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文档简介
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
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