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,*,出版社 理工分社,单片机应用技术项目教程版,项目,9,测速表,知识目标：,1,定时器的结构；,2,定时,/,计数的区别；,3,定时器结合中断处理程序的应用。,技能训练目标：,1.,了解霍尔传感器的使用方法；,2,熟练使用定时,/,计数器,T0,、,T1,；,3,结合中断的方式，灵活应用,T0,、,T1,。,转速测量表,设计要求：,设计一测速系统，以霍尔元件为测速的敏感元件，以,8051,单片机为信号处理控制器，测量当前转盘的速度，并将值通过,4,位数码管实时显示,。,转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量。转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有,M,法,(,测频法,),、,T,法,(,测周期法,),和,M/T,法,(,频率周期法,),。,M,法是利用一段时间间隔内产生的输出脉冲数来确定转速。,T,法是通过测量光电编码器两个相邻脉冲的时间间隔，即脉冲周期来确定转速。,而,M/T,法相对于其它两种方法有较高的精度，但它的实时性差。由于该系统采用灵敏性和可靠性很高的光电传感器件进行速度采集，因此采用,M,法,(,测频法,),。转速是以单位时间内转数来衡量,，在变换过程中多数是有规律的重复运动。光电采集的输出脉冲信号，其频率和转速成正比。,该测速系统以,AT89C51,单片机接收霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器,/,计数器进行,定时和计数,，根据计算出电机转速送到通过,4,位数码管实时显示。首先，将一颗小磁钢贴在测速的轮盘边缘，注意其,S,靠外（由,A3144,的特性决定），霍尔传感器,A3144,解决轮盘安装固定，然后将,A3144,的输出信号输入到单片机用于显示当前转速。系统框图如图,9-1,。,图,9,1,转速测量系统框图,图,9-2,霍尔传感器测试原理,开关型霍尔传感器,A3144,测量原理，如图,9-2,。,在,MCS-51,单片机的控制应用系统中，常用的定时方法有：,软件定时、硬件定时、可编程定时器,。软件定时是通过执行一个循环程序来进行时间延迟，时间精确，不需要附加其它硬件电路；系统硬件定时是由硬件电路完成，无需占用,CPU,的时间；,可编程定时器通过对系统时钟的计数来实现，其计数值通过程序设定，并且通过改变计数值来改变定时的时间,，比较方便。,本项目介绍的定时器,/,计数器为可编程定时器,/,计数器，通过编程可用来实现定时控制、延时、信号发生、检测信号等。另外，该定时器,/,计数器还可以作为串行通信中波特率发生器,。,2.,定时,/,计数方法,理解两种,“,工作模式,”,-,“,定时,”,&,“,计数,”,共同点,：都是对脉冲加,1,计数,不同点,：定时,-,对内部机器脉冲计数,计数,-,对外部脉冲计数,t=T*n,脉冲数,定时时间,周期,设定的加入量,量筒加水的过程类比说明定时,/,计数过程,最大值,80ml,定时：,初始值,35ml,量筒加水的过程类比说明定时过程,设定初值,15536,工作方式,1,时，,16,位计数器最大值,65535,，满时,“,溢出,”,计,50000,次,50ms,给寄存器,TH0,、,TL0,赋值,TH0=0 x3C,；,TL0=0 xB0,；,量筒加水的过程类比说明计数过程,读取当前的计数值,设定计数初值,一、定时,/,计数器的结构,MCS-51,单片机内部有两个,16,位的可编程定时器,/,计数器,，称为定时器,0,（,T0,）和定时器,1,（,T1,），,可以通过编程选择其作为定时器使用或作为计数器使用。此外，工作方式、定时时间、计数值、启动、中断请求等都可以由程序设定，其逻辑结构如图所示。,图,9,3,定时,/,计数器逻辑结构图,1,、定时,/,计数器的工作模式,“,定时,/,计数器,”,有两种工作模式，一种是,定时,模式，一种是,计数,模式。,作为,定时器,时，是以,内部机器周期的脉冲,作为基准脉冲，通过计基准脉冲的数量来实现定时功能；,作为,计数器,时，是对芯片引脚,T0(P3.4),或,T1(P3.5),上的输入脉冲进行计数，利用,外部脉冲的下降沿,触发计数，每输入一个脉冲，加法计数器加,1,，且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的,1/24,。,TMOD,是定时,/,计数器的工作方式寄存器，其地址为,89H,，格式如图,9-4,。