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1、第四次课,8课时 11月27日8.30-12.0,11月28日8.30-12.0,交通灯控制系统,项目六 定时/计数应用系统设计,本项目学习目标： （1）制作一个单片机控制的LED定时电路。 （2） 掌握定时/计数的处理过程和使用方法； （5） 掌握定时/计数的程序设计方法；,计数概念的引入,1.从选票的统计谈起：画“正”。这就是计数，生活中计数的例子处处可见。例：录音机上的计数器、家里面用的电度表、汽车上的里程表等等，再举一个工业生产中的例子，线缆行业在电线生产出来之后要计米，也就是测量长度，怎么测法呢？用尺量？不现实，太长不说，要一边做一边量呢，怎么办呢？行业中有很巧妙的方法，用一个周长是
2、1米的轮子，将电缆绕在上面一周，由线带轮转，这样轮转一周不就是线长1米嘛，所以只要记下轮转了多少圈，就可以知道走过的线有多长了。,2、计数器的容量 从一个生活中的例子看起：一个水盆在水龙头下，水龙没关紧，水一滴滴地滴入盆中。水滴不断落下，盆的容量是有限的，过一段时间之后，水就会逐渐变满。录音机上的计数器最多只计到999.那么单片机中的计数器有多大的容量呢？51单片机中有两个计数器，分别称之为T0和T1，这两个计数器分别是由两个8位的RAM单元组成的，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量是65536。,3、定时 8031中的计数器除了可以作为计数之用外，还可以用作时钟，时钟的用途当然很大
3、，如打铃器，电视机定时关机，空调定时开关等等，那么计数器是如何作为定时器来用的呢？ 一个闹钟，我将它定时在1个小时后闹响，换言之，也可以说是秒针走了（3600）次，所以时间就转化为秒针走的次数的，也就是计数的次数了，可见，计数的次数和时间之间的确十分相关。那么它们的关系是什么呢？那就是秒针每一次走动的时间正好是1秒。,结论：只要计数脉冲的间隔相等，则计数值就代表了时间的流逝。由此，单片机中的定时器和计数器是一个东西，只不过计数器是记录的外界发生的事情，而定时器则是由单片机提供一个非常稳定的计数源。那么提供组定时器的是计数源是什么呢？看图1，原来就是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。
4、晶振的频率当然很准，所以这个计数脉冲的时间间隔也很准。问题：一个12M的晶振，它提供给计数器的脉冲时间间隔是多少呢？当然这很容易，就是12M/12等于1M，也就是1个微秒。结论：计数脉冲的间隔与晶振有关，12M的晶振，计数脉冲的间隔是1微秒。,4、溢出,让我们再来看水滴的例子，当水不断落下，盆中的水不断变满，最终有一滴水使得盆中的水满了。这时如果再有一滴水落下，就会发生什么现象？水会漫出来，用个术语来讲就是“溢出”。,水溢出是流到地上，而计数器溢出后将使得TF0变为“1”。至于TF0是什么我们稍后再谈。一旦TF0由0变成1，就是产生了变化，产生了变化就会引发事件，就象定时的时间一到，闹钟就会响
5、一样。至于会引发什么事件，我们下次课再介绍，现在我们来研究另一个问题：要有多少个计数脉冲才会使TF0由0变为1。,5、任意定时及计数的方法 刚才已研究过，计数器的容量是16位，也就是最大的计数值到65536，因此计数计到65536就会产生溢出。这个没有问题，问题是我们现实生活中，经常会有少于65536个计数值的要求，如包装线上，一打为12瓶，一瓶药片为100粒，怎么样来满足这个要求呢？ 提示：如果是一个空的盆要1万滴水滴进去才会满，我在开始滴水之前就先放入一勺水，还需要10000滴嘛？对了，我们采用预置数的方法，我要计100，那我就先放进65436，再来100个脉冲，不就到了65536了吗。定
6、时也是如此，每个脉冲是1微秒，则计满65536个脉冲需时65.536毫秒，但现在我只要10毫秒就可以了，怎么办？10个毫秒为10000个微秒，所以，只要在计数器里面放进55536就可以了。,一定时/计数器的应用 1计数功能： 生产线上产品计数。每个产品通过得到一个脉冲信号，计数器记录脉冲个数，当计数值与设定值相等，启动包装机器。 检测转速。电机转动一圈发出一个脉冲，计数器记录一秒时间内脉冲个数，显示转速。,2定时功能：用于实时控制，定时采样、定时启动等。当定时时间与设定值相等，执行规定操作。,3、80C51的定时/计数器,实现定时功能，比较方便的办法是利用单片机内部的定时/计数器。也可以采用下
7、面方法：,软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了CPU时间，降低了CPU的利用率。,二、定时/计数器的结构和工作原理,1、定时/计数器的结构 定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。,2、加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向C
8、PU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。 可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。,设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t 。,三、单片机工作的基本时序,机器周期和指令周期 （1） 振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期， （2） 状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频后得到的。 （3） 机器周期: 一个
