Лабораторная работа № 5 Исследование таймеров-счетчиков и системы прерывания оэвм

Цель работы: Изучить принцип работы таймеров-счетчиков ОЭВМ семейства MCS-51, их режимы работы и способы использования. Исследовать принцип действия системы прерывания ОЭВМ в реальном времени.

3.1. Основные теоретические сведения

ОЭВМ семейства MCS-51 и в частности микро-ЭВМ PCF80C552 содержит два идентичных 16-разрядных таймера-счетчика, которые могут работать двумя основными способами:

• Режим таймера, когда сигнал на вход таймера подается с внутреннего тактового генератора ОЭВМ.

• Режим счетчика событий, когда сигнал подается извне на входы Т0 (для таймера 1 – на вход Т1).

Подробная информация о работе таймеров и их режимах приведена в [2]. В настоящем разделе приводится только самая необходимая информация, чтобы можно было выполнить домашнее и лабораторное задание.

3.1.1. Использование таймера для осуществления программной задержки

В способе таймера на счетчики подается сигнал с внутреннего тактового генератора ОЭВМ. Его частота определяется частотой кварцевого резонатора, подключенного к выводам ОЭВМ. Для наиболее общего случая, когда частота кварца равна 12 МГц, частота сигнала, подаваемая на таймер равна 1 МГц, или период сигнала соответствует 1 мкс.

Основное использование таймера при этом способе – организация точной и длительной временной задержки выполнения каких-либо действий системы. Каждый импульс длительностью 1 мкс увеличивает содержимое регистров таймера на 1.

Для осуществления задержки целесообразно установить 1 режим работы таймера (как описано в [2], таймер может работать в четырех различных режимах). При этом два 8-разрядных регистра таймера – старший (обозначаемый как TH0 или TH1) и младший (обозначаемый как TL0 или TL1) соединены последовательно и образуют единый 16-разрядный регистр-счетчик.

Принцип действия задержки с помощью таймера достаточно прост: в регистры таймера загружают определенное число, которое и определяет величину задержки, затем запускают таймер на счет и спустя некоторое время он достигает переполнения (т.е. момента, когда его значение переходит с 0FFFFH в 0000H). При этом устанавливается специальный флаг в специальном регистре и вырабатывается прерывание по переполнению таймера, если оно разрешено. Таким образом, время задержки по существу, прямо пропорционально значению, записанному в регистры таймера. При периоде входных импульсов в 1 мкс максимальное время задержки составляет 65535 мкс (время счета от 0000Н до 0FFFFH).

Ассемблер имеет ряд операторов, которые позволяют легко рассчитать, какую величину надо загружать в регистры, чтобы получить фиксированную задержку. Надо включить в программу инициализации таймера два оператора:

mov th0,#high(not (Tз-1))

mov tl0,#low(not(Tз-1))

где оператор high – функция выделения старшего байта из двухбайтного числа, оператор low - функция выделения младшего байта из двухбайтного числа, not – оператор дополнения до числа 0FFFFH, Тз - требуемое время задержки в мкс. Например, для получения задержки 50 мс надо написать следующие операторы:

mov th0,#high(not (50000-1))

mov tl0,#low(not(50000-1))

Ассемблер сам вычислит конкретные загружаемые в регистры значения.

Для получения времен задержки, больших 65535 мкс, надо использовать очень распространенный прием – накапливать в каком-либо регистре число прерываний таймера по 50 мс. Например, для задержки в 1 с надо накапливать 20 таких событий.

Слежение за флагом переполнения таймера является неэффективным, так как нерационально расходуется процессорное время на ожидание события. Целесообразнее использовать возможность прерывания основной программы при переполнении таймера.