發(fā)光二極管的閃爍顯示

發(fā)光二極管的閃爍顯示第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月案例功能 定時器T0做定時器使用工作在方式0下，控制發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管以亮0.5s后熄0.5s再亮再熄如此反復(fù)的形式進(jìn)行閃爍。本案例中fosc=11.0592MHZ，閃爍周期為1s。第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)知識1、發(fā)光二極管的工作特性 這個我們在前面以做過介紹，這里就不重述了，要求二極管的初始狀態(tài)是熄滅的。2、定時器T0、T1的基本結(jié)構(gòu)，工作原理3、定時/計(jì)數(shù)器0和定時/計(jì)數(shù)器1的應(yīng)用設(shè)計(jì)第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2、定時器T0、T1的基本結(jié)構(gòu)，工作原理T0、T1的組成結(jié)構(gòu)T0/T1的工作方式T0、T1的控制寄存器計(jì)算初值的裝入第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月T0、T1的組成結(jié)構(gòu)

T0、T1的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示，圖中i=0、1，表示T0和T1的參數(shù)標(biāo)記.例如TRi就表示T0的控制位TR0和T1的控制位TR1；Ti為單片機(jī)的外部引腳T0/T1；INTi也為單片機(jī)的外部引腳INT0/INT1；TFi為中斷標(biāo)志位TF0/TF1，C/T、GATE為特殊功能寄存器TMOD中的兩位，TRi、TFi為特殊功能寄存器TCON中的二位。從圖中可以看出，T0、T1主要由計(jì)數(shù)輸入、計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)溢出管理以及控制邏輯等幾個部分組成。第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6-1T0、T1的基本結(jié)構(gòu)第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月定時/計(jì)數(shù)器的輸入有兩路，由特殊功能寄存器TMOD的C/T位來管理。C/T=0時，由振蕩頻率的12分頻后的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，定時/計(jì)數(shù)器工作于定時模式，實(shí)現(xiàn)的是定時功能，所以定時器的實(shí)質(zhì)是對機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器；C/T=1時，對Ti引腳輸入的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，定時/計(jì)數(shù)器工作于計(jì)數(shù)模式，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器功能。Ti作計(jì)數(shù)器使用時，引腳Ti用作外部脈沖輸入引腳，不能作普通的I/O端口使用。其它情況下，可作普通的I/O端口使用。計(jì)數(shù)溢出管理具有使特殊功能寄存器TCON的TFi位自動置1和自動清0的功能。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿發(fā)生溢出（即計(jì)到模值）時，自動使TFi位置1，CPU響應(yīng)了對應(yīng)的定時中斷并且進(jìn)入到中斷服務(wù)程序中后，TFi位被自動清0。TFi位也可以用程序指令清0和置1。第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月控制邏輯由受控開關(guān)、特殊功能寄存器TCON的TRi位、TMOD的GATE位、引腳INTi以及門電路組成?？刂艭=1時，受控開關(guān)閉合，計(jì)數(shù)脈沖被送往計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器對計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)（計(jì)數(shù)器運(yùn)行），控制C=0時，控制開關(guān)斷開，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。從圖中可以看出：控制C=（GATE∨INTi）∧TRi

所以， GATE=0時，控制C=TRi GATE=1且TRi=1時，控制C=INTi

實(shí)際應(yīng)用中，常將GATE設(shè)為0，用TRi控制計(jì)數(shù)器的開啟和停止。當(dāng)需要測量外部脈沖寬度時，可將GATE設(shè)為1，TRi設(shè)為1，外部脈沖從INTi引腳引入，用外部脈沖控制計(jì)數(shù)器的開啟和停止。第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月T0/T1的工作方式 定時/計(jì)數(shù)器有4種工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3。除方式3外，T0和T1的工作狀態(tài)完全相同，在不同的工作下其計(jì)數(shù)器的構(gòu)成不同。在本案例中我們選用工作方式0，所以只對進(jìn)行詳細(xì)的介紹，其它的方式在以后的案例中涉及到了我們再做介紹。 方式0：13位的工作方式，定時/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與圖6-1所示的基本結(jié)構(gòu)相同，其中的計(jì)數(shù)器為13位的計(jì)數(shù)器，它由Tli的低5位和Thi的8位組成，Tli的高3位無效。第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月定時/計(jì)數(shù)器工作時，計(jì)數(shù)脈沖輸入至TLi，Thi作加1計(jì)數(shù)，當(dāng)TLi的低5位發(fā)生由11111B變至00000B時，Thi加1。由TLi和Thi組成的13位計(jì)數(shù)器滿后回0時硬件電路自動將TFi置1。第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月T0、T1的控制寄存器

