单片机实训教案课题2Word文档下载推荐.docx

1、2、任务二 秒脉冲计数测量的设计 12课时模块二 定时/计数器和中断系统应用任务一 秒脉冲发生器的设计组织教学：点名知识回顾：回顾模块一所讲有关单片机的基础知识，包括硬件组成和软件仿真，程序设计和指令组成，任务引入：在我们的生活中，处处用得到定时和计数，那么在单片机这个看似弱小，实则强大的工具里，怎样设计，能够组成一个计数器呢？在这里，要求如下：由MSC-51单片机组成单片机最小应用系统，产生XX高级技工学校教案 XXJA02302045一个秒脉冲信号，控制发光二极管（LED）每一秒钟点亮一次。任务分析：1、用最少的元器件构成一个单片机的最小应用系统,这个在以前的学习中已多次设计，没有任何问题

2、；2、定时1S如何实现？定时1S可以采用模块一的延时程序，也可以用定时中断来实现，本次任务采用定时器中断来实现，使用MCS-51单片机内部的定时/计数器，单片机内部一共有2个定时/计数器。3、单片机产生的秒脉冲如何输出？秒脉冲由P1.0端口输出，驱动LED每隔1S亮一次。相关知识讲解：一、 定时/计数器结构及工作原理1、 定时/计数器的结构MCS-51系列单片机内部提供了两个定时/计数器，分别记作定时/计数器0和定时/计数器1。两个定时/计数器都是16位的加1计数器。每输入一个脉冲，计数器加1。当加到计数器各位全是1，再输入一个脉冲时，计数器全变为0，并产生溢出信号。两个定时/计数器的16位又

3、各由两个8位计数器组成，它们分别是专用寄存器TH0、TL0和TH1、TL1。对这四个专用寄存器，可以如同一般的存储单元一样，读取或者写入新的数据。2、定时/计数器功能（1）计数功能对外部输入脉冲计数。两个定时/计数器都可以用于计数功能，它们计数的信号分别由芯片的两个端口引入。定时/计数器0计数信号由芯片的T0（P3.4）端引入。定时/计数器1计数信号由芯片的T1（P3.5）端引入。外部输入脉冲频率不能高于单片机晶体振荡频率的1/24，因为单片机在相邻两个机器周期中采样到端口上有负跳变时，才计作输入一个脉冲。由于输入脉冲的周期不确定，所以只能计数。（2）定时功能对内部机器周期脉冲计数定时时间=计

4、数脉冲数*机器周期时间由于输入的脉冲是周期固定不变并已知单片机内部的机器周期脉冲，因此通过计数，就实现了定时功能。3、中断定义单片机主要用于实时控制，当对控制对象进行正常控制时，如果突然发生特殊情况，则CPU必须立即暂停原来正常的控制程序，并转向执行应急处理的服务程序，等应急处理完毕，再恢复到原来正常控制程序的暂停处继续执行，这样的过程称为中断，处理终端功能的部件称为中断系统。4、中断服务子程序返回指令中断响应是单片机相应随机的突发要求，进行相应处理，等应急处理的服务程序完毕，要进行中断返回，为区别子程序返回，中断服务子程序返回指令用“RETI”。5、中断源能够引发CPU终端的事件源称为中断源

5、。MCS-51系列单片机有定时中断（定时/计数器0和定时/计数器1）、外中断（外中断0和外中断1）和串行中断3类。6、定时中断MCS-51系列单片机内部的2个定时/计数器可以对外部事件进行计数，或者利用他们进行计时。当它们计数到预定的次数或预定的时间时，通过单片机内部硬件电路将定时中断源的中断请求标志置于“1”，向CPU提出中断请求，让CPU及时作出处理。7、定时控制寄存器TCON（1） TCON.7 TF1：定时器1溢出标志位。当定时器1计满数产生溢出时，由硬件自动置TF1=1。在中断允许时，向CPU发出定时器1的中断请求，进入中断服务程序后，由硬件自动清0。在中断屏蔽时，TF1可作查询测试

6、用，此时只能由软件清0。（2） TCON.6 TR1：定时器1运行控制位。由软件置1或清0来启动或关闭定时器1。当GATE=1，且为高电平时，TR1置1启动定时器1；当GATE=0时，TR1置1即可启动定时器1。（3） TCON.5 TF0：定时器0溢出标志位。其功能及操作情况同TF1。（4） TCON.4 TR0：定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。（5） TCON.3 IE1：外部中断1请求标志位。（6）TCON.2 IT1：外部中断1触发方式选择位。（7）TCON.1 IE0：外部中断0请求标志位。（8） TCON.0 IT0：外部中断0触发方式选择位。8、工作方式寄存器TMO

