单片机应用技术项目教程项目三任务课件1

1、项目三 时钟系统设计任务1 报警声发生器设计任务内容 组装一个报警声发生系统，由单片机外接蜂鸣器控制发声，上电后发出“滴.嘟.滴.嘟.”高低音交错的报警声。学习目标1. 了解51单片机定时器/计数器的结构、工作原理2. 学会用查询的方法处理定时/计数溢出的情况3. 了解蜂鸣器发声原理，掌握单片机控制输出不同声调的方法 知 识 点知识点一 定时器/计数器的结构及工作原理知识点二 定时器/计数器的控制寄存器知识点三 定时/计数器的工作方式知识点四 定时器/计数器的应用知识点一 定时器/计数器的结构及工作原理1定时器/计数器的结构AT89C51定时器/计数器逻辑结构图2个定时/计数器T0和T1T0、

2、T1分别由TH0、TL0，TH1、TL1构成,存放定时或计数初始设定值（初值）工作方式寄存器控制寄存器知识点一 定时器/计数器的结构及工作原理2定时器/计数器的工作原理 定时器/计数器是一个二进制的加1寄存器，当启动后就开始从设定的计数初始值开始加1计数，寄存器计满回零时能自动置位标志位TF，产生溢出中断请求。 在定时器模式下，每个机器周期寄存器加1，即寄存器对机器周期计数。因为一个机器周期有12个振荡周期，所以计数频率是晶振频率的1/12，即计数周期T=1/(晶振频率1/12) 例: 若晶振频率为6MHZ，求定时器模式的计数周期 解: T = 1 /(晶振频率1/12) = 1 / (6MH

3、Z1/12) = 2s。知识点一 定时器/计数器的结构及工作原理2定时器/计数器的工作原理 在计数器模式下，该寄存器在相应的外部输入脚P3.4/T0和P3.5/T1上出现从1到0的变化时加1计数。 由于寄存器只在每个机器周期的S5P2期间采样外部输入信号，这样，需要2个机器周期辨认一次1到0的变化。所以对外部输入信号，最大的计数频率是振荡器频率的1/24，且外部输入信号的高低电平保持时间均需大于一个机器周期。知识点一 定时器/计数器的结构及工作原理2定时器/计数器的工作原理 定时器/计数器是单片机中工作相对独立的部件，当将其设定为某种工作方式并启动后，它就会独立进行计数，不再占用CPU的时间，

4、直到计满溢出，才向CPU申请中断处理。此时，用户又可以重新设置定时器/计数器的工作方式，以改变它的工作状态，由此可见，它是一个工作效率高且工作灵活的部件。知识点二 定时器/计数器的控制寄存器 AT89C51对内部定时器/计数器的控制主要是通过TMOD和TCON两个特殊功能寄存器的编程来实现的。1工作方式寄存器TMOD 知识点二 定时器/计数器的控制寄存器（1）M0、M1：工作方式控制位 2位可形成四种二进制编码，可控制产生四种工作方式。 知识点二 定时器/计数器的控制寄存器（2）C/T ：模式控制选择位 C/T=0为定时器模式； C/T=1为计数器模式。（3）GATE：门选通位 当GATE=0

5、时，只要使TCON中的TR0（或TR1）置1，就可启动定时器T0（或T1）工作。（一般情况下，设置GATE=0） 当GATE=l时，只有/INT0（或/INT1）引脚为高电平且TR0（或TR1）置1时，定时器才能启动工作。 知识点二 定时器/计数器的控制寄存器2 定时器控制寄存器 定时器控制寄存器TCON是一个8位特殊功能寄存器，其地址为88H，用于控制定时器的启动/停止以及标志定时器溢出中断申请。既可进行字节寻址又可进行位寻址。复位时所有位被清零。 TR0和TR1:分别用于控制T0和T1的启动与停止 TF0和TF1:T0和T1溢出标志,可利用它们查询定时/计数的结果，也可利用中断处理。知识点

