單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目化教程課件-項(xiàng)目4定時(shí)器控制報(bào)警燈的設(shè)計(jì)

*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組項(xiàng)目4定時(shí)器控制報(bào)警燈的設(shè)計(jì)【項(xiàng)目導(dǎo)入】在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，往往會(huì)遇到要求用定時(shí)器對(duì)某些控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如定時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，定時(shí)掃描系統(tǒng)等。51系列單片機(jī)中設(shè)置有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，分別是T0和T1，要學(xué)會(huì)對(duì)定時(shí)器進(jìn)行編程，必須掌握這兩個(gè)的定時(shí)器的工作方式和初值的計(jì)算。在此，我們通過一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，讓同學(xué)們掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器在單片機(jī)控制技術(shù)中的使用。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組【項(xiàng)目目標(biāo)】1.知識(shí)目標(biāo)（1）掌握寄存器TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1的功能；（2）掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式；（3）掌握定時(shí)器的定時(shí)初值的計(jì)算；（2.能力目標(biāo)（1）根據(jù)需要會(huì)選擇使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式；（2）會(huì)計(jì)算定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值；（3）能熟練使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行編程。3.態(tài)度目標(biāo)（1）具有良好的思想政治素質(zhì)與職業(yè)道德；（2）具有認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和刻苦學(xué)習(xí)的精神；（3）養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.1項(xiàng)目描述單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器在工業(yè)控制與測(cè)量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，比如定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)計(jì)數(shù)及定時(shí)掃描等。本項(xiàng)目通過設(shè)計(jì)一個(gè)由定時(shí)器控制的報(bào)警旋轉(zhuǎn)燈，使學(xué)生掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理、工作方式和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值計(jì)算。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.2項(xiàng)目目的與要求本項(xiàng)目的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)由定時(shí)器控制的報(bào)警旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng).。通過控制P2口的8個(gè)LED燈，要求它們旋轉(zhuǎn)閃爍紅燈并發(fā)出報(bào)警聲。項(xiàng)目在實(shí)施過程中需要解決的一下關(guān)鍵問題：（1）選擇哪種定時(shí)器，采用何種工作方式？如何計(jì)算定時(shí)初值？（2）延時(shí)程序的編寫；（3）如何裝入初值？。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.3項(xiàng)目支撐知識(shí)連接一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.定時(shí)/計(jì)數(shù)器組成框圖*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組

加1計(jì)數(shù)器（高8位、低8位）

TMOD，工作方式設(shè)置；

TCON，啟動(dòng)、停止及設(shè)置溢出標(biāo)志2.定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作原理

計(jì)數(shù)器脈沖來源：振蕩器脈沖經(jīng)過12分頻；T0或T1引腳的外部脈沖。計(jì)數(shù)器全1時(shí)，再輸入1個(gè)脈沖就回零，并發(fā)生溢出（TCON中TF0或TF1置1），發(fā)中斷請(qǐng)求。計(jì)數(shù)值：溢出時(shí)計(jì)數(shù)器值－計(jì)數(shù)初值。定時(shí)模式，對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)定時(shí)時(shí)間t＝計(jì)數(shù)值NxTcy*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組1.工作方式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMOD(89H)T0T1M1、M2控制的四種工作方式

00：13位計(jì)數(shù)器

01：16位計(jì)數(shù)器

10：可自動(dòng)重裝的8位計(jì)數(shù)器

11：T0分為2個(gè)8位計(jì)數(shù)器；T1此時(shí)停止工作二、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的相關(guān)寄存器C/T：計(jì)數(shù)器/定時(shí)器選擇位為“0”，選擇定時(shí)方式

