单片机原理及应用技术项目化项目4定时器控制的报警灯设计.ppt

　　【项目导入】　　在单片机的应用系统中，往往会遇到要求用定时器对某些控制系统进行设计，例如定时检测系统、定时扫描系统等。51系列单片机中设置有2个16位定时器/计数器，分别是T0和T1，要学会对定时器进行编程，必须掌握这两个定时器的工作方式和初值的计算。在此，我们通过一个项目设计，让同学们掌握定时器/计数器在单片机控制技术中的使用。 　　【项目目标】　　1. 知识目标　　(1) 理解定时器/计数器的结构和工作原理；　　(2) 理解寄存器TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1的功能；　　(3) 掌握定时器/计数器的工作方式；　　(4) 掌握定时器的定时初值的计算。 　　2. 能力目标　　(1) 根据需要会选择使用定时器/计数器的某种工作方式； 　　(2) 会计算定时器/计数器的初值； 　　(3) 能熟练使用定时器/计数器；　　(4) 会运用C51语言对应用程序进行编程。 　　　　　　4.1 项 目 描 述　　单片机的定时器/计数器在工业控制与测量领域有着广泛的应用，比如定时检测、定时计数及定时扫描等。本项目通过设计一个由定时器控制的报警旋转灯，使学生掌握定时器/计数器的工作原理、工作方式和定时器/计数器的初值计算。 　　　　　4.2 项目目的与要求　　本项目的目的就是设计一个由定时器控制的报警旋转灯系统。通过控制P2口的8个LED灯，要求它们旋转闪烁红灯并发出报警声。项目在实施过程中需要解决以下关键问题：　　(1) 与定时器/计数器相关的寄存器的各位的功能是怎样的；　　(2) 选择哪种定时器，采用何种工作方式，如何计算定时初值；　　(3) 编写延时程序；　　(4) 如何装入初值。 　　　　4.3 项目支撑知识链接4.3.1 定时器/计数器的结构　　1．定时器的结构及工作原理　　1) 定时器/计数器组成框图　　89C51单片机内部有两个16位可编程定时器/计数器：定时器0(T0)和定时器1(T1)。其逻辑结构如图4-1所示。 图4-1 51单片机定时器/计数器的内部结构图 　　由图4-1可知，定时器/计数器0、定时器/计数器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH～8DH，每个寄存器均可单独访问。定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。 　　2) 定时器/计数器工作原理　　当定时器/计数器设置为定时工作方式时，计数器对内部机器周期计数，每过一个机器周期，计数器增1，直至计满溢出。定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关，C51单片机的一个机器周期由12个振荡脉冲组成。当采用12 MHz晶振时，一个机器周期为1 μs，计数频率为1 MHz。因此，适当选择定时器的初值可获取各种定时时间。 　　当定时器/计数器设置为计数工作方式时，计数器对来自输入引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)的外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平，若前一个机器周期采样值为1，后一个机器周期采样值为0，则计数器加1。新的计数值是在检测到输入引脚电平发生1到0的负跳变后，与下一个机器周期的S3P1期间装入计数器中的。可见，检测一个由1到0的负跳变，需要两个机器周期。 　　所以，最高检测频率为振荡频率的1/24。计数器对外部输入信号的占空比没有特别的限制，但必须保证输入信号的高电平与低电平的持续时间在一个机器周期以上。当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后，定时器就按被设定的工作方式独立工作，不再占用CPU的操作时间，只有在计数器计满溢出时，才可能中断CPU当前的操作。 　　2．定时器/计数器的相关寄存器　　如上所述，要使定时器/计数器按要求工作，得到所需的定时时间或计数值，必须通过编程进行控制才能实现。通过对工作方式控制寄存器(TMOD)和定时器/计数器控制寄存器(TCON)的设置即可实现对定时器/计数器的控制。 　　51单片机的定时器/计数器(T0、T1)主要由工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON等组成。可以通过软件对这些寄存器进行设置来实现不同的控制目的。其中，TH0和TL0用来存放定时器T0的计数初值，TMOD用来控制定时器的工作方式，TCON用作中断溢出标志并控制定时器的启、停。 　　1) 工