1、第五項(xiàng)：計(jì)時(shí)器的綜合應(yīng)用，教學(xué)目的，了解計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理。掌握計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器四種工作模式的特點(diǎn)及應(yīng)用。掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化。掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和中斷集成應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法。如圖所示，在工業(yè)生產(chǎn)線上，零件通過(guò)裝有光電傳感器的傳送帶傳輸。每當(dāng)零件通過(guò)傳感器時(shí)，傳感器就會(huì)向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)。每100個(gè)零件，單片機(jī)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，生產(chǎn)線自動(dòng)包裝100個(gè)零件。生產(chǎn)線自動(dòng)包裝控制電路，用發(fā)光二極管模擬打包機(jī)；用按鈕模擬零件通過(guò)裝有光電傳感器的傳輸帶傳輸，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并向單片機(jī)發(fā)送計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。生產(chǎn)線自動(dòng)包裝控制程序，采用t 0模式2計(jì)數(shù)功能，每100個(gè)外部脈沖計(jì)數(shù)一次，從P1.0輸出一個(gè)

2、低電平脈沖信號(hào)(寬度約0.1毫秒)，生產(chǎn)線自動(dòng)包裝系統(tǒng)程序，采用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，T1有計(jì)數(shù)模式和計(jì)時(shí)模式四種工作模式，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器原理，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器本質(zhì)上是一個(gè)1加計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能在計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作之前，中央處理器必須將一些命令(稱(chēng)為控制字)寫(xiě)入計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器(即初始化)。將初始化操作模式控制字寫(xiě)入定時(shí)器模式寄存器(tmod)；工作狀態(tài)控制字(或相關(guān)位)寫(xiě)入定時(shí)器控制寄存器(tcon)；將計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)初始值分配給TH0(TH1)和TL0(TL1)。定時(shí)功能，每次機(jī)器周期過(guò)去，計(jì)數(shù)器增加1，直到溢出計(jì)數(shù)，即機(jī)器周期計(jì)數(shù)。定時(shí)

3、器的計(jì)時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率有關(guān)。由于機(jī)器周期等于12個(gè)時(shí)鐘周期，計(jì)數(shù)頻率應(yīng)為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率(即機(jī)器周期)的十二分之一。如果晶體頻率為12兆赫茲，機(jī)器周期為1秒。定時(shí)時(shí)間可以通過(guò)改變定時(shí)器的初始值和適當(dāng)選擇定時(shí)器的長(zhǎng)度(8位、13位或16位)來(lái)調(diào)整。計(jì)數(shù)功能，通過(guò)外部計(jì)數(shù)輸入引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)對(duì)外部脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，外部脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間對(duì)引腳輸入電平進(jìn)行采樣。如果在一個(gè)機(jī)器周期的S2P 2期間采樣值為1，在下一個(gè)機(jī)器周期的S2P 2期間采樣值為0，則計(jì)數(shù)器將增加1，并且新的計(jì)數(shù)值將在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間加載到計(jì)數(shù)器中。檢測(cè)從

4、1到0的轉(zhuǎn)換需要兩個(gè)機(jī)器周期，外部信號(hào)的最高計(jì)數(shù)頻率是時(shí)鐘頻率的四分之一。如果晶振頻率為12兆赫茲，最高計(jì)數(shù)頻率為0.5兆赫茲。為了確保給定電平在改變前至少采樣一次，外部計(jì)數(shù)脈沖的高電平和低電平保持時(shí)間應(yīng)超過(guò)一個(gè)機(jī)器周期。應(yīng)用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、定時(shí)和延時(shí)控制產(chǎn)生定時(shí)中斷信號(hào)，設(shè)計(jì)不同頻率的各種信號(hào)源；產(chǎn)生定時(shí)掃描信號(hào)，掃描鍵盤(pán)獲得控制信號(hào)，掃描顯示器連續(xù)顯示數(shù)據(jù)。在測(cè)量外部脈沖時(shí)，對(duì)外部脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)可以測(cè)量脈沖信號(hào)的寬度和周期，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)。在監(jiān)控系統(tǒng)工作方面，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行掃描。當(dāng)系統(tǒng)工作異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位并重新啟動(dòng)以恢復(fù)正常工作。定時(shí)器模式寄存器TMOD TMOD用于設(shè)置T0和

