第六章定時(shí)器裝置

6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器原理及仿真教學(xué)目的了解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的用途理解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和基本工作原理熟悉定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，1，2的工作模式掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本使用方法了解看門狗的基本工作原理2本章內(nèi)容定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本用途定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的基本結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的基本結(jié)構(gòu)和工作原理仿真實(shí)例看門狗的基本工作原理36.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本用途定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊的基本用途定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊的基本用途常用于測(cè)量時(shí)間、速度、頻率、脈寬，提供定時(shí)脈沖信號(hào)，還能為編程人員提供準(zhǔn)確定時(shí)AT89C52中有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器26.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本用途56.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1工作原理相關(guān)的特殊功能寄存器四種工作模式相關(guān)仿真實(shí)例定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1工作原理

結(jié)構(gòu)

工作原理定時(shí)器方式：對(duì)振蕩源12分頻的脈沖計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器方式：對(duì)外部輸入的脈沖計(jì)數(shù)6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理7相關(guān)的特殊功能寄存器計(jì)數(shù)寄存器TH0、TL0和TH1、TL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMOD6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理8相關(guān)的特殊功能寄存器4種操作模式6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理9定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的四種工作模式模式0

6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理10定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的四種工作模式模式1

6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理11定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的四種工作模式模式2

6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理12定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的四種工作模式模式3

6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的結(jié)構(gòu)和工作原理13定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的仿真實(shí)例例6.1要求使用AT89C52晶振頻率f=12MHz，利用定時(shí)器0實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的閃爍控制，LED燈的閃爍間隔為0.5秒。分析思路：如何計(jì)算定時(shí)器初值？14仿真電路圖15程序流程圖16定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的仿真實(shí)例例6.2要求使用AT89C52，晶振頻率f=12MHz，在P1.2引腳上輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，周期為2s，占空比為20%。分析思路：在例6.1的基礎(chǔ)上，如何來控制占空比？17仿真電路圖18程序流程圖19仿真效果圖20定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1的仿真實(shí)例例6.3假設(shè)某家摩托車廠生產(chǎn)的摩托車，車輪直徑為43cm，那么，該車行走1km需要車輪運(yùn)轉(zhuǎn)740圈（1000÷0.43÷3.14）。在車體上找一個(gè)能夠檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的適當(dāng)位置，安裝一個(gè)磁敏感傳感器（如廉價(jià)易購的3腳霍爾器件）或者光電傳感器。在與磁敏感傳感器位置相對(duì)的摩托車轉(zhuǎn)動(dòng)部件上，安裝一塊小磁鐵。這樣車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)形成磁敏感傳感器與小磁鐵之間的相對(duì)位移，從而產(chǎn)生一系列的電脈沖信號(hào)。將該信號(hào)作為單片機(jī)內(nèi)部可編程計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，供單片機(jī)記數(shù)。請(qǐng)利用AT89C52中的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來模擬這個(gè)簡(jiǎn)易車輛里程表，電脈沖信號(hào)可以由按鍵按下和彈起來模擬，里程表中里程的顯示可以用8個(gè)LED燈來實(shí)現(xiàn)。為了方便，這里假設(shè)每產(chǎn)生5個(gè)周期的脈沖信號(hào)就相當(dāng)于摩托車行使1km（實(shí)際是740次），而且行駛的距離的數(shù)值用8個(gè)LED燈來顯示（為了方便，用二進(jìn)制數(shù)顯示），用8個(gè)LED燈來表示8位二進(jìn)制數(shù)，燈亮表示1，否則表示0，單位是km。分析思路：如何使用計(jì)數(shù)器？21仿真電路圖226.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的工作原理相關(guān)的特殊功能寄存器三種工作模式相關(guān)仿真實(shí)例定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的工作原理定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的工作原理定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2也是一個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。其工作方式由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的控制寄存器T2CON中的C/T2位選擇。T/C2有三種工作模式：捕捉方式、自動(dòng)重載（向下或向上計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器。T/C2有兩個(gè)8位寄存器：TH2和TL2。在定時(shí)器工作方式中，每經(jīng)過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)寄存器就會(huì)加1；在計(jì)數(shù)器工作方式下，輸入計(jì)數(shù)脈沖的引腳是T2，工作原理和C/T0、C/T1工作在計(jì)數(shù)器方式的原理類似。6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理24相關(guān)的特殊功能寄存器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器T2CON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器T2MOD6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理25定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的三種工作模式捕捉模式6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理26定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的三種工作模式自動(dòng)重載模式(DCEN=0)6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理27定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的三種工作模式自動(dòng)重載模式(DCEN=1)6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理28定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的三種工作模式波特率發(fā)生器6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的結(jié)構(gòu)和工作原理29定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的相關(guān)仿真實(shí)例例6.5有一個(gè)頻率在500Hz~1KHz范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)。要求使用AT89C52，晶振頻率f=12MHz，利用定時(shí)器2的捕捉模式測(cè)量出該脈沖信號(hào)一個(gè)周期的時(shí)間并用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示。分析思路：測(cè)量信號(hào)周期的方法如何利用T/C2的捕捉模式30仿真電路圖31程序流程圖32仿真效果圖336.4仿真實(shí)例音符播放仿真實(shí)例直流電機(jī)控制仿真實(shí)例步進(jìn)電機(jī)控制仿真實(shí)例音符播放仿真實(shí)例

