《單片機技術(shù)與應(yīng)用》教案10項目4任務(wù)1-方波信號的產(chǎn)生

PAGEPAGE1教案學(xué)習(xí)領(lǐng)域項目4簡易秒表設(shè)計學(xué)習(xí)情境任務(wù)1方波信號的產(chǎn)生序號10課型理實一體化課時2教具學(xué)具電教設(shè)施pc機；keil以及proteus軟件；任務(wù)書（供學(xué)生用）；課件教學(xué)目標知識目標①掌握單片機定時器硬件機構(gòu)②掌握定時器的四種工作方式③掌握定時器中斷的程序編制方法能力目標①能夠通過Keil和Proteus軟件的初步使用，提高觀察和分析能力②能夠通過中斷的中斷以及查詢方式編寫程序，培養(yǎng)邏輯思維能力③能夠編制按鍵狀態(tài)機程序，提高分析和解決問題的能力情感目標①能夠透過實驗現(xiàn)象歸納事物本質(zhì)②培養(yǎng)學(xué)生對本專業(yè)的職業(yè)認同感③培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的興趣、嚴謹扎實的工作作風(fēng)和團結(jié)協(xié)作精神教學(xué)重難點重點①掌握單片機定時器硬件機構(gòu)②掌握定時器的四種工作方式③掌握定時器中斷的程序編制方法難點①掌握定時器的四種工作方式②掌握定時器中斷的程序編制方法學(xué)法教法實驗探究、任務(wù)引領(lǐng)法、討論法、張貼法、頭腦風(fēng)暴法、演示法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)參考資料課后體會學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動下，利用仿真電路自主探究電路規(guī)律，結(jié)合教師對相關(guān)知識點的講授，達到對所學(xué)知識的掌握。這個思路帶來了很好的教學(xué)效果，但增加的實驗部分會使得教學(xué)時數(shù)稍顯緊張，這一點還需日后改進。

教與學(xué)互動設(shè)計教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容一、組織教學(xué)（2分鐘）1.首先清點學(xué)生出勤情況，填寫考勤記錄。2.檢查學(xué)生工作服、帽、鞋等是否符合安全要求。3.宣布今天的實習(xí)內(nèi)容、技術(shù)要求、工時、勞動紀律等。4.強調(diào)生產(chǎn)實習(xí)安全注意事項。5.學(xué)生分組分上機、實習(xí)工位。6.發(fā)放任務(wù)書、自評和互評表以及白紙到每組的學(xué)生手中。二、布置任務(wù)（3分鐘）下達任務(wù)，用AT89C51單片機,利用定時/計數(shù)器T0通過P1.1引腳輸出周期為500Hz的方波。三、資訊計劃（25分鐘）（一）、定時器硬件結(jié)構(gòu)可編程定時/計數(shù)器是為方便微機系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用而研制的，它是硬件定時，又可以通過軟件編程來確定定時時間，定時值及其范圍。所以，功能較強，使用靈活。AT89C51單片機內(nèi)部有兩個16位的定時/計數(shù)器T0和T1。它們都有定時和事件計數(shù)的功能，當達到定時時間或計數(shù)值時有相應(yīng)的輸出信號，該信號可向CPU提出中斷請求以便實現(xiàn)定時或計數(shù)控制。1.定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)與功能如圖4-1所示，AT89C51單片機內(nèi)有兩個16位的定時/計數(shù)器，定時/計數(shù)器0（T0）和定時/計數(shù)器1（T1）。定時器T0、T1都是16位加1計數(shù)器定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，定時/計數(shù)器T0由特殊功能寄存器TH0、TL0(字節(jié)地址分別為8CH和8AH)構(gòu)成，定時/計數(shù)器T1由特殊功能寄存器TH1、TL1(字節(jié)地址分別為8DH和8BH)構(gòu)成。每個定時器都可由軟件設(shè)置為定時工作方式或計數(shù)工作方式，這些功能由其內(nèi)部一個8位的定時器方式寄存器TMOD和一個8位的定時器控制寄存器TCON來設(shè)置。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。TMOD主要是用于選定定時器的工作方式，TCON主要是用于控制定時器的啟動和停止。當定時器工作在計數(shù)方式時，外部事件是通過引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)輸入的。圖4-1定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖定時/計數(shù)器對內(nèi)部的機器周期個數(shù)的計數(shù)就實現(xiàn)了定時，對片外脈沖個數(shù)的計數(shù)就是計數(shù)功能。在作定時器使用時，輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng)12分頻后得到的，所以定時器也可看作是對單片機機器周期的個數(shù)的計數(shù)器，當晶體振蕩器連接確定后，機器周期的時間也就確定了，這樣就實現(xiàn)了定時功能。在作計數(shù)器使用時，接相應(yīng)的外部輸入引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)。在這種情況下，當檢測到輸入引腳上的高電平由高跳變到低時，計數(shù)器就加1。