be reached 0.3-10m. Keywords: Single chip microcomputer；Ultrasonic sensor ；Distance measurement 目录目录3第一章 绪 论51.1 超声波51.1.1 超声波特点51.1.2 超声波检测简介51.2 单片机61.2.1 单片机的基本结构61.2.2 单片机的特点和指标81.3 单片机的发展史91.4 单片机的应用101.4.1 智能化产品101.4.2 智能化仪表101.4.3 智能化测控系统101.4.4 智能化接口10第二章 超声波测距系统的原理及AT89C51单片机122.1 超声波发生器及测距原理122.1.1 超声波发生器122.1.2 压电式超声波发生器原理122.1.3 超声波测距原理122.2 方案的设计132.3 AT89C51单片机基础知识142.4 单片机AT89C51的引脚特性152.5 单片机内部的定时/计数器简介172.5.1 加1 计数器172.5.2 定时/计数器控制寄存器182.5.3 工作方式寄存器182.6 定时/计数器的工作方式192.6.2 方式1192.7 定时/计数器的初始化202.8 51 单片机的中断系统212.8.1 中断源212.8.2 中断方式222.8.3 中断控制寄存器222.8.4 中断优先级控制242.8.5 中断响应的条件242.8.6 中断响应过程25第三章 系统硬件电路设计263.1 超声波测距系统电路总体设计方案263.2 发射电路方案设计273.3 接收电路的设计283.4 显示模块的设计29第四章 系统程序设计314.1 编程语言314.1.1 标准C 语言的程序结构314.1.2 标准C 语言的特点324.2 单片机C 语言324.2.1 单片机C 语言和标准C 语言的比较324.2.2 单片机C 语言的特点334.3 主程序流程334.4 主程序编写344.4.1 发射与接收环节344.4.2 距离计算环节364.4.3 显示环节364.4.4 主程序整合37结 论38致 谢39参 考 文 献40附 录41附录一 系统主电路接线图41附录二 实物图42附录三 系统主程序42 第一章 绪 论1.1 超声波 超声波是频率高于20000 赫兹的声波，它具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石，杀菌消毒。在医疗，军事，工业，农业上有很多应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。 声波是物体机械振动状态或者能量的传播形式，所谓振动是指物体的质点在其平衡位置附近做往返运动的状态。譬如，鼓面受到击打，他就会上下振动，这种振动 通过空气媒介向四面八方传播，这便是声波。超声波的产生也是如此，由于超声波振动频率甚高，其下限为20000 赫兹，已经超过了人耳所能分辨的范围，所以将这种听不见的声波叫做超声波。超声波和可闻声波在本质上是一致的。它在传播过程中也遵循可闻声波的传播规律。1.1.1 超声波特点 (1) 超声波在传播过程中，方向性强，能量易于集中。 (2) 超声波可在各种不同的媒介中传播，且传播距离比较远。 (3) 超声波与传波媒介之间的相互作用适中，易于携带媒介状态诊断信息，或对媒介产生指定效果。 超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介，如B 超等用作诊断，超声波同时也是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与媒介之间的相互作用，去影响，改变，以致破获后者的状态，性质，及结构，达到某些作用。1.1.2 超声波检测简介 超声波测量在国防，航空航天，电力，石化，机械，材料等众多领域有广泛的运用，它不但可以保证产品质量，保障安全，还可以起到节约能源，降低成本的作用。超声波与光波，电磁波，射线测量相比，其最大的特点是穿透能力强，它是一种频率超过20000 赫兹的机械波。它作为一种特殊的声波同样具有一般声波的物理特性反射，折射，干涉，衍射，散射。超声波具有方向性集中，振幅小，加速度大等特点，可产生较大力量，并且在不同媒质界面传播，超声波的大部分能量都会反射，利用超声波检测可以做到，迅速，方便，实时控制，并且在精度方面达到工业测量的要求。主要用于倒车雷达，施工现场以及一些工业现场，例如：液位，井深，管道长度等场合。 超声波在介质（固体，液体，气体）中传播时，利用不同介质不同声学特性对超声波传播的影响来探测物体和进行测量的技术称为超声检测。