例6.6要求使用AT89C52，晶振頻率12MHz，利用蜂鳴器和單片機(jī)中的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)音樂中，即DO，RE，M，SO，LA，SI的發(fā)音。分析思路：發(fā)音的基本原理如何根據(jù)音符頻率來確定定時(shí)器計(jì)數(shù)初值6.4仿真實(shí)例35音符播放仿真實(shí)例

仿真電路圖6.4仿真實(shí)例36音符播放仿真實(shí)例

程序流程圖6.4仿真實(shí)例37直流電機(jī)控制仿真實(shí)例例6.7要求使用AT89C52，晶振12MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制：使用一個(gè)加速按鍵，每按一次電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就增加；使用一個(gè)反向按鍵，每按一次電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向就發(fā)生改變。對(duì)電機(jī)速度的控制要求利用單片機(jī)中的定時(shí)器。分析思路：直流電機(jī)控制的基本思想如何來控制直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度6.4仿真實(shí)例38直流電機(jī)控制仿真實(shí)例仿真電路圖6.4仿真實(shí)例39直流電機(jī)控制仿真實(shí)例程序流程圖6.4仿真實(shí)例40步進(jìn)電機(jī)控制仿真實(shí)例例6.8要求使用AT89C52，晶振12MHz，電機(jī)步距角為7.5°，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制：。要求開機(jī)時(shí)電機(jī)以30轉(zhuǎn)/分的速度正向旋轉(zhuǎn)，每按下一次加速按鍵，電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度增加10，最高速度為100轉(zhuǎn)/分，即速度可以為30轉(zhuǎn)/分，40轉(zhuǎn)/分，50轉(zhuǎn)/分，…，100轉(zhuǎn)/分。按反向按鍵鍵后，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。分析思路：如何來控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度如何來將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和定時(shí)器初值對(duì)應(yīng)起來6.4仿真實(shí)例41步進(jìn)電機(jī)控制仿真實(shí)例仿真電路圖6.4仿真實(shí)例42步進(jìn)電機(jī)控制仿真實(shí)例程序流程圖6.4仿真實(shí)例436.5看門狗定時(shí)器看門狗簡(jiǎn)介看門狗的工作原理看門狗的使用看門狗簡(jiǎn)介有時(shí)候單片機(jī)因?yàn)槭艿侥承└蓴_，會(huì)不按照這種既定的順序來執(zhí)行指令，會(huì)脫離正常軌道，導(dǎo)致程序執(zhí)行混亂（俗稱