每個機器周期的S5P2時采樣外部輸入，當采樣值在第一個機器周期為高，在第二個機器周期為低時，則在下一個機器周期的S3P1期間計數(shù)器加1。由于確認一次負跳變要花兩個機器周期，即24個振蕩周期，因此外部輸入的計數(shù)脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩頻率的1/24，這就要求輸入信號的電平應(yīng)在跳變后至少一個機器周期內(nèi)保持不變，以保證在給定的電平再次變化前至少被采樣一次。2.定時/計數(shù)器相關(guān)寄存器AT89C51系列單片機的定時/計數(shù)器是一種可編程序的部件，在定時/計數(shù)器開始工作之前，CPU必須將一些命令(稱為控制字)寫入該定時/計數(shù)器，這個過程稱為定時/計數(shù)器的初始化。在初始化程序中，要將工作方式控制字寫入方式寄存器TMOD，工作狀態(tài)控制字(或相關(guān)位)寫入控制寄存器TCON。（1）定時器的方式寄存器TMOD特殊功能寄存器TMOD為定時器的方式控制寄存器，占用的字節(jié)地址為89H，不可以進行位尋址，如果要定義定時器的工作方式，需要采用字節(jié)操作指令賦值。該寄存器中每位的定義如下所示。其中高4位用于定時器T1，低4位用于定時器T0。M1、M0具體工作方式選擇見表4-1。表4-1工作方式控制寄存器TMOD位D7D6D5D4D3D2D1D0含義GTAEM1M0GATEM1M0M1和M0：方式選擇位?？赏ㄟ^軟件設(shè)置選擇定時/計數(shù)器四種工作方式，如表4-2所示。：功能選擇位。該位為0時，設(shè)置為定時器工作方式；該位為1時，設(shè)置為計數(shù)器工作方式。GATE：門控位。當GATE=0時，軟件控制位TR0或TR1置1即可啟動定時器；當GATE=1時，軟件控制位TR0或TR1須置1，同時還須（P3.2）或（P3.3）為高電平方可啟動定時器，即允許外中斷、啟動定時器。表4-2工作方式選擇M1M0方式說明最大計數(shù)次數(shù)最大定時時間fosc=6MHz00013位定時/計數(shù)器213＝8192213×2μs=16.384ms01116位定時/計數(shù)器216＝65536216×2μs=131.072ms102自動裝入時間常數(shù)的8位定時/計數(shù)器28＝25628×2μs=0.512ms113對T0分為兩個8位計數(shù)器；對T1在方式3時停止工作28＝25628×2μs=0.512ms（2）定時器控制寄存器TCONTCON的字節(jié)地址為88H，可進行位尋址(位地址為88H-8FH)，其具體各位定義如下。表4-3定時器控制寄存器TCON位D7D6D5D4D3D2D1D0含義TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0其中低4位與外部中斷有關(guān)，在前面項目章節(jié)有詳細介紹，高4位的功能如下：TF0、TF1:分別為定時器T0、T1的計數(shù)溢出標志位。當計數(shù)器計數(shù)溢出時，該位置1。編程在使用查詢方式時，此位作為狀態(tài)位供CPU查詢，查詢后由軟件清0；使用中斷方式時，此位作為中斷請求標志位，中斷響應(yīng)后由硬件自動清0。TR0、TR1:分別為定時器T0、T1的運行控制位，可由軟件置1或清0。(TR0)或(TR1)＝1，啟動定時/計數(shù)器工作(TR0)或(TR1)＝0，停止定時/計數(shù)器工作四、計劃實施（50分鐘）在proteus中繪制如下電路圖:然后在keil中新建工程，錄入下面程序，并生成.hex文件。P1.0引腳輸出方波電路對應(yīng)的程序代碼如下：#include<reg51.h>//定義頭文件sbitP1_1=P1^1;voidtimer0(void)interrupt1//定時器0中斷服務(wù)程序{TH0=0xE0;TL0=0x18; //裝入時間常數(shù)P1_1=!P1_1; //P1.1取反}voidmain(void){TMOD=0x00; //定時器0方式0TH0=0xE0;TL0=0x18; //裝入時間常數(shù)TR0=1; //啟動定時器TF0=0;EA=1; //開全局中斷ET0=1; //開定時器0中斷while(1); //主程序死循環(huán)，空等待}進階提高：前面我們已經(jīng)熟悉了定時器的一般應(yīng)用，如果定時器要實現(xiàn)比較長時間的定時，還能用我們之前介紹的方法予以解決嗎？使用定時器T0的中斷來控制P2.0引腳LED的閃爍，要求閃爍周期2s，即亮1s，滅1s。定時器T0工作于方式1時，其最大可計脈沖數(shù)次數(shù)為65536，對于12MHz的時鐘頻率，一個脈沖的寬度為1.00μs，則最大計時長度只有1.00×65536=65536μs，即大約65ms。所以要計時1s或更長的時間，還需采用一種被稱作“軟件計數(shù)”的方法：加入我們設(shè)定定時時間為50ms,設(shè)置一個變量Countor來儲存定時器T0的中斷次數(shù)，即每產(chǎn)生1次50ms定時中斷，使變量Countor自加1，那么當Countor自加20次時，所計時間就是1s。#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitLED=P1^0;uintCount=0;voidmain(){TMOD=0x01;//設(shè)置定時器0為工作方式1TH0=0x3C;TL0=0xB0;EA=1;//開總中斷ET0=1;//開定時器0中斷TR0=1;//啟動定時器0while(1){if(TF0==1){TF0=0;TH0=0x3c;//1次定時100ms,計數(shù)10次,就為1秒。TL0=0xb0;}if(Count==20){Count=0;LED=~LED;}}}voidtime0()interrupt1{