7、D（1） M1和M0：方式选择位。（2） C/T ：功能选择位。当C/T=0时，设置为定时器工作方式；当C/T=1时，设置为计数器工作方式。（3） GATE：门控位。当GATE=0时，软件控制位TR0或TR1置1即可启动定时器；当GATE=1时，软件控制位TR0或TR1须置1，同时还须（P3.2）或（P3.3）为高电平方可启动定时器，即允许外中断、启动定时器。9、定时/计数器的工作方式（1）方式0方式0构成一个13位定时/计数器。图是定时器0在方式0时的逻辑电路结构，定时器1的结构和操作与定时器0完全相同。（2）方式1定时器工作于方式1时。由图可知，方式1构成一个16位定时/计数器，其结构与操

8、作几乎完全与方式0相同，惟一差别是二者计数位数不同。（3）方式2 定时/计数器工作于方式2时，。由图可知，方式2中，16位加法计数器的TH0和TL0具有不同功能，其中，TL0是8位计数器，TH0是重置初值的8位缓冲器。（4）方式3定时/计数器工作于方式3时，其逻辑结构图如图所示。10、中断允许控制寄存器（IE）专用寄存器（1）EA中断允许总控制位EA=0，禁止所有中断；EA=1，允许有中断，中断取决于各中断源的允许控制位。（2）ES串行中断允许控制位。（3）ET1和ET0定时/计数器1和0中断允许控制位。（4）EX1和EX0外部中断1和中断0允许控制位。二、相关指令（1）位置位指令：SETB

9、C ；C置位 SETB bit ；直接寻址位置位（2）位复位指令CLR C ；C清零 1 1 CLR bit ；直接寻址位清零（3）位控制转移指令JBC bit,rel ；若直接位1 则转移且清除三、中断入口地址MCS-51系列单片机的5个中断源在程序存储器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务子程序。单片机在管理的ROM存储单元中保留了一组特殊区。从0003H002AH共40个单元，被均匀地分为五段。每段8个单元，分别作为5个中断源的中断地址区。四、定时/计数器的应用在定时/计数器启动之前，要对定时/计数器进行初始化设置，一般要完成以下工作：1、设置TMOD寄存器参数通过设置TMOD参数

10、来选定所使用的定时/计数器，确定其功能和工作方式，选择外信号是否参与启/停控制。未被选用的定时/计数器，它对应TMOD存储器中的参数选择为零，即与抚慰后的状态相同。2、 计算计数初值根据工作方式，计算计数初值，并装入选定的定时/计数器的TH、TL寄存器。3、 定时中断选择（1）应用定时中断编程时，需要开启相应的中断控制位，否则将其设为禁止。（2）若定时/计数器仅使用一次，则要在服务程序中把工作启动/停止控制位TR清为“0”，关闭定时/计数器，若连续使用时，则不改变TR位。（3）当不使用定时中断时，即用查询溢出标志编程，无论定时/计数仅用一次还是连续使用，每次都要用指令将对应的溢出标志位清“0”

11、。而采用中断编程时，一旦中断响应，由硬件自动将对应的溢出标志位撤销。（4）在连续使用时，若采用工作方式1，还需要重新装入计数初值。任务实施：一、 单片机秒脉冲发生器硬件电路设计用最少的外部元件，组成单片机最小控制系统。将电路仿真器和实验台上的发光二极管连接起来。二、软件设计1、任务分析（1）设定控制要控制LED发光二极管每1S亮一次，秒脉冲的周期T=1S，若每隔0.5S将P1.0端口取反，即可以在P1.0端口输出1HZ的方波。（2）设定TMOD寄存器用定时/计数器1，工作方式1（3）计算计数初值当使用6MHz晶振，用定时/计数器1工作方式1时，最大工作时间=216*12/（6*106）=131

12、ms而125ms*4=0.5S，可选定时0.5S，所以定时时间取125ms，对125ms中断4次，就是0.5S。计数初值=216-定时时间/机器周期=0BDCH2、程序设计定时中断程序如下：ORG 0000HAJMP MAIN ORG 001BH ；定时/计数器1中断入口地址AJMP RT1ORG 0030HMAIN：MOV TMOD,#10H ；设定时/计数器1定时功能，工作方式1MOV TH1,#0BH ；设置计数初值MOV TL1,#0DCH ；MOV R2,#00H ；设置记录中断次数初值SETB EA ；开启总中断允许SETB ET1 ；开启定时/计数器1中断允许SETB TR1 ；