5、T1的工作模式。TMOD格式：門(mén)：門(mén)位。GATE=0:軟件啟動(dòng)定時(shí)器，指令將TCON的TR1(TR0)設(shè)置為啟動(dòng)定時(shí)器1(定時(shí)器0)。GATE=1:軟件和硬件一起啟動(dòng)定時(shí)器。當(dāng)通過(guò)指令將TCON的TR1(TR0)設(shè)為1時(shí)，只有當(dāng)外部中斷INT0(INT1)引腳輸入高電平時(shí)，定時(shí)器1(定時(shí)器0)才能啟動(dòng)。定時(shí)器模式寄存器TMOD，C/T:功能選擇位。當(dāng)C/T=0時(shí)，它作為計(jì)時(shí)器工作。當(dāng)C/T=1時(shí)，它作為計(jì)數(shù)器工作。M1和M0:模式選擇位。定時(shí)器操作模式選擇位定義、定時(shí)器控制寄存器TCON、TCON用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止，并保存T0和T1的溢出和中斷標(biāo)志。TCON的格式是： TF1(TCON

6、.7):定時(shí)器1溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器1滿(mǎn)溢時(shí)，硬件自動(dòng)將TF1置1，并應(yīng)用中斷。處理該標(biāo)志位有兩種方式：在中斷模式下工作，即將TF1置1，申請(qǐng)中斷，響應(yīng)中斷后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，硬件自動(dòng)清除TF1；在查詢(xún)模式下工作，即通過(guò)查詢(xún)?cè)撐皇欠駷?來(lái)判斷是否發(fā)生溢出。TF1設(shè)置為1后，必須使用軟件清除TF1。定時(shí)器控制寄存器TCON，TR1(TCON.6):定時(shí)器1啟動(dòng)-停止控制位。當(dāng)門(mén)=0時(shí)，軟件將TR1設(shè)置為啟動(dòng)定時(shí)器1，如果被軟件清零，則停止定時(shí)器1。當(dāng)GATE=1時(shí)，軟件將TR1設(shè)置為1，外部中斷INT1的引腳輸入高電平以啟動(dòng)定時(shí)器1。TF0(TCON.5):定時(shí)器0溢出標(biāo)志位。其功能與TF1相

7、同。TR0(TCON.4):定時(shí)器0啟?？刂莆?。其功能與TR1相同。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0具有模式0的邏輯結(jié)構(gòu)，它構(gòu)成一個(gè)13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，定時(shí)器1的結(jié)構(gòu)和操作與定時(shí)器0完全相同。當(dāng)選通位GATE=0時(shí)，“或”門(mén)的輸出始終為1，“或”門(mén)打開(kāi)，TR0控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和停止。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在模式0時(shí)，軟件將TR0設(shè)置為1，打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)定時(shí)器0，13位1加計(jì)數(shù)器根據(jù)定時(shí)初始值或計(jì)數(shù)初始值計(jì)數(shù)1；軟件將TR0清零，關(guān)閉控制開(kāi)關(guān)，停止定時(shí)器0，增加1個(gè)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，13位加1計(jì)數(shù)器為0，TF0由硬件自動(dòng)設(shè)置，并請(qǐng)求中斷。同時(shí)，13位加1計(jì)數(shù)器繼續(xù)從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。模式0應(yīng)用

8、示例，在P1.0輸出周期為1 ms(頻率為1千赫)的方波，用定時(shí)器1模式0設(shè)計(jì)程序，晶體振蕩器頻率為12千赫。周期為1毫秒的方波可以通過(guò)每500秒反轉(zhuǎn)P1.0獲得，T1的計(jì)時(shí)時(shí)間為t=500秒；對(duì)于定時(shí)器1模式0，TMOD的高4位中的M1M0應(yīng)該取00；將其設(shè)置為軟件啟動(dòng)定時(shí)器，取GATE為0；有了計(jì)時(shí)功能，C/T取0。TMOD是00H。晶體振蕩器的頻率為12兆赫茲，T機(jī)=12/fosc=12/(12106)=1s定時(shí)初始值X=213-T/T機(jī)=213-500/1=8192-500=7692=1e 0ch=11100001100 b由于TL1高，校正后的初始定時(shí)值為：x=11110000000

9、1100b=f00ch，工作模塊13為氖要求如下：第一，從燈D1開(kāi)始，八個(gè)燈一次打開(kāi)，即D1打開(kāi)1秒后關(guān)閉；D2關(guān)閉1秒鐘，D8關(guān)閉1秒鐘；然后每隔一段時(shí)間閃爍三次，即D1、D3、D5和D7打開(kāi)一秒鐘，然后關(guān)閉；D2、D4、D6和D8關(guān)閉一秒鐘，重復(fù)三次；循環(huán)上述過(guò)程(晶體頻率為6MHz)。霓虹燈模擬控制電路，與項(xiàng)目2中的發(fā)光二極管循環(huán)照明相同。霓虹燈模擬控制程序，編程分析(整個(gè)控制過(guò)程分為兩個(gè)階段):循環(huán)照明階段輸出控制代碼8次，初始控制代碼為7FH(D1照明)，下一個(gè)控制代碼可由前一個(gè)控制代碼循環(huán)向右移動(dòng)得到(即8個(gè)控制代碼分別為7FH、0BFH、0FH、0EFH和0F7H)，間隔閃爍階段