為“1”，選擇計(jì)數(shù)方式，

*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組GATE：門控位為“0”，允許軟件控制位TR0或TR1啟動(dòng)定時(shí)器為“1”，允許外部中斷0或1引腳為高電平，且由軟件使TR0（或TR1）置1時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組2.控制寄存器TCON*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組初始化步驟如下：（1）確定工作方式，對(duì)TMOD賦值（2）預(yù)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值，直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1（3）根據(jù)需要開啟定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，直接對(duì)IE寄存器賦值。（4）啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作，將TR0或TR1置“1”。（5）當(dāng)GATE=0時(shí)，直接由軟件置位啟動(dòng)；當(dāng)GATE=1時(shí)，除軟件置位外，還必須在外中斷引腳處加上相應(yīng)的電平值才能啟動(dòng)3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組MCS-51單片機(jī)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0有4種工作方式（方式0、1、2、3）T1有3種工作方式（方式0、1、2）。1.工作方式013位計(jì)數(shù)。由TL0的低5位和TH0的8位組成。TH0溢出時(shí)，置位TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。（如下圖）4.3.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組1.工作方式0為0，T0選擇為定時(shí)器模式，對(duì)CPU內(nèi)部機(jī)器周期加1計(jì)數(shù)，其定時(shí)時(shí)間為：T=(213-T0初值)×機(jī)器周期。為1時(shí)，控制開關(guān)與引腳T0（P3.4）接通，計(jì)數(shù)器T0對(duì)來自外部引腳T0的輸入脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)外部信號(hào)電平發(fā)生由1到0跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，T0成為外部事件計(jì)數(shù)器。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組1.工作方式00或10

1

1

0或1*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組1.工作方式01

0

0或11

0

*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組2.工作方式1當(dāng)M1M0為01時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在方式1，其邏輯電路結(jié)構(gòu)和操作方法與方式0基本相同，它們的差別僅在于計(jì)數(shù)的位數(shù)不同（16位），如圖所示：*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組當(dāng)TMOD的M1M0為10時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在方式2，其邏輯電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示。3.工作方式2*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組方式2為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式，僅用TL0計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)值為256。計(jì)滿溢出后一方面進(jìn)位TF0，使溢出標(biāo)志TF0=1；另一方面，使原來裝在TH0中的初值裝入TL0。優(yōu)點(diǎn)：定時(shí)初值可自動(dòng)恢復(fù),TH0中存放初值；缺點(diǎn)：計(jì)數(shù)范圍小，只適用于需要重復(fù)定時(shí)，而定時(shí)范圍不大的應(yīng)用場(chǎng)合。3.工作方式2*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.工作方式3T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0

，T1處于方式3時(shí)停止計(jì)數(shù)。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.3.3.4定時(shí)／計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例初始化應(yīng)完成的工作如下：（1）對(duì)TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式；（2）計(jì)算初值，并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1；（3）設(shè)置IE、IP來規(guī)定中斷的開放/禁止和優(yōu)先級(jí)；（4）使TR0或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器開始定時(shí)或計(jì)數(shù)。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組一、方式0的應(yīng)用【例4-1】利用定時(shí)器T0的方式0定時(shí)由P1.0輸出頻率為500Hz的方波,設(shè)單片機(jī)晶振頻率為12MHz。

分析：選用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0作定時(shí)器,輸出為P1.0引腳,500Hz的方波可由間隔1ms的高低電平相間而形成,因而只要每隔1ms對(duì)P1.0取反一次即可得到這個(gè)方波。定時(shí)1ms的初值:

因?yàn)闄C(jī)器周期=12÷12MHz=1μs所以

T=-t/T機(jī)器=8192-1000/1=7192TH0=7192/32=0xe0TL0=7192%32=0x18

*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組

C程序清單如下：

#include<reg.51.h>//頭文件

main(){TMOD=0x00;//設(shè)T0為方式0TH0=0xe0;//設(shè)定1ms的定時(shí)初值

TL0=0x18;TR0=1;//啟動(dòng)T0While(1){while(!TF0);//等待定時(shí)器溢出

TF0=0;//清除溢出標(biāo)志

P1_0=!P1_0;//取反

TH0=0xe0;//重裝初值

TL0=0x18;}}*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組二方式1應(yīng)用

方式

1與方式0基本相同,只是方式

1改用了

16位計(jì)數(shù)器。

要求定時(shí)周期較長(zhǎng)時(shí),13位計(jì)數(shù)器不夠用,可改用16位計(jì)數(shù)器

【例4-2】利用定時(shí)器0產(chǎn)生10Hz的方波，由P1.0口輸出，設(shè)單片機(jī)晶振頻率為12MHz。

分析過程：10HZ的方波，周期為100ms，定時(shí)時(shí)間為50ms，也就是每50ms電平就取反一次，12MHz的機(jī)器周期為1us，初值T0=-t/T=65536-50000/1=0x3cb0,則TH0=0x3C，TL0=0xb0。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組#include<reg.51.h>//頭文件