6、二 定时器/计数器的控制寄存器 定时器/计数器T0和T1是在TMOD和TCON的联合控制下进行定时或计数工作的，其输入时钟和控制逻辑可用下图综合表示。知识点三 定时器/计数器的工作方式 1工作方式0 定时器/计数器被设置为一个13位的计数器，由TH的高8位和TL中的低5位组成，其中TL中的高3位不用。知识点三 定时器/计数器的工作方式 1工作方式0知识点三 定时器/计数器的工作方式 2工作方式1 方式1时，定时器/计数器被设置为一个16位加1的计数器，该计数器由高8位TH和低8位TL组成。定时器/计数器在方式1下的工作情况与在方式0下的基本相同，差别只是计数器的位数不同。 定时器模式下定时时间

7、为： T=（216-T0初值）机器周期知识点三 定时器/计数器的工作方式 3工作方式2 定时器/计数器被设置成一个8位计数器TL0（或TL1）和一个具有计数初值重装功能的8位寄存器TH0（或TH1）。 知识点三 定时器/计数器的工作方式 3工作方式2 当计数器TL0（或TL1）从计数初值加1计数并溢出时，除了把相应的溢出标志位TF0（或TF1）置“l”外，同时还将TH0（或TH1）中的计数初值重新装入TL0（或TL1）中，使TL0（或TL1）又重新开始计数。 在重装过程中TH0（或TH1）中的数值保持不变。如果在TH0（或TH1）中由软件改为新的计数初值，则下次向TL0（或TL1）中重装时将装

8、入新的计数初值。 定时器模式下定时时间为： T=（28 TH0初值）机器周期 说明：T1工作在方式2，常作为通信中波特率发生器使用。知识点四 定时器/计数器的应用 单片机上电复位后，TMOD、TCON等特殊功能寄存器都处于清零状态，因而必须先进行初始化设置和计数初值的确定等工作。 知识点四 定时器/计数器的应用 1初始化（1）根据设计需要先确定定时器/计数器的工作模式及工作方式，然后将相应的控制字用赋值语句写入TMOD寄存器中。（2）计算出计数初始值并写入TH0、TL0、TH1、TL1中。（3）通过对中断优先级寄存器IP和中断允许寄存器IE的设置，确定计数器的中断优先级和开放中断。（4）给定时

9、器控制寄存器TCON送命令字，控制定时器/计数器的启动和停止。知识点四 定时器/计数器的应用 2初值的计算 定时器/计数器T0、T1不论是工作在计数器模式还是定时器模式下，都是加1计数器，因而写入计数器的初始值和实际计数值并不相同，两者的换算关系如下：设实际计数值为C，计数最大值为M，计数初始值为X，则X=MC。其中计数最大值在不同工作方式下的值不同，具体如下： （1）工作方式0：M = 213 = 8192 （2）工作方式1：M = 216 = 65536 （3）工作方式2：M = 28 = 256 T = CT机 = （MX ）T机定时器模式下对应的定时时间为：任务实施1硬件电路设计任务实

10、施 图中，单片机输出的电流常常太小，导致喇叭声音太小甚至不响，因此，通常单片机的输出口还需要外接一个三极管驱动电路。任务实施2控制软件设计 设报警声高音为1kHz信号，低音为500Hz信号，因此问题就转变为用单片机的P1.0口交替输出1kHz和500Hz的方波。 首先考虑输出500Hz方波的问题。单片机晶振频率为6MHz，P1.0口输出500Hz方波，可用T0工作于方式0，用查询方式完成。任务实施2控制软件设计（1）确定工作方式 使用T0工作于方式0的定时功能，GATE=0，则TMOD取0 x0。任务实施2控制软件设计（2）确定定时初始值X 欲产生500Hz的等宽方波脉冲，只需在P1.0端以2ms为周期交替输出高低电平即可实现，为此定时时间应为1ms即1000s。使用12MHz晶振，则一个机器周期为1s，所以计数为1000s/1s=1000，方式1为16位计数结构，最大计数值为65536。则计数初值X为：任务实施2控