單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程項(xiàng)目三任務(wù)課件1

1、項(xiàng)目三 時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)1 報(bào)警聲發(fā)生器設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 組裝一個(gè)報(bào)警聲發(fā)生系統(tǒng)，由單片機(jī)外接蜂鳴器控制發(fā)聲，上電后發(fā)出“滴.嘟.滴.嘟.”高低音交錯(cuò)的報(bào)警聲。學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)、工作原理2. 學(xué)會(huì)用查詢的方法處理定時(shí)/計(jì)數(shù)溢出的情況3. 了解蜂鳴器發(fā)聲原理，掌握單片機(jī)控制輸出不同聲調(diào)的方法 知 識(shí) 點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)一 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理知識(shí)點(diǎn)二 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器知識(shí)點(diǎn)三 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式知識(shí)點(diǎn)四 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)一 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)AT89C51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)圖2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1T0、

2、T1分別由TH0、TL0，TH1、TL1構(gòu)成,存放定時(shí)或計(jì)數(shù)初始設(shè)定值（初值）工作方式寄存器控制寄存器知識(shí)點(diǎn)一 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一個(gè)二進(jìn)制的加1寄存器，當(dāng)啟動(dòng)后就開(kāi)始從設(shè)定的計(jì)數(shù)初始值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，寄存器計(jì)滿回零時(shí)能自動(dòng)置位標(biāo)志位TF，產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。 在定時(shí)器模式下，每個(gè)機(jī)器周期寄存器加1，即寄存器對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期有12個(gè)振蕩周期，所以計(jì)數(shù)頻率是晶振頻率的1/12，即計(jì)數(shù)周期T=1/(晶振頻率1/12) 例: 若晶振頻率為6MHZ，求定時(shí)器模式的計(jì)數(shù)周期 解: T = 1 /(晶振頻率1/12) = 1 / (6MH

3、Z1/12) = 2s。知識(shí)點(diǎn)一 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理 在計(jì)數(shù)器模式下，該寄存器在相應(yīng)的外部輸入腳P3.4/T0和P3.5/T1上出現(xiàn)從1到0的變化時(shí)加1計(jì)數(shù)。 由于寄存器只在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣外部輸入信號(hào)，這樣，需要2個(gè)機(jī)器周期辨認(rèn)一次1到0的變化。所以對(duì)外部輸入信號(hào)，最大的計(jì)數(shù)頻率是振蕩器頻率的1/24，且外部輸入信號(hào)的高低電平保持時(shí)間均需大于一個(gè)機(jī)器周期。知識(shí)點(diǎn)一 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)中工作相對(duì)獨(dú)立的部件，當(dāng)將其設(shè)定為某種工作方式并啟動(dòng)后，它就會(huì)獨(dú)立進(jìn)行計(jì)數(shù)，不再占用CPU的時(shí)間，

4、直到計(jì)滿溢出，才向CPU申請(qǐng)中斷處理。此時(shí)，用戶又可以重新設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式，以改變它的工作狀態(tài)，由此可見(jiàn)，它是一個(gè)工作效率高且工作靈活的部件。知識(shí)點(diǎn)二 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器 AT89C51對(duì)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制主要是通過(guò)TMOD和TCON兩個(gè)特殊功能寄存器的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1工作方式寄存器TMOD 知識(shí)點(diǎn)二 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器（1）M0、M1：工作方式控制位 2位可形成四種二進(jìn)制編碼，可控制產(chǎn)生四種工作方式。 知識(shí)點(diǎn)二 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器（2）C/T ：模式控制選擇位 C/T=0為定時(shí)器模式； C/T=1為計(jì)數(shù)器模式。（3）GATE：門選通位 當(dāng)GATE=0

5、時(shí)，只要使TCON中的TR0（或TR1）置1，就可啟動(dòng)定時(shí)器T0（或T1）工作。（一般情況下，設(shè)置GATE=0） 當(dāng)GATE=l時(shí)，只有/INT0（或/INT1）引腳為高電平且TR0（或TR1）置1時(shí)，定時(shí)器才能啟動(dòng)工作。 知識(shí)點(diǎn)二 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器2 定時(shí)器控制寄存器 定時(shí)器控制寄存器TCON是一個(gè)8位特殊功能寄存器，其地址為88H，用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)/停止以及標(biāo)志定時(shí)器溢出中斷申請(qǐng)。既可進(jìn)行字節(jié)尋址又可進(jìn)行位尋址。復(fù)位時(shí)所有位被清零。 TR0和TR1:分別用于控制T0和T1的啟動(dòng)與停止 TF0和TF1:T0和T1溢出標(biāo)志,可利用它們查詢定時(shí)/計(jì)數(shù)的結(jié)果，也可利用中斷處理。知識(shí)點(diǎn)