13、启动定时/计数器1MAIN1：CJNE R2,#04H,RT11 ；判别满0.5S否满，则记录恢复初值RT11：JC MAIN1 ；若（R2）5,则继续判0.5s到否MOV R2,#00HCPL P1.0XXMP MAIN1RT1:定时/计数器1中断服务子程序MOV TL1,#0DCHINC R2 ；中断次数加1RETI ；中断返回END三、软件调试与仿真（1）启动Keil uVision2仿真软件，新建一个项目文件，从器件库中选择一个器件；（2）建立一个汇编源程序文件；（3）添加文件到当前项目组中；（4）设置Options for Target1选项；（5）编译程序文件；（6）检查并修改原程

14、序文件中的错误，直至编译通过为止；（7）、仿真调试：1）进入仿真环境；2）熟悉存储器结构；3）检查存储器状态；四、实际模拟仿真将仿真器和仿真实验台上的外部设备结合起来，将P1.0端口接至试验台上的LED发光二极管上，观察点亮情况。任务评价1、学生必须掌握课本所给程序的调试和仿真；2、在满足要求的基础上，自己编程实现其他周期的脉冲发生器；3、尝试用别的I/O来完成任务；4、结合学生完成任务情况，给每个学生打分。任务二 脉冲计数测量回顾任务一所讲有关单片机定时/计数器的基础知识。在上一个任务中，我们了解到，在51系列单片机内部有两个定时/计数器，上一个任务我们已经学习了定时器，这节课，我们将通过任

15、务来学习计数器，任务设计要求如下：由MCS-51单片机组成单片机最小应用系统，对外部脉冲信号进行计数测量，通过8个发光二极管（LED）显示。1、 用最小的元器件构成一个单片机的最小应用系统；2、 MCS-51单片机有2个外部中断源，利用外部中断0实现对外部脉冲的测量，即每输入一个外部脉冲，引起外部中断一次。3、 单片机将测量的脉冲个数由P1端口输出，驱动LED发光二极管显示。一、 外部中断 MCS-51系列单片机可以响应2个外部中断源，分别命名为外部中断0和外部中断1。1、信号引入脚2个外中断源中断请求信号引入单片机的引脚为：外中断0：中断请求信号从P3.2端口引入外中断1：中断请求信号从P3

16、.3端口引入2、信号方式和中断请求标志（1）信号方式2个外中断源的中断请求信号可以任选电平方式或脉冲方式：1） 电平方式低电平有效，即当相对应引脚上出现低电平时表示中断请求；2） 脉冲方式负跳变有效，即当对应引脚出现由高到低的电平变化时表示中断请求。（2）定时器控制寄存器与中断请求标志定时器控制寄存器TCON 二、串行中断SCON是串行口控制寄存器，其低两位TI和RI锁存串行口的发送中断标志和接收中断标志。（1） SCON.1 TI：串行发送中断标志。CPU将数据写入发送缓冲器SBUF时，就启动发送，每发送完一个串行帧，硬件将使TI置位。但CPU响应中断时并不清除TI，必须由软件清除。三、中断

17、优先级1、中断优先级的概念当多个中断源同时向CPU发出中断请求时，CPU应按照情况的紧急程度，按照优先次序来处理，最紧急的中断源请求优先处理，这就是中断优先级控制。2、中断优先级控制寄存器（IP）8051单片机有两个中断优先级，每个中断源都可以通过编程确定为高优先级中断或低 （1）IP.4 PS：串行口中断优先控制位。PS = 1，设定串行口为高优先级中断；PS = 0，设定串行口为低优先级中断。（2）IP.3 PT1：定时器T1中断优先控制位。PT1 = 1，设定定时器T1中断为高优先级中断；PT1 = 0，设定定时器T1中断为低优先级中断。（3）IP.2 PX1：外部中断1中断优先控制位。