当超声波以脉冲形式在介质中传播时，利用反射这一性质，在多种介质中均有广泛的用途，例如在金属，非金属中用来探测缺陷的位置和性质，从而对钢板，锻件，焊缝，混凝土，人造石墨等进行探伤检验，在水中，根据反射波可以探测潜水艇和鱼群，测量海底深度以及探查海底底层等，在人体中则可以协助临床诊断疾病，如肿瘤，结石等。利用超声波连续波的共振性质，可以测量高压容器，锅炉，轮船甲板等的厚度或腐蚀程度，也可制成机械滤波器。利用超声波的衰减特性，可以研究或测量材料的物理性质。当超声波射到运动物体上时，利用多普勒效应，可以测量流速，流量，探测心脏血管搏动等。若将超声波作为载波传送某些信号，则可制成水中电话，水中遥测仪等，以进行水中通行。利用超声波在固体和液体中传播的速度远低于电磁波的这一特性，可制成超声延迟线和存储装置以及进行电视制式的转换，还可以利用超声波检漏，测量液位，粘度，硬度和温度等。除此之位，声发射，声成像技术的发展更大大丰富了超声检测的内容。超声波可在任何物体中传播，了解被测物体内部情况，超声检测设备还具有结构简单，成本低廉的优点，有利于工程实际的使用。近几十年来由于微机技术，现代点击技术，信号处理技术以及超声波产生和接收新技术的发展，突破了常规超声检测的限制，进一步开阔了其使用范围。 相比于光学成像，微波，红外测距，超声波测距有着非常明显的优势，比如说，超声波不会受天气情况的影响，受周围环境的影响也较小。正是因为超声波的这些特殊的属性，使得它能够在检测方面得到广泛的运用，并被广大的社会使用者接受。1.2 单片机 微型计算机由运算器，控制器，存储器，输入输出接口4 个基本部分和输入输出设备等组成。如果把运算器与控制器封装在一小块芯片上，则该芯片称作微处理器。如果CPU 与大规模集成电路制成的存储器和输入输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，再配以适当的输入输出设备（如磁盘存储器，键盘和显示器等），就构成了微型计算机。如果在一块芯片上，集成了一台微型计算机的4个基本组成部分，则这种芯片就称为单片微型计算机（single-chip microcomputer）,简称单片机，以单片机为核心的硬件电路称为单片机系统。1.2.1 单片机的基本结构 图1.1 单片机内部结构图1、 中央处理器：CPU 是单片机的核心元件，由算术逻辑运算部件和控制部件构成。2、程序存储器：它采用ROM，用来存放用户程序，可分类为EPROM, MaskROM, OTP ROM 和Flash ROM 等。3、数据存储器：它采用RAM，用来存放程序运行时的工作变量和数据。4、并行输入输出端口： 并行输入输出端口通常为独立的双向IO 口，一般既可以用作输入方式，也可用作输出方式，通过软件编程来决定。IO 口是单片机的重要资源，也是衡量单片机功能的重要指标之一。5、串行输入输出端口：用于单片机和串行设备或者其他单片机系统之间的通信。串行通信有同步和异步之分，可用硬件或者通用串行收发器件实现。6、定时计数器：用于单片机内部精确定时或对外部事件进行计数，有的单片机内部有多个定时计数器。7、系统时钟：通常需要外接石英晶体或者其他振荡源提供时钟信号输入，也有的使用内部RC 振荡器。系统时钟 相当于PC 中的主频。以上是单片机的基本结构，现代的单片机又加入了许多新的功能部件，如模拟数字转换器（ADC）、数字模拟转换器(DAC)、温度传感器、液晶驱动电路、电压监控、“看门狗”电路、低压检测电路等。1.2.2 单片机的特点和指标 单片机除了具备体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、灵活性强、可靠性高等优点外，它与通用微型计算机相比，在硬件结构和指令方面还具有以下独特之处。1、存储器ROM 和RAM 严格分工 ROM 用做程序存储，只存放程序、常数和表格数据；而RAM 用做数据存储器，存放临时数据和变量。这样的设计方案使单片机更适合用于实时控制（也称为现场控制或过程控制）系统。配置较大的程序存储空间，将已调试好的程序固化（即对ROM 编程，也称为烧录或者烧写），这样程序不仅掉电时不会丢失，还避免了程序被破坏，从而确保了程序的安全性。实时控制仅需容量较小的RAM，用于存放少量随机数据，这样有利于提高单片机系统的操作速度。2、采用面向控制的指令系统 单片机的指令系统有很强的端口操作和位操作能力，在实时控制方面，尤其是在位操作方面单片机有着不俗的表现。3、I/O 端口引脚具有分时复用功能 I/O 端口引脚通常设计有多种功能，以充分利用数量有限的芯片引脚。在应用时，究竟使用多功能引脚的哪一种功能可以由用户编程决定。4、品种规格的系列化 属于一个产品系列、不同型号的单片机，通常具有相同的内核，相同或者兼容的指令系统。