T0、T1的運(yùn)行受控于特殊功能寄存器TCON和TMOD（1）定時器控制寄存器（TCON）字節(jié)地址：88HTCON

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0IT0位地址

8F

8E

8D

8C

8B

8A

89

88圖6-3TCON中的結(jié)構(gòu)圖其中，TF1、TR1用于定時/計(jì)數(shù)器1，TF0、TR0用于定時/計(jì)數(shù)器0，IE1、IT1用于外部中斷1，IE0、IT0用于外部中斷0。第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月各位的含義如下：TFi位：定時/計(jì)數(shù)器回0標(biāo)志位，也稱作定時/計(jì)數(shù)器中斷請求標(biāo)志位。對應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿回0時，硬件電路自動將TFi位置1，并向CPU提出中斷申請，CPU響應(yīng)對應(yīng)的定時中斷，并進(jìn)入中斷服務(wù)程序中后，硬件電路自動將TFi清0。TRi位：定時/計(jì)數(shù)器運(yùn)行控制位。它與GATE位、INTi引腳一起組合來控制定時/計(jì)數(shù)器的開啟和停止。其詳細(xì)的控制關(guān)系請參考“T0、T1的組成結(jié)構(gòu)”中的有關(guān)部分。IEi位：外部中斷請求標(biāo)志。IEi=0外部中斷INTi無中斷請求。IEi=1外部中斷INTi有中斷請求。第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

CPU響應(yīng)了INTi中斷后，硬件電路自動將IEi位清0ITi位：外部中斷觸發(fā)方式控制位。ITi=0外部中斷INTi用低電平方式觸發(fā)ITi=1 外部中斷INTi用下跳沿方式觸發(fā)單片機(jī)復(fù)位時，TCON的值為00H，這就意味著上電時T0、T1均被停止。其中TR0和TR1分別用于控制T0和T1的啟動和停止，TF0和TF1用于標(biāo)識T0和T1是否產(chǎn)生溢出中斷請求。第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)、定時器方式寄存器TMODTMOD用于控制T0、T1的運(yùn)行模式和工作方式，字節(jié)地址位89H第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月M1、M0位：工作方式選擇控制位。它們的取值組合用來確定定時/計(jì)數(shù)器的工作方式。M1、M0的取值組合與定時/計(jì)數(shù)器的工作方式之間的關(guān)系如表所示。

M1M0方式功能說明

00方式013位計(jì)數(shù)方式

01方式116位計(jì)數(shù)方式

10方式28位自動重載初值方式

11方式3將T0分成2個8位的定時計(jì)數(shù)器（T1無此功能）GATE位：門控位。與特殊功能寄存器TCON的TRi位以及外部引腳INTi的狀態(tài)組合起來控制定時/計(jì)數(shù)器Ti開啟和停止，其詳細(xì)的控制方法在“T0與T1的組成結(jié)構(gòu)”中作了介紹，這里不再累述第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算初值的裝入⑴計(jì)數(shù)初值的求法⑵計(jì)數(shù)初值的裝入第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴計(jì)數(shù)初值的求法

T0、T1開啟時，它們的計(jì)數(shù)器都是在計(jì)數(shù)初值的基礎(chǔ)上作加1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)滿回0時，TFi置1。也就是說，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到模值時，TFi被置1，計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出。此時，計(jì)數(shù)次數(shù)N與計(jì)數(shù)器的模值M以及計(jì)數(shù)初值X之間有如下關(guān)系M=N＋X

