51單片機(jī)定時(shí)器模式2與波特率的應(yīng)用

這里我們主要說(shuō)的是波特率和定時(shí)器2的應(yīng)用。

一般來(lái)說(shuō)，我們串口通訊用到的都是異步串行通訊，工作的方式為方式1.

方式1即為發(fā)送一個(gè)完整的信號(hào)為10個(gè)bit.起始信號(hào)為低電平，終止信號(hào)為高電平，串口通訊的兩根線在平常時(shí)候都是處于高電平狀態(tài)，當(dāng)一旦有數(shù)據(jù)要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候，電平拉低，通訊芯片馬上對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。這樣子就能正常收發(fā)數(shù)據(jù)了。

一般來(lái)說(shuō)，我們都是采用定時(shí)器1的模式2(自動(dòng)重裝模式)來(lái)作為波特率發(fā)生器的，同理，定時(shí)器1的中斷也就被我們遺棄了，因?yàn)闉榱瞬ㄌ芈十a(chǎn)生的時(shí)候不會(huì)受到干擾(如果定時(shí)器1有中斷函數(shù)，那么處理中斷函數(shù)會(huì)關(guān)閉定時(shí)器1中斷，這時(shí)候波特率發(fā)生器就處于關(guān)閉狀態(tài)了)。根據(jù)STC給我們的文檔，定時(shí)器1所具有的功能是比定時(shí)器2更強(qiáng)大的，所以，我們更傾向于把定時(shí)器1作為一個(gè)正常的中斷定時(shí)器使用，而通過(guò)定時(shí)器是用說(shuō)明也可以了解，定時(shí)器2的三種

用途：

1.捕獲模式，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是檢測(cè)外部引腳跳變時(shí)間，在整個(gè)負(fù)跳變時(shí)期記錄下所在數(shù)值，然后申請(qǐng)中斷，我們?nèi)斯ぷx取數(shù)值，得到波形寬度。

2.自動(dòng)重裝模式。跟定時(shí)器01的方式2一樣，不過(guò)這時(shí)候他的定時(shí)器范圍可以達(dá)到2^16，并且這里是用的是硬件重載，所以不存在延遲效果，如果我們要使用在對(duì)精度有嚴(yán)格要求，并且苦惱于定時(shí)器01只能重裝到2^8=256，那這個(gè)定時(shí)器確實(shí)就是很強(qiáng)大的選擇。

3.波特率發(fā)生器，這里跟定時(shí)器1的波特率發(fā)生器是一樣的，同理，他使用的也是自動(dòng)重裝模式，不過(guò)這里是使用的是16位的自動(dòng)重裝，這可能也是他其中的優(yōu)點(diǎn)之一吧，波特率變動(dòng)范圍很廣。

關(guān)于波特率：波特率就是用來(lái)定義串口通訊時(shí)候每秒傳送的數(shù)據(jù)量，用bps表示，像我們定義的波特率為600，即每秒發(fā)送600個(gè)二進(jìn)制位，而我們每個(gè)字符占用十個(gè)二進(jìn)制位，所以我們一秒一共可以發(fā)送6個(gè)二進(jìn)制位。

關(guān)于波特率選定：一般來(lái)說(shuō)，我們是選用低一點(diǎn)的波特率來(lái)進(jìn)行通訊，因?yàn)楦叩牟ㄌ芈嗜绻?2MHZ的晶振工作模式下，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，如果時(shí)間長(zhǎng)了，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)沒(méi)有辦法對(duì)上時(shí)鐘而導(dǎo)致通訊亂碼。并且高的波特率因?yàn)閭魉偷臄?shù)據(jù)量大，在線的距離拉長(zhǎng)的時(shí)候，容易產(chǎn)生很?chē)?yán)重的干擾，所以還是優(yōu)先選擇低波特率進(jìn)行通訊。