其主要的差别仅在于片内配置了一些不同种类或不同数量的功能部件和容量大小不同的ROM 和RAM，以适应不同的控制对象。5、硬件功能具有广泛的通用性 单片机的硬件功能具有广泛的通用性。同一种单片机可以用在不同的控制系统中，只是其中所配置的软件不同而已。换言之，给单片机固化上不同的软件，便可形成用途不同的专用智能芯片。单片机的重要指标如下：1、位数 位数是指单片机能够一次处理的数据的宽度，有一位机、四位机、八位机、十六位机、 三十二位机。2、存储器 存储器包括程序存储器和数据存储器。程序存储器空间较大，字节数一般从几KB到几十KB 另外还有不同的类型，如ROM,EPROM,EEPROM,FlashROM 和OTP ROM。 数据存储器的字节数通常从几十字节道几百字节之间，程序存储器的编程方式也是用户选择的一个重要因素，有的是串行编程，有的是并行编程，新一代的单片机有的还具有在系统编程（ In-System-Programmable ） 或在应用编程(In-Application re-Programmable）功能，有的还有专用的ISP 编程接口JTAG口。3、I/O 端口 I/O 端口即输入/输出端口，一般有几到十几个，用户可以根据自己的需要进行选择。4、速度 速度是指CPU 的处理速度，以每秒执行多少条指令来衡量，常用单位是MIPS，目前最快的单片机可达到100MIPS。单片机的速度通常是和系统时钟相联系的，但并不是频率高的处理速度一定快，对于同一种型号的单片机来说，采用主频高的时钟一般比频率低的速度要快。5、工作电压 单片机的工作电压通常都是5V，范围是5%或10%，也有3V/3.3V 电压的产品，更低的可在1.5V 工作。现代单片机又出现了宽电压范围类型，即在2.56.5V内都能正常工作。6、功耗 低功耗是现代单片机所追求的一个目标，目前低功耗单片机的静态电流可以低至微安或者纳安级。有的单片机还具有等待，关断，睡眠等多种工作模式，以此来降低功耗。7、温度 单片机根据工作温度可分为民用级工业级和军工级3 种。民用级的温度范围是070工业级是-4885，军用级是-55125。1.3 单片机的发展史 在1970 年微型计算机研制成功之后，单片微型计算机就随之出现了。1976 年，Intel 公司首先推出了MCS-48 系列的单片微型计算机，它具有体积小、功能全、价格低等特点，获得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础。单片机的发展历史大致可分为3 个阶段。 第一阶段（1976-1978 年）：这是单片机刚开始出现时的初级阶段，以Intel公司的MCS-48 系列为代表，此系列单片微型计算机具有8 位CPU、并行I/O 端口、8 为时序同步计数器，寻址范围不大于4KB，但没有串口。 第二阶段（1978-1982 年）：高性能的单片微型计算机阶段，如Intel 公司的MCS-51、Motorola 公司的6081 和zilog 公司的Z-8 等系列。该类单片微型计算机具有串口、多级中断处理系统和16 为时序同步器，RAM 和ROM 的容量增大，寻址范围可达64KB，有的芯片还有A/D转换接口。 第三阶段（1982 年至今）：8 位单片微型计算机改良型及16 及32 位单片微型计算机阶段，如Intel 公司的16 位单片机MCS-96 系列、32 位单片机RAM 系列。Intel 公司在20 世纪80 年代初发布了MCS-51 系列单片机其代表芯片包括基本型8051/8751/8031 和增强型8052/8752/8032 ， 随后几年又相继推出了80C51/87C51/80C31 和80C52/87C52/80C32，这些都统称为51 些列单片机。 到目前为止，世界各地厂商研制出的大约50 个系列、300 多个各具特色的单片机产品。尽管目前单片机品种繁多，但其中最具典型性的仍当属Intel 公司的AT89C51 系列单片机和以51 技术为内核的众多派生单片机产品，目前市场上流行并占据主导地位的仍是以51 内核及其兼容单片机。这些单片机和51 单片机的指令完全兼容，资料和开发设备比较齐全，价格也比较便宜。另外，从学习的角度来看，有了51 单片机的基础后，再学习其他单片机是则非常容易，这也是从MCS-51 单片机开始学习的原因。1.4 单片机的应用1.4.1 智能化产品 单片机与传统的机械产品相结合，使传统的机械产品结构简单化，控制智能化，构成新一代的机电一体化产品。目前，单片机广泛用于工业自动控制（如数控机床、电视机、工业机器人、离散与连续过程的自动控制）、家用电器（如微波电视机、音响设备、游戏机）、办公设备（如传真机、复印机）、电信技术（如调制解调器、数字滤波、智能线路运行控制）等应用领域。