不同計(jì)數(shù)方式下，計(jì)數(shù)器的模值是不同的，各種計(jì)數(shù)方式下的模值如下：第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月對于模值為M的計(jì)數(shù)器，如果要計(jì)數(shù)N次后發(fā)生計(jì)數(shù)溢出(TFi位置1)，則其計(jì)數(shù)初值X應(yīng)為：X=M－N定時/計(jì)數(shù)器作計(jì)數(shù)器使用時，一般是已知計(jì)數(shù)次數(shù)要求計(jì)數(shù)初值，我們可以用上式計(jì)算得出計(jì)數(shù)初值。定時/計(jì)數(shù)器作定時器使用時，一般是已知定時時間t，要確定計(jì)數(shù)初值X。由于定時器的實(shí)質(zhì)是對機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，每隔一個機(jī)器周期其計(jì)數(shù)值就加1，因此，若要定時t時間，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)N為：N=t/MC=(fosc×t)/12式中的MC為機(jī)器周期，fosc為晶振的振蕩頻率。計(jì)數(shù)初值為：X=M－N=M－(fosc×t)/12對于模值為M的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)次數(shù)N的取值范圍為：1≤N≤M第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月【例6-1】設(shè)單片機(jī)的晶振頻率fosc=12MHz，現(xiàn)擬定用T0作1ms定時器，試求其在方式0下的計(jì)數(shù)初值X?！窘狻慷〞r器的定時長為1ms，則定時器的計(jì)數(shù)次數(shù)N為：N=(fosc×t)/12=(12×106×1×10-3)/12=1000方式0的模值為2000H。所以，計(jì)數(shù)初值X=M－N=2000H－1000=1C18H第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵計(jì)數(shù)初值的裝入 不同的工作方式下，定時/計(jì)數(shù)器的構(gòu)成不同，因此其初值的裝入方法也不完全相同。在方式0下，計(jì)數(shù)器為13位的計(jì)數(shù)器，它由TLi的低5位及THi構(gòu)成，計(jì)數(shù)器的低5位二進(jìn)制數(shù)為TLi中低5二進(jìn)制數(shù)，高8位二進(jìn)制數(shù)為THi中的二進(jìn)制數(shù)。因此，在裝入計(jì)數(shù)初值時必須將初值的低5位數(shù)裝入TLi的低5位中，將初值的高8位數(shù)裝入THi中，其具體方法是：將計(jì)數(shù)初值轉(zhuǎn)換成13位的二進(jìn)制數(shù)，截取其高8位二進(jìn)制數(shù)并傳送至THi中。截取其低5位二進(jìn)制數(shù)，并在這5位二進(jìn)制數(shù)左端(高位)補(bǔ)上3位任意二進(jìn)制數(shù)后行成一個字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)，再將此二進(jìn)制數(shù)裝入TLi中。實(shí)際應(yīng)用中，一般是高3位補(bǔ)0。第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月例如，假定通過計(jì)算求得計(jì)數(shù)初值為1234H，T0采用方式0工作，則把初值1234H轉(zhuǎn)換成13位二進(jìn)制數(shù)為：1001000110100B。截取其高8位二進(jìn)制數(shù)為10010001B=91H。截取其低5位二進(jìn)制數(shù)為10100B，高3位補(bǔ)上0后為00010100B=14H。因此，TH0中應(yīng)裝入91H，TL0中應(yīng)裝入14H在方式0下，將計(jì)數(shù)初裝入T0的計(jì)數(shù)器中的程序段為：MOV TL0,#14H ;計(jì)數(shù)初值的低5位數(shù)裝入TL0中MOV TH0,#91H ;計(jì)數(shù)初值的高8位數(shù)裝入TH0中第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3、定時/計(jì)數(shù)器0和定時/計(jì)數(shù)器1的應(yīng)用設(shè)計(jì)定時/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用設(shè)計(jì)主要是軟件設(shè)計(jì)，包括初始化程序的設(shè)計(jì)和執(zhí)行程序的設(shè)計(jì)兩個部分。1）初始化程序的設(shè)計(jì)2）執(zhí)行程序的設(shè)計(jì)第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月初始化程序的設(shè)計(jì)初始化程序一般安排在系統(tǒng)復(fù)位后所要執(zhí)行的模塊程序中，有時為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也可以將初始化程序的一部分代碼安排在系統(tǒng)反復(fù)執(zhí)行的主程序中。初始化程序所要完成的工作是，設(shè)置定時/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行模式、工作方式、計(jì)數(shù)初值，如果執(zhí)行程序被安排在定時中斷服務(wù)程序中，則在初始化程序中還要包括設(shè)置定時中斷的優(yōu)先級、開定時中斷等。也就是設(shè)特殊功能寄存器TMOD、TCON、THi、TLi以及IE、IP的值。在實(shí)際應(yīng)用中，一般對TCON、IE、IP三個特殊功能寄存器采用位操作，只設(shè)置與T0或T1有關(guān)的位的值，以避免改變其它功能部件的工作狀態(tài)。第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月【例6-2】某實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)需用定時/計(jì)數(shù)器T0對外部輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每計(jì)數(shù)滿1000個脈沖后，系統(tǒng)就進(jìn)入定時中斷服務(wù)程序處相應(yīng)的處理，現(xiàn)擬定T0采用高優(yōu)先級中斷，試編寫出對T0作初始化的子程序INIT_T0。【分析】依題要求，執(zhí)行程序放在定時中斷服務(wù)程序中，T0初始化程序中除了要設(shè)置TMOD、TCON、TH0和TL0的值外，還要開中斷和設(shè)置定時中斷的優(yōu)先級。T0的計(jì)數(shù)值N為：N=1000=3E8H28<N<213故可采用方式0、方式1進(jìn)行計(jì)數(shù)，現(xiàn)采用方式1計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)初值X為：X=216－1000=10000H－3E8H=FC18H因此初始化程序中TL0應(yīng)裝入初始值18H，TH0中應(yīng)裝入初始值FCH。T0作計(jì)數(shù)器使用，TMOD應(yīng)設(shè)為：XXX0101B，現(xiàn)取05H。定時中斷的優(yōu)先級，所以PT0=1第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月【程序清單】INIT_T0: MOV TMOD,#05H ;設(shè)置T0的工作模式：計(jì)數(shù)模式、方 ;式1 MOV TL0,#18H ;設(shè)置T0的計(jì)數(shù)初值：1000 MOV TH0,#0FCH SETB PT0 ;T0采用高優(yōu)先級中斷