關(guān)于波特率和定時(shí)器2：定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器的時(shí)候，是通過(guò)狀態(tài)位的設(shè)定，來(lái)奪取定時(shí)器1的波特率發(fā)生器的作用，所以這時(shí)候我們可以通過(guò)設(shè)定，讓定時(shí)器只是作為我們程序單純中斷的用途，然后定時(shí)器2作為專(zhuān)門(mén)的波特率發(fā)生器，這時(shí)候我們不用設(shè)定定時(shí)器2的中斷，而且當(dāng)初始化之后，就不用去管定時(shí)器2的中斷了，我們要注意的只是串口中斷，即通訊電平拉低那一瞬間所產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求。同理，串口中斷跟定時(shí)器2中斷是完全不同的，這里我們不需要使用定時(shí)器2中斷，定時(shí)器2溢出的時(shí)候，會(huì)執(zhí)行兩種功能，一就是產(chǎn)生定時(shí)器2中斷，另外一個(gè)是會(huì)向波特率發(fā)生器發(fā)送溢出信號(hào)，這時(shí)候發(fā)生器接收到這個(gè)信號(hào)的時(shí)候，自動(dòng)進(jìn)行時(shí)鐘校對(duì)，產(chǎn)生一個(gè)bps的時(shí)鐘信號(hào)，所以波特率發(fā)生器是這么來(lái)的，定時(shí)器2說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)就是用來(lái)決定時(shí)鐘信號(hào)的波形寬度的。溢出率越高，那么同一個(gè)時(shí)間段里面產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)也就越密集，發(fā)送數(shù)據(jù)同步了時(shí)鐘信號(hào)，同理也就能夠發(fā)送更多的數(shù)據(jù)。

通過(guò)上圖可得，在600bps的情況下，T2的自動(dòng)重裝值為FD8F.

通過(guò)上圖的時(shí)序圖，我們也可以清晰的得到，在上位機(jī)和下位機(jī)，下位機(jī)的時(shí)鐘頻率是由程序規(guī)定的，而上位機(jī)的時(shí)鐘頻率是由人工設(shè)定的，我們只要知道，兩個(gè)時(shí)鐘頻率是要完全一致的，不然收發(fā)數(shù)據(jù)沒(méi)有辦法正常進(jìn)行。

(發(fā)送)當(dāng)send信號(hào)拉低的時(shí)候，txd也拉低表示要進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，這時(shí)候發(fā)送的數(shù)據(jù)在每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)高電平的時(shí)候進(jìn)行變換，在時(shí)鐘信號(hào)電平的時(shí)候穩(wěn)定，這樣子發(fā)送出去的數(shù)據(jù)就會(huì)嚴(yán)格有固定的電平波長(zhǎng)和高電平波長(zhǎng)，當(dāng)上位機(jī)進(jìn)行接收到時(shí)候，當(dāng)他檢測(cè)到接收端的電平拉低的時(shí)候也對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，把時(shí)鐘信號(hào)的高電平同步到數(shù)據(jù)接收端第一次電平拉低時(shí)刻，然后在時(shí)鐘信號(hào)的低電平期間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，比如第第二個(gè)時(shí)鐘信號(hào)低電平表示的是這時(shí)候數(shù)據(jù)端的電平狀態(tài)表示的是數(shù)據(jù)的第三個(gè)bit正在等待捕獲，所以，如果時(shí)鐘必須嚴(yán)格一致就是這個(gè)原因。當(dāng)整個(gè)過(guò)程完成的時(shí)候，TI置位，表示接收完成，所以我們可以一直監(jiān)聽(tīng)TI的情況，同理，置位情況下要記得給他人工清零。

(接收)接收會(huì)有點(diǎn)不同，雖然他也是在時(shí)鐘同步的情況下進(jìn)行，但是他是在shift為高電平期間捕獲訊號(hào)，(上位機(jī)可能也是這種情況，暫時(shí)沒(méi)有找到更明確的資料)，每個(gè)bit的變換時(shí)間很短，穩(wěn)定時(shí)間很長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)他是在時(shí)鐘信號(hào)低電平中間進(jìn)行信號(hào)捕獲的。當(dāng)整個(gè)過(guò)程完成的時(shí)候，RI置位，表示接收完成，所以我們可以一直監(jiān)聽(tīng)RI的情況，同理，置位情況下要記得給他人工清零。