在电传、打印机设计中，由于采用了单片机，可以节省近千个机械部件，用单片机控制空调机，使冷量无级调节的优点得到了充分的发挥，并增加了多种报警与控制功能，单片机还能实现通信系统中的临时监控、自适应控制、频率合成、信道搜索等功能，从而构成自动拨号无线电话网、自动呼叫应答设备和程控调度电话分机等。1.4.2 智能化仪表 将单片机植入测量、控制仪表后，能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化和柔性化发展，并使检测、处理、控制的功能一体化，使仪表质量大大减小，便于携带和使用，同时降低了成本，提高了性能价格比，长期以来测量仪器中的误差修正、线性化处理等难题也可以迎刃而解。单片机智能仪表的这些特点不仅使传统的仪器、仪表发生根本的变革，也促进了传统仪器、仪表行业的技术改革。1.4.3 智能化测控系统 测控系统特点是工作环境恶劣，各种干扰复杂，而且往往要求测控实时性强、工作稳定可靠、抗干扰能力强。单片机最适合应用于工业测控领域，可以构成各种工业检测与控制系统，如温室气候控制、电镀生产线自动控制系统等。在导航控制方面，如导弹控制、鱼雷制导、智能武器装置、航天导航系统的领域中，单片机也发挥着不可替代的作用。1.4.4 智能化接口 在通用计算机的外部设备中，如键盘、打印机、绘图仪、磁盘驱动器、UPS、图形终端和各种智能终端等，都已实现了单片机控制和管理。在计算机应用系统中，通常都采用单片机对接口设备进行控制和管理，使主机和接口设备能并行工作。这不仅大大提高了系统的运行速度，而且接口设备在单片机的控制下还可以对接口数据进行预处理，如数字滤波、线性化处理、误差修正等，减小了主机和接口界面的通信密度，极大地提高了接口控制的管理水平。例如，在通信接口中采用单片机可以对数据进行编码/解码、分配管理、接受/发送控制等工作。 由上所述，单片机无疑将是21 世纪最为活跃的电子应用技术之一。随着微控制技术（以软件代替硬件的高性能技术）的发展，单片机的应用必将导致传统控制技术发生巨大的变革。第二章 超声波测距系统的原理及AT89C51单片机2.1 超声波发生器及测距原理超声波发生器的可分几大类，本节介绍压电式发生器的原理和超声波测距的原理。2.1.1 超声波发生器为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。2.1.2 压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图2-1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就为超声波接收器了。 图2.1 超声波传感器结构2.1.3 超声波测距原理在超声探测电路中，在发射端得到输出脉冲为一系列方波，这一系列方波的宽度为发射超声与接收超声的时间间隔，显然被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲的个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法：(1)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离。(2)测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t。因此，被测距离为S=1/2vt。 本测量电路采用第二种方案。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，附表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。如表2-1所示：表2-1 温度与声速变化温度（C）-30-20-100102030100声速（米/秒）3133193253233383443493862.2 方案的设计我们做的是基于单片机的超声波测距仪。用单片机控制超声波的发射、接受电路以及进行数据处理，再用液晶显示屏进行数据的显示。因为声音的速度会随着温度的变化而改变，所以，我们增加了温控装置，即通过温度传感器（18B20），把当前的温度信息传给单片机，再通过一定的算法，得到当前的声音速度。操作者可以通过几个简单的按键完成测量方式的选择（实时监测、手动测量）。由单片机产生一个信号，经过信号线，把信号引入到与超声波发射器相连的信号引脚上，在由超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： （2-2）其中，D为换能器与障碍物之间的距离，C为波声传播速度，T为超声波发射到返回的时间间距。