9、机器周期包含 6 个状态周期S1S6, 也就是 12 个时钟周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。 （4） 指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。,四、定时/计数器的控制,80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。 （一）工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：,TMOD 89H,4、定时/计数器的工作方式,M1M0 工作模式选择位（编程可决定四种工作模
10、式） 0 0 13位定时/计数器 模式0 0 1 16位定时/计数器 模式1 0 8 位定时/计数器（自动重装初值） 模式2 1 1 T0 8位定时/计数 模式3 1 1 T1 停止工作 模式3,模式1,定时器模式时有:Nt/ Tcy 机器周期Tcy,定时时间t 。 计数值N,计数个数与计数初值的关系为：,五、控制寄存器TCON TCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：,TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随时查询
11、TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。 TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。 TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。 TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。,六、定时/计数器应用 初始化程序应完成如下工作： 对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。 计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。 中断方式时，则对IE赋值，开放中断。 使TR
12、0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。,任务一 定时50MS,一、内容： P1口所接的LED亮50MS，灭50MS。 二、任务分析 利用定时计数器0，模式一，定时的方式,三、实施 1、计算计数初值 根据公式,X=65536-50000 =15536 =3CB0 TH0=0X3C； TL0=0XB0；,任务二 交通灯控制系统,项目六 定时/计数应用系统设计,用单片机来控制十字路口的交通，在紧急状况下能让特殊车辆优先通行。正常情况下，东西路口和南北路口交替通行，有特殊车辆需通行时，通过中断程序使东西路口和南北路口均禁止通行，保证特殊车辆的优先通行。,单片机原理与应用,电路中采用P1口控制信号
13、灯的亮与灭，某位输出为“1”时，对应的信号灯灭，为“0”时，对应的信号灯就亮。由图可知，P1.0控制东西方向的红灯，P1.1控制东两方向的黄灯，P1.2控制东西方向的绿灯。南北方向的三个灯分别用P1.3、P1.4和P1.5控制。 在正常情况下用主程序来控制，在特殊情况下用中断程序来控制，这里用到了INT0外部中断0。正常情况下，INT0通过R1与电源连接，外部中断0的输入端为高电平，当按钮按下时，INT0与地接通，为低电平，由硬件引起中断，软件进入中断服务程序。,主函数流程框图,硬件电路,单片机原理与应用,主函数（正常状态）,中断函数（特殊状态）,延时函数（10s、1s),程序设计,单片机原理
14、与应用,/-延时子程序- void delay(uint k) uint i,j; for(i=0;i1000;i+) for(j=0;jk;j+); ,单片机原理与应用,/-外部中断0响应程序-,单片机原理与应用,单片机原理与应用,单片机原理与应用,单片机原理与应用,运行结果,图74 东西路口通行,单片机原理与应用,图75 南北路口通行,单片机原理与应用,图76 特殊车辆通行（中断）,单片机原理与应用,项目二 中断应用系统设计,任务四 彩灯控制系统,任务描述 利用单片机中断技术，实现按动按键，使彩灯在三种闪亮方式之间切换。,为了使用单片机的外部中断来检测按键，因而将按连接在外部中断所对应的引
15、脚上，单片机的外部中断可以由引脚上的低电平或下降沿引起中断，所以将按键的另一端连接到地线上，同时将单片机的外部中断引脚置为高电平。彩灯电路由单片机端口P2连接到8只LED构成。,任务分析,由于中断函数与主程序之间的运行，相当于两个程序并行运行，将一个任务分为两个部分处理的具体分解方法有多种，所以用中断函数去控制彩灯的显示。,彩灯控制系统流程图,NO,Y,中断函数流程图,在主程序中，设置了一个判断的标志变量flag，当没有中断发生时，标志flag的值没有被改变，程序保持运行使彩灯按其中某一种花样闪亮显示。如果按下键后，使单片机产生中断，中断函数被调用，标志flag的值将发生一次改变（这里的中断函数就是修改flag的值），在退出中断后，主程序再次执行到判断标志flag时，由于标志flag的值已是新的值，所以将执行另一彩灯控制子程序，彩灯将按另一种花样进行显示。,硬件设计,软件设计,主函数,左移函数,右移函数,花样函数,去抖延时函数,点亮时间延时函数,中断子函数,中断子函数,#include reg51.h #define uchar unsigned char,uchar flag;,uchar light,assum;,部分源程序,void main( ),请参考项目一，编写彩灯左移、右移、花样点亮函数，并补充主函数，完成程序设计。,