SETB EA ;開全局中斷

SETB ET0 ;開定時/計(jì)數(shù)T0中斷

SETB TR0 ;啟動定時/計(jì)數(shù)器T0 RET第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月執(zhí)行程序的設(shè)計(jì)執(zhí)行程序所要完成的任務(wù)是，定時/計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿發(fā)生溢出(即定時器定時到或者計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到)時，CPU所要完成的工作。這部分程序無固定的模式，要根據(jù)具體情況來作具體處理。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿發(fā)生溢出時，硬件電路會自動地將TFi位置1，并向CPU請求中斷。所以執(zhí)行程序可以放在定時中斷服務(wù)程序中，也可以放在主程序中，通過查詢TFi位值來決定執(zhí)行程序是否被執(zhí)行。不過這種結(jié)構(gòu)將要占用CPU的大量時間，單片機(jī)的實(shí)時性將會下降，在實(shí)際應(yīng)用中盡量少用。將執(zhí)行程序放在定時中斷服務(wù)程序中，執(zhí)行程序的編寫實(shí)際上就是定時中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)的問題。在設(shè)計(jì)中要注意以下幾方面問題：第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月①除方式2外，其它工作方式下，定時/計(jì)數(shù)器都不具備重裝初值的功能。如果定時/計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)滿發(fā)生溢出時，還需計(jì)數(shù)，則在定時中斷服務(wù)程序中需重裝計(jì)數(shù)初值。②在方式2下，定時/計(jì)數(shù)器常作波特率發(fā)生器，此時不必編寫定時中斷服務(wù)程序，初始化程序中也不必開定時中斷。③有關(guān)中斷服務(wù)程序入口地址。000BH是T0的中斷服務(wù)程序的入口地址，001BH是T1的中斷服務(wù)程序的入口地址，當(dāng)T0工作在方式3時，以TH0作計(jì)數(shù)器的定時中斷服務(wù)程序的入口地址也是001BH。中斷服務(wù)程序一般不放在上述入口地址開始的存儲空間中而是放在0050H以后的存儲空間中，在上述入口地址處一般放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，將程序轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的中斷服務(wù)程序中去。第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月硬件電路用P1口的8個引腳分別驅(qū)動8個發(fā)光二極管,二極管的陰極端接P1的各引腳，陽極端通過1K限流電阻接高電平，采用RC復(fù)位電路，內(nèi)部晶振電路第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月軟件編程1、編程思路①采用T0定時/計(jì)數(shù)寄存器②設(shè)置T0的運(yùn)行模式為定時模式，工作方式為0方式③設(shè)置定時時間為5ms④在T0定時中斷服務(wù)程序調(diào)用100次獲得5s延時后，將發(fā)光二極管的輸入狀態(tài)取反第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、設(shè)計(jì)過程1）主程序部分①選取工作方式0，進(jìn)行延時5ms的初值計(jì)算定時器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值=8192-5000*11.0592/12=3854=0111000000000B將低5位00000B送入TL0，將高8位01110000送入TH0②設(shè)置變量TimCnt,用來統(tǒng)計(jì)T0中斷服務(wù)程序被調(diào)用的次數(shù)，初值為0③設(shè)置T0的運(yùn)行模式為定時模式、工作方式為0，給TMOD提供的值為00H④開啟全局中斷令EA=1，開T0中斷令ET0=1，啟動T0計(jì)數(shù)令TR0=1第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2）T0中斷服務(wù)程序①T0在0工作方式下，當(dāng)產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出后，不具備硬件自動重載功能，所以給T0重置計(jì)數(shù)初值，即TL0=00H，TH0=70H②修改TimCnt變量的值，每調(diào)用一次其值加1③判斷