原理框图如下： 图2.2 总结构框图2.3 AT89C51单片机基础知识 AT89C51 单片机在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器、多功能I/O 口和中断控制等基本功能部件。它的内部组成部件主要有：(1) 一个8 位CPU；(2) 4KB 程序存储器，采用ROM 或EPROM（8031 无ROM）；(3) 128B 通用数据存储器；(4) 21 个特殊功能寄存器；(5) 4 个8 位并行口，其中P0，P2，P3 是复用口（P0 和P2 为地址数据线，可寻址64KB ROM 和64KB RA；(6) 一个可编程全双工串行口；(7) 具有5 个中断源，两个优先级嵌套结构；(8) 两个16 位定时/计数器；(9) 一个片内振荡器与时钟电路 图2.3 单片机内部结构2.4 单片机AT89C51的引脚特性AT89C系列单片机是Atmel公司生产的一款标准型单片机。其中数字89是单片机AT89C51的特性，C表示CMOS工艺。其管脚图如图2.4所示：图2.4 AT89C51单片机管脚图AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时， 其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。此外，P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，P3.0 用做RXD(串行输入口)，P3.1 用做TXD(串行输出口)，P3.2 用做/INT0(外部中断0)，P3.3 用做/INT1(外部中断1)，P3.4 用做T0(记时器0外部输入)，P3.5 用做T1(记时器1外部输入)，P3.6 用做/WR(外部数据存储器写选通)，P3.7 用做/RD(外部数据存储器读选通)，P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.5 单片机内部的定时/计数器简介 因为本实验主要使用到单片机内部的定时/计数器，因此论文将着重介绍单片机的定时/计数器的结构，功能和使用方法。 AT89C51 单片机内有两个16 位可编程的定时/计数器，即定时/计数器0 和定时/计数器1.两个定时/计数器都有定时或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等应用。T0 和T1 具有4 种工作方式，它们受特殊功能寄存器中的TMOD 和TCON 的控制。每个定时/计数器都可由软件设置为定时工作方式和计数工作方式。定时/计数器T0 和T1 ，T0 由两个8 位特殊功能寄存器TH0 和TL0 构成16 位定时/计数器，T1 由两个8 位特殊功能寄存器TH1 和TL1构成16 位定时/计数器。2.5.1 加1 计数器 定时/计数器T0 和T1 的核心都是16 位的加1 计数器，TH0 和TL0 构成定时/计数器T0 加1 计数器的高8 位，TH1 和TL1 构成定时/计数器T1 加1 计数器的高8 位和低8 位。加1 计数器的初值可以通过程序进行设定，设定不同的初值，就可以获得不同的计数值或定时时间。2.5.2 定时/计数器控制寄存器 定时/计数器控制寄存器（TCON）是一个8 位寄存器，它不仅参与定时/计数控制，还参与中断请求控制，既可以对其整个字节寻址，又可以对其位寻址，字节地址为88H，位地址范围位88H8FH。TCON 各位的地址，定义及其对应的功能如下表2-5所示。位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H位定义 TF1 TR1 TF0 TR0 IE0 IT1 IE0 IT0功能 T1请求 有/无 T1 工作启/停 T0请求有/无 T0工作启/停 INT1请求有/无 INT1触发方式下沿/低电平 INT0请求有/无 INTO触发方式下沿/低电平 表2-5 定时/计数器控制寄存器TF0 和TF1：分别是T0 和T1 的溢出标志位。可用于申请中断或供CPU 查询。在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。TF0=1 或TF1=1 是计数溢出，TF0=0 或TF1=0 是计数未满。 TR0 和TR1：分别是T0 和T1 的启/停控制位。TR0=1 或TR1=1，使T0 或T1 启动计数：TR0=0 或TR1=0，使T1 或T0 停止计数。IE0 和IE1，IT0 和IT1：用于管理外部中断。