下面我們通過(guò)一小段程序來(lái)驗(yàn)證下上面的理論：

1 #include 2 3 unsigned char flag，dat; 4 5 void Init(); 6 void SendData(); 7 void main() 8 { 9 //初始化10 //死循環(huán)11 Init();12 while (1)13 {14 if (flag==1)15 {16 SendData();17 }18 }19 }20 21 void Init()22 {23 //全部設(shè)定完再開(kāi)啟中斷24 25 //定時(shí)器2設(shè)定26 RCAP2L=0x8F;//載入初值27 RCAP2H=0xFD;28 T2CON=0x34;//定時(shí)器2設(shè)定29 //串口設(shè)定SCON30 SCON=0x50;//SM01=01;REN=131 //開(kāi)啟定時(shí)器2，串口中斷，es，串口中斷，et2，定時(shí)器232 RI=0x00;33 TI=0x00;34 IE=0x90;35 }36 37 void Uart_int() interrupt 4//外部觸發(fā)38 {39 //關(guān)閉中斷40 //定時(shí)器是用來(lái)產(chǎn)生波特率的，所以不用關(guān)閉 41 if (RI=1)//這時(shí)候接收到數(shù)據(jù)42 {43 RI=0;44 dat=SBUF;45 flag=1;46 }47 }48 49 void SendData()50 {51 ES=0;//關(guān)閉串口中斷52 SBUF=dat;53 while (!TI);54 TI=0;55 ES=1;//開(kāi)啟串口中斷56 flag=0;57 }

關(guān)于初始化：在初始化中，我們要做的三件事情就是配置定時(shí)器的中斷，第二開(kāi)啟或關(guān)閉定時(shí)器，第三，進(jìn)行初始值設(shè)定

可以看如下圖：配置如下，開(kāi)啟總中斷EA，開(kāi)啟ES串口中斷，0x90

串口中斷模式為SM01=01，REn=1，允許串行接收，沒(méi)開(kāi)啟這個(gè)是沒(méi)有辦法進(jìn)行上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收的。

同理，一開(kāi)始我們要對(duì)RI和TI進(jìn)行初始化，因?yàn)槲乙婚_(kāi)始沒(méi)初始化好像老出錯(cuò)，還是清零下比較安全。

定時(shí)器2設(shè)定，RCAP為定時(shí)器的16位自動(dòng)重載值.T2CON=0x34配置如下：

TF2：溢出清零

EXF2：外部中斷清零

RCLK，TCLK：奪取定時(shí)器1的波特率發(fā)生器權(quán)利。

EXEN2：外部中斷清零

TR2：置位定時(shí)器啟動(dòng)器

CT2：選擇內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器

CP/RL2：隨意。我們清零

void Init(){ //全部設(shè)定完再開(kāi)啟中斷//定時(shí)器2設(shè)定RCAP2L=0x8F;//載入初值RCAP2H=0xFD; T2CON=0x34;//定時(shí)器2設(shè)定//串口設(shè)定SCON SCON=0x50;//SM01=01;REN=1 //開(kāi)啟定時(shí)器2，串口中斷，es，串口中斷，et2，定時(shí)器2 RI=0x00; TI=0x00; IE=0x90;}

這時(shí)候我們應(yīng)該設(shè)定中斷4，即上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的中斷處理：

1 void Uart_int() interrupt 4//外部觸發(fā)2 { 3 //定時(shí)器是用來(lái)產(chǎn)生波特率的，所以不用關(guān)閉 4 if (RI=1)//這時(shí)候接收到數(shù)據(jù)5 { 6 RI=0; 7 dat=SBUF; 8 flag=1; 9 }10 }

首先，因?yàn)橹挥挟?dāng)上位機(jī)發(fā)送完畢時(shí)候RI=1;這時(shí)候SBUF已經(jīng)存儲(chǔ)著上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)了，我們把它移走，并且進(jìn)行flag標(biāo)志位置位表示接收到數(shù)據(jù)，請(qǐng)進(jìn)行處理。

處理程序：

1 void SendData()2 {3 ES=0;//關(guān)閉串口中斷4 SBUF=dat;5 while (!TI);6 TI=0;7 ES=1;//開(kāi)啟串口中斷8 flag=0;9 }

處理程序比較簡(jiǎn)單，就不過(guò)多贅述了。

最后通過(guò)串口通訊助手看下我們發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)候能夠接收并且返回。