main(){TMOD=0x01;//設(shè)T0為方式1TH0=0x3c;//設(shè)定1ms的定時(shí)初值

TL0=0xb0;//TR0=1;/啟動(dòng)T0While(1){while(!TF0);/等待定時(shí)器溢出

TF0=0;//清除溢出標(biāo)志

P1_0=!P1_0;//取反

TH0=0x3c;//重裝初值

TL0=0xb0;}}*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組3方式2應(yīng)用方式2是定時(shí)/計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝載的操作方式,在這種方式下,定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的工作是相同的,它的工作過程與方式0、方式1基本相同,只不過在溢出的同時(shí),將8位二進(jìn)制初值自動(dòng)重裝載,即在中斷服務(wù)子程序中,不需要編程送初值,這里不再舉例。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1工作在方式2時(shí),可直接用作串行口波特率發(fā)生器。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組

【例4-3】設(shè)計(jì)用定時(shí)器T0控制4個(gè)LED滾動(dòng)閃爍，要求閃爍時(shí)間為200us，硬件電路如圖4-9所示。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組分析過程：利用T0的方式2定時(shí)，根據(jù)要求時(shí)間延時(shí)為200us，則初值計(jì)算為-200=0x38，TMOD的低四位是針對(duì)T0進(jìn)行設(shè)置的，由于T0工作在方式2作為定時(shí)使用，因此M1M0=10，C/=0，于是可得TMOD=0x02。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組C51語言源程序?yàn)椋?include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitB1=P0^0;sbitG1=P0^1;sbitR1=P0^2;sbitY1=P0^3;uinti,j,k;*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組voidmain(){i=j=k=0; P0=0xff; TMOD=0x02; //定時(shí)器0工作方式2 TH0=256-200; //200us定時(shí)

TL0=256-200; IE=0x82;//開中斷

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器

while(1);}*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組//T0中斷函數(shù)voidLED_Flash_and_Scroll()interrupt1{ if(++k<35) return; //定時(shí)中斷若干次后執(zhí)行閃爍

k=0; switch(i) { case0: B1=~B1;break; case1: G1=~G1;break; case2: R1=~R1;break; case3: Y1=~Y1;break; default:i=0; } if(++j<300)return; //每次閃爍持續(xù)一段時(shí)間

j=0; P0=0xff;//關(guān)閉顯示

i++; //切換到下一個(gè)LED}*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組定時(shí)/計(jì)數(shù)功能與中斷一樣，都是單片機(jī)的常用功能。兩者經(jīng)常同時(shí)用在一起使用，因此在單片機(jī)的中斷、定時(shí)綜合應(yīng)用實(shí)例的程序編制過程中，要注意以下幾點(diǎn)：1.選擇合適的中斷和定時(shí)/計(jì)數(shù)方式例如，外部中斷是采用電平觸發(fā)還是脈沖下降沿觸發(fā)；定時(shí)/計(jì)數(shù)是采用自動(dòng)重裝方式還是每次定時(shí)結(jié)束后用軟件重裝。2.確定定時(shí)結(jié)束的判別方式，是用中斷還是查詢?nèi)绻捎弥袛啵c其他中斷的優(yōu)先級(jí)如何確定，是否會(huì)影響系統(tǒng)的功能3.正確初始化和合理分配控制功能四、中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)器的綜合應(yīng)用

*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組【舉例】用計(jì)數(shù)器中斷實(shí)現(xiàn)100以內(nèi)的按鍵計(jì)數(shù)：要求用T0計(jì)數(shù)器，中斷實(shí)現(xiàn)按鍵計(jì)數(shù)。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組分析：由于計(jì)數(shù)寄存器初值為1，因此P3.4引腳的每次負(fù)跳變都會(huì)觸發(fā)T0中斷，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)值累加。計(jì)數(shù)器的清零用外部中斷0控制。電路圖如圖4-10所示。*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.4項(xiàng)目實(shí)施4.4.1硬件設(shè)計(jì)*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.4.2軟件設(shè)計(jì)*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.4.2軟件設(shè)計(jì)C51chengxu見書本*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組4.4.3仿真調(diào)試

一、使用KeilC51編譯源程序*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組二、使用Proteus系統(tǒng)仿真軟件調(diào)試*廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院課件制作組三、動(dòng)手做名稱規(guī)格數(shù)量主要功能或用途單片機(jī)AT89C511控制核心晶振12MHz1晶振電路電