2.5.3 工作方式寄存器 工作方式寄存器（TMOD）用来设定定时/计数器T0 和T1 的工作方式，TMOD只能进行字节寻址，地址为89H，不能进行位寻址，即TMOD 的内容，只能通过字节传送指令进行赋值，TMOD 地址及其各位的定义如下表2-7所示：TMOD T1定时/计数器 T0定时/计数器(89H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位定义 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 表2-7 工作方式寄存器GATE:门控信号。当GATE=0 时，TRx=1 即可启动定时/计数器工作；而当GATE=1 时，要求同时有TRx=1 和INTx=1 才可启动定时/计数器工作。C/T：定时/计数器选择位。C/T=1.为计数器功能；C/T=0 为定时器功能。M1 和M0：定时/计数器工作方式选择位。M1M0=00 工作方式0（13 位方式）M1M0=01 工作方式1（16 位方式）M1M0=10 工作方式2（8 位自动再装入方式）M1M0=11 工作方式3（T0 为两个8 位方式）2.6 定时/计数器的工作方式 定时/计数器T0 和T1 可以有4 种不同的工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3。4 种工作方式由TMOD 中的M1 和M0 两位决定。下面对各种工作方式的使用方法和特点一一加以解释。2.6.1 方式0 当TMOD 中的额M1M0=00 时，定时/计数器选定工作方式0 工作。T0 和T1 的方式0 工作模式完全一致，工作在方式0 时，定时时间为Td=(8192-x)*Tcy.如果晶振频率Fosc=12MHZ，即机器周期为1us，则定时范围为18192us.2.6.2 方式1 当TMOD 中的M1M0=01 时，定时/计数器选定工作方式1 工作，方式1 和方式0 的工作模式大致相同，所不同的是方式1 的TH 和TL 两个寄存器的8 位都是有效的，TH 和TL 构成了16 位定时/计数器，定时时间和计数方式与方式0 不同。T0和T1 的方式1 工作模式完全相同，T0 和T1 工作在方式1 时的逻辑结构也相同。在方式1 工作方式下，当作为计数器使用时，计数范围是165536，当作为定时器使用时， 定时器的定时时间为Td=(65536-Count)*Tcy, 如果晶振频率Fosc=12MHZ，则定时范围为165536.2.6.3 方式2 上述的方式1 和方式0 具有共同的特点，即当加1 计数器发生溢出后，自动处于0 状态，如果要实现循环计数或周期定时，就需要程序不断反复给加1 计数器赋初值，这就影响了计数或定时精度，并给程序设计增添了麻烦，而方式2 具有初值自动重新装载功能。当TMOD 中的M1M0=10 时，定时/计数器选定工作方式2 进行工作。在该方式下，16 位加1 计数器被分为两个8 位寄存器TL0 和TH0，其中TL0 作为加1 计数器，TH0 作为加1 计数器TL0 的初值预置寄存器，并始终保持为初值常数。当TL0计数溢出时，系统将TF0 置位，并向CPU 申请中断，同时将TH0 的内容重新装载入TL0，继续计数。这样省去了方式0、方式1 必须要通过软件给加1 计数器重新赋值的麻烦，提高了计数精确度。2.6.4 方式3 当定时/计数器TMOD 的M1M0=11 时，T0 定时/计数器在方式3 下工作，在前3中工作方式中，T0 和T1 两个定时/计数器具有相同的功能，但在方式3 下,T0 和T1 的功能完全不同。(1) T0 的方式3 工作模式 T0 定时/计数器工作在方式3 时T0 被拆成两个独立的8 位加1 计数器TL0 和TH0。其中TL0 既可以计数使用，又可以定时使用，构成了1 个8 位的定时/计数器（TL0）。T0 的控制位和引脚信号全归TL0 使用，其功能和操作与方式1 或方式0 完全相同，而且工作时的逻辑结构也及其相似。与TL0 相反，对于T0 的另一半TH0，只能作为1 个8 位定时器使用。而且由于T0 的控制位已被TL0 独占，因此只好借用T1的控制位TR1 和TF11 以计数溢出去置位TF1，还占用T1 的中断源。而定时的启动和停止则受TR1 的状态控制。由于TL0 既能做定时器使用，也可以做计数器使用，而TH0 只能做定时器使用，因此在工作方式3 下，定时/计数器T0 可构成两个独立的定时器或1 个定时器，1 个计数器。（2） T0 工作在方式3 时T1 的工作模式如果定时/计数器T0 已工作在方式3 下，则定时/计数器T1 只能工作在方式0、方式1 或者方式2 下。此时由于T1 的