10、輸出控制代碼6次， 初始控制碼為0AAH，下一個(gè)控制碼可通過(guò)反轉(zhuǎn)前一個(gè)控制碼獲得(即0AAH和55H分別交替3次)； 任意兩個(gè)控制碼的輸出間隔為1，因此可以使用T0(或T1)計(jì)時(shí)功能，根據(jù)每1秒后的相位標(biāo)志判斷并輸出下一個(gè)控制碼。氖模擬控制程序，在模式1中使用T1定時(shí)器(晶體頻率為6MHz)，最大T1計(jì)時(shí)為131.072毫秒，為了計(jì)時(shí)1秒，采用硬件計(jì)時(shí)加軟件計(jì)數(shù)模式，即設(shè)置T1計(jì)時(shí)100毫秒，軟件計(jì)數(shù)10次。分布如下：i10:初始值為10的定時(shí)軟件計(jì)數(shù)器；F0:控制級(jí)標(biāo)志位，F(xiàn)0=0表示周期點(diǎn)亮級(jí)，F(xiàn)0=1表示間隔閃爍級(jí)；I8、i6:計(jì)數(shù)器，用于在兩個(gè)控制階段輸出控制代碼，初始值為8和6；Mo

11、d1、mod2:兩級(jí)控制代碼寄存器的初始值分別為0 x01和0 xAA。氖模擬控制程序，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一個(gè)16位加1的計(jì)數(shù)器，由TH0中的8位和TL0中的8位組成。模式1基本上類(lèi)似于模式0，最大的區(qū)別在于模式1中1+計(jì)數(shù)器的位數(shù)是16位。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0模式1的邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式2下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一個(gè)8位加1計(jì)數(shù)器，可以自動(dòng)加載初始值。TH0中的8位用于存儲(chǔ)定時(shí)初始值或計(jì)數(shù)初始值，TL0中的8位用于增加1個(gè)計(jì)數(shù)器。1+計(jì)數(shù)器溢出后，硬件自動(dòng)將TF0設(shè)置為1，并自動(dòng)將計(jì)時(shí)初始值或存儲(chǔ)在TH0中的計(jì)數(shù)初始值重新加載到TL0中繼續(xù)計(jì)數(shù)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0

12、模式2的邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示，T0模式3的邏輯結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)獨(dú)立的8位加1計(jì)數(shù)器TH0和TL0。TL0可用于計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)。TH0只能用于計(jì)時(shí)。T0模式3的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，1加計(jì)數(shù)器TL0占用T0中除TH0以外的所有資源，原T0控制位和信號(hào)引腳的控制功能與模式0和模式1相同；與模式2相比，自動(dòng)將計(jì)時(shí)初始值或計(jì)數(shù)初始值重新載入TL0是不可能的，但必須由程序完成。1加計(jì)數(shù)器TH0只能用于簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)功能，它占用原始T1的控制位TR1和TF1，也占用T1中斷源。T0模式3中T1的邏輯結(jié)構(gòu)、T0模式3中T1的結(jié)構(gòu)特征以及T1不能在模式3中工作，因?yàn)門(mén)0在模式3中工作時(shí)，其控制位TR1、TF1和中斷源被T0占用。T1

13、可以在模式0、模式1和模式2下工作，但其輸出直接發(fā)送到串行端口；設(shè)置T1的工作模式，T1將自動(dòng)開(kāi)始計(jì)數(shù)；要停止計(jì)數(shù)，將T1設(shè)置為模式3；T1通常用作串口的波特率發(fā)生器，在模式2下工作會(huì)使程序更簡(jiǎn)單。技能訓(xùn)練5-1 0-59秒數(shù)字顯示，利用LED動(dòng)態(tài)掃描顯示和定時(shí)器計(jì)時(shí)功能，完成0-59秒數(shù)字顯示(定時(shí)器)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。0-59秒數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)0-59秒數(shù)字顯示程序設(shè)計(jì)，0-59秒數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)，兩個(gè)普通陰極數(shù)碼管的發(fā)光二極管動(dòng)態(tài)掃描顯示電路通過(guò)74LS245芯片的7位控制引腳，分別連接到單片機(jī)P0端口的7個(gè)引腳P1.0P1.6，數(shù)碼管的公共端分別連接到P1端口的P1.0和P1.1引腳。工作模塊14電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步掌握定時(shí)器的使用和編程方法，進(jìn)一步掌握中斷處理器的編程方法，并利用中央處理器定時(shí)器和6LED