6、二 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1是在TMOD和TCON的聯(lián)合控制下進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)工作的，其輸入時(shí)鐘和控制邏輯可用下圖綜合表示。知識(shí)點(diǎn)三 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 1工作方式0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被設(shè)置為一個(gè)13位的計(jì)數(shù)器，由TH的高8位和TL中的低5位組成，其中TL中的高3位不用。知識(shí)點(diǎn)三 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 1工作方式0知識(shí)點(diǎn)三 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 2工作方式1 方式1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被設(shè)置為一個(gè)16位加1的計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器由高8位TH和低8位TL組成。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在方式1下的工作情況與在方式0下的基本相同，差別只是計(jì)數(shù)器的位數(shù)不同。 定時(shí)器模式下定時(shí)時(shí)間

7、為： T=（216-T0初值）機(jī)器周期知識(shí)點(diǎn)三 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 3工作方式2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被設(shè)置成一個(gè)8位計(jì)數(shù)器TL0（或TL1）和一個(gè)具有計(jì)數(shù)初值重裝功能的8位寄存器TH0（或TH1）。 知識(shí)點(diǎn)三 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 3工作方式2 當(dāng)計(jì)數(shù)器TL0（或TL1）從計(jì)數(shù)初值加1計(jì)數(shù)并溢出時(shí)，除了把相應(yīng)的溢出標(biāo)志位TF0（或TF1）置“l(fā)”外，同時(shí)還將TH0（或TH1）中的計(jì)數(shù)初值重新裝入TL0（或TL1）中，使TL0（或TL1）又重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。 在重裝過(guò)程中TH0（或TH1）中的數(shù)值保持不變。如果在TH0（或TH1）中由軟件改為新的計(jì)數(shù)初值，則下次向TL0（或TL1）中重裝時(shí)將裝

8、入新的計(jì)數(shù)初值。 定時(shí)器模式下定時(shí)時(shí)間為： T=（28 TH0初值）機(jī)器周期 說(shuō)明：T1工作在方式2，常作為通信中波特率發(fā)生器使用。知識(shí)點(diǎn)四 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 單片機(jī)上電復(fù)位后，TMOD、TCON等特殊功能寄存器都處于清零狀態(tài)，因而必須先進(jìn)行初始化設(shè)置和計(jì)數(shù)初值的確定等工作。 知識(shí)點(diǎn)四 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 1初始化（1）根據(jù)設(shè)計(jì)需要先確定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式及工作方式，然后將相應(yīng)的控制字用賦值語(yǔ)句寫入TMOD寄存器中。（2）計(jì)算出計(jì)數(shù)初始值并寫入TH0、TL0、TH1、TL1中。（3）通過(guò)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP和中斷允許寄存器IE的設(shè)置，確定計(jì)數(shù)器的中斷優(yōu)先級(jí)和開(kāi)放中斷。（4）給定時(shí)

9、器控制寄存器TCON送命令字，控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和停止。知識(shí)點(diǎn)四 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 2初值的計(jì)算 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1不論是工作在計(jì)數(shù)器模式還是定時(shí)器模式下，都是加1計(jì)數(shù)器，因而寫入計(jì)數(shù)器的初始值和實(shí)際計(jì)數(shù)值并不相同，兩者的換算關(guān)系如下：設(shè)實(shí)際計(jì)數(shù)值為C，計(jì)數(shù)最大值為M，計(jì)數(shù)初始值為X，則X=MC。其中計(jì)數(shù)最大值在不同工作方式下的值不同，具體如下： （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機(jī) = （MX ）T機(jī)定時(shí)器模式下對(duì)應(yīng)的定時(shí)時(shí)間為：任務(wù)實(shí)施1硬件電路設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)

10、施 圖中，單片機(jī)輸出的電流常常太小，導(dǎo)致喇叭聲音太小甚至不響，因此，通常單片機(jī)的輸出口還需要外接一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)電路。任務(wù)實(shí)施2控制軟件設(shè)計(jì) 設(shè)報(bào)警聲高音為1kHz信號(hào)，低音為500Hz信號(hào)，因此問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)橛脝纹瑱C(jī)的P1.0口交替輸出1kHz和500Hz的方波。 首先考慮輸出500Hz方波的問(wèn)題。單片機(jī)晶振頻率為6MHz，P1.0口輸出500Hz方波，可用T0工作于方式0，用查詢方式完成。任務(wù)實(shí)施2控制軟件設(shè)計(jì)（1）確定工作方式 使用T0工作于方式0的定時(shí)功能，GATE=0，則TMOD取0 x0。任務(wù)實(shí)施2控制軟件設(shè)計(jì)（2）確定定時(shí)初始值X 欲產(chǎn)生500Hz的等寬方波脈沖，只需在P1.0端以2ms為周期交替輸出高低電平即可實(shí)現(xiàn)，為此定時(shí)時(shí)間應(yīng)為1ms即1000s。使用12MHz晶振，則一個(gè)機(jī)器周期為1s，所以計(jì)數(shù)為1000s/1s=1000，方式1為16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)，最大計(jì)數(shù)值為65536。則計(jì)數(shù)初值X為：任務(wù)實(shí)施2控