18、PX1 = 1，设定外部中断1为高优先级中断；PX1 = 0，设定外部中断1为低优先级中断。（4）IP.1 PT0：定时器T0中断优先控制位。PT0 = 1，设定定时器T0中断为高优先级中断；PT0 = 0，设定定时器T0中断为低优先级中断。（5）IP.0 PX0：外部中断0中断优先控制位。PX0 = 1，设定外部中断0为高优先级中断；PX0 = 0，设定外部中断0为低优先级中断。当系统复位后，IP低5位全部清0，所有中断源均设定为低优先级中断。如果几个同一优先级的中断源同时向CPU申请中断，CPU 通过内部硬件查询逻辑，按自然优先级顺序确定先响应哪个中断请求。自然优先级由硬件形成，排列如下：

19、中断源 同级自然优先级外部中断0 最高级定时器T0中断外部中断1定时器T1中断串行口中断 最低级四、中断响应 中断响应是CPU对中断源中断请求的响应，包括保护断点和将程序转向中断服务程序的入口地址（通常称矢量地址）。中断响应过程 中断响应过程包括保护断点和将程序转向中断服务程序的入口地址。首先，中断系统通过硬件自动生成长调用指令（LACLL），该指令将自动把断点地址压入堆栈保护（不保护累加器A、状态寄存器PSW和其它寄存器的内容），然后，将对应的中断入口地址装入程序计数器PC（由硬件自动执行），使程序转向该中断入口地址，执行中断服务程序。MCS-51系列单片机各中断源的入口地址由硬件事先设定，

20、分配如下：中断源 入口地址外部中断0 0003H定时器T0中断 000BH外部中断1 0013H定时器T1中断 001BH串行口中断 0023H使用时，通常在这些中断入口地址处存放一条绝对跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断服务程序的起始地址上去。五、中断返回 中断返回是指中断服务完后，计算机返回原来断开的位置（即断点），继续执行原来的程序。中断返回由中断返回指令RETI来实现。该指令的功能是把断点地址从堆栈中弹出，送回到程序计数器PC，此外，还通知中断系统已完成中断处理，并同时清除优先级状态触发器。特别要注意不能用“RET”指令代替“RETI”指令。中断请求的撤除巡回指导检查并纠正评分 CP

21、U响应中断请求后即进入中断服务程序，在中断返回前，应撤除该中断请求，否则，会重复引起中断而导致错误。MCS-51各中断源中断请求撤消的方法各不相同，分别为：1）定时器中断请求的撤除 对于定时器0或1溢出中断，CPU在响应中断后即由硬件自动清除其中断标志位TF0或TF1，无需采取其它措施。2）串行口中断请求的撤除 对于串行口中断，CPU在响应中断后，硬件不能自动清除中断请求标志位TI、RI，必须在中断服务程序中用软件将其清除。3）外部中断请求的撤除 外部中断可分为边沿触发型和电平触发型。对于边沿触发的外部中断0或1，CPU在响应中断后由硬件自动清除其中断标志位IE0或IE1，无需采取其它措施。任

22、务实施一、硬件设计硬件包括：最少的元器件组成的单片机最小应用系统、外部脉冲产生和输入装置、发光二极管（LED）。硬件的设计都是按照模块化教学设计的。（1）利用外部中断0来实现对外部脉冲的计数测量，即每输入一个外部脉冲，引起外部中断一次。（2）外部中断初始化设置。1）中断允许：中断总允许EA=1，外中断允许EX0=12）中断方式设置：本任务采用脉冲方式。2、中断控制设置设置中断允许控制寄存器IE设置定时器控制寄存器TCON三、程序设计外部中断控制编程程序如下：AJMP MAINORG 0003H ；外中断0入口地址AJMP RXOCLR AMOV P1,#0FFH ；发光二极管都不亮MOV TC

23、ON,#01H ；外部中断0下降沿触发MOV IE,#81H ；打开外部中断允许位及总中断允许位XXMP $ ；等待中断RXO：PUSH PSW ；保护现场INC A ；脉冲计数CPL A ；取反MOV P1,A ；脉冲计数值由P1端口送发光二极管显示POP PSW ；恢复现场四、软件调试与仿真五、实际模拟仿真将仿真器和仿真实验台上的外部设备结合起来，将P1端口接至试验台上的LED发光二极管上，观察点亮情况。XX高级技工学校教案 XXJA03教学效果检验课堂任务完成所布置任务，理解讲解内容课外任务完成作业和练习专业主任签字教学效果评价良好 教学反思在实习教学中，教学是教学相长的过程，学生有时也是老师的老师，虚心学习，刻苦钻研才能教好课程，学习小组课外活动内容