,图,9,4,方式寄存器,TMOD,2,、方式寄存器,TMOD(Timer Moden),掌握四种,“,工作方式,”,，见表,9-1,M1 M0,工作方式,功能说明,0 0,方式,0,13,位计数器,0 1,方式,1,16,位计数器,1 0,方式,2,初值自动重载,8,位计数器,1 1,方式,3,T0,：分为两个,8,位计数器；,T1,：停止计数,表,9-1,注：应先以工作方式,1,为例，掌握其用法，其他几种方式可类推！,0 0 0 0 0 0 0 1,TMOD=0 x01,；,例,：,定义定时器,T0,、,T1,工作方式（,TMOD,），要求：,T1,纯软件启动，工作于定时模式，工作方式为方式,0,；,T0,纯软件启动，工作于定时模式，工作方式为方式,1,。,图,9-3,方式寄存器,TMOD,TCON,用于控制定时器的启动、停止、标识定时器的溢出和中断情况，其格式如图,9-5,。,图,9-4,控制寄存器,TCON,溢出中断标志位？,3,、,控制寄存器,TCON(Timer controler),二、定时,/,计数器的工作方式,首先,以,T0,为例，理解掌握工作方式,1,的应用。,=,主要从以下几个寄存器的设置入手：,TMOD-,用于工作模式的设置,TH0,TL0-,存储定时,/,计数值,TR0,（,TCON,的,D4,位）,-,开始,/,停止位,TF0,（,TCON,的,D5,位）,-,”,溢出,”,标志位,1,工作方式0,-13,位定时,/,计数方式,图9-5工作方式0逻辑电路结构,1,工作方式0,-13,位定时,/,计数方式,难点：,13,位初值的设置,例如：需要定时,1ms,，则计数次数为,1ms/1us=1000,次。那么,T0,的初值应设为,X=M-,计数值,=8192-1000=7192=1c18H=0001 1100 0001 1000B,由于,13,位定时器中，,TL0,的高,3,位未使用，填写,0,，,TH0,占高,8,位，,所以实际得到的初值,X=1110 0000 0001 1000B=e018H,，语句表达为：,TH0=0 xe0;TL0=0 x18;,如图,9-6,所示：,13,位初值的设置,图,9-6,方式,0,的初值设定,2,工作方式,1-16,位定时,/,计数方式,图9-7,工作方式1逻辑电路结构,16,位初值的设置,例如：需要定时,50ms,，则计数次数为,1ms/1us=50000,次。那么,T0,的初值应设为,X=M-,计数值,=65536-50000=15536=3CB0H=0011 1100 1011 0000B,。,由于采用,16,定时器，直接设置,X=3CB0H,。用语句表达，分配到高,8,位的,TH0,和低,8,位的,TL0,，写为：,TH0=0 x3c;,TL0=0 xB0;,3,工作方式,2-8,位自动重载初值方式,图9-8工作方式2逻辑电路结构,4,工作方式,3,图9-9工作方式3逻辑电路结构,三,.,定时,/,计数器的使用,1,、单片机的定时,/,计数可以采用,查询方式,或者,中断方式,来实现。,2,、初始化程序：,由于定时,/,计数器的功能是由软件编程确定的，所以，在使用定时器,/,计数前必须对其进行初始化。,初始化,骤如下：,(1),确定工作方式,对,TMOD,赋值。,如赋值语句为：,TMOD=0 x10;,表明定时器,1,工作在方式,1,，且工作在定时器方式。,(2),预置定时或计数的初值,直接将初值写入,TH0,、,TL0,或,TH1,、,TL1,。,定时,/,计数器的初值因工作方式的不同而不同。假设最大计数值为,M,，则各种工作方式下的,M,值如下,方式,0,：,2,13,=8192,方式,1,：,2,16,=65536,方式,2,：,2,8,=256,方式,3,：定时器,0,分成两个,8,位计数器，所以两个定时器的,M,值均为,256,。,由于定时器,/,计数器工作的实质是做,“,加,1,”,计数，所以，当最大计数值,M,值已知时，,初值,X,可计算如下：,X=M,计数值,(3),根据需要开启定时器,/,计数器中断,可以直接对,IE,寄存器赋值。,(4),启动定时器,/,计数器工作,将,TR0,或,TR1,置,“,1,”,。,GATE=0,时，直接由软件置位启动；,GATE=1,时，除软件置位外，还必须在外中断引脚处加上相应的电平值才能启动。操作为：,TR1=1,。,练习,1,：分别采用查询法和中断法，利用定时器,T0,，写出,10ms,延时的子程序,void delay(),/*,一：工作模式设置,TMOD=0 x01;,/,对,T0,而言，纯软件启动、定时模式，工作方式,1,/*,二、赋予初值*,/,TH0=0 x3c;,TL0=0 xbo;,/*,三、开始定时*,TR0=1,；,/,启动计数器,/*,四、用查询法查看定时器溢出否*,/,while(TF0=0);,/,查询,TF0=0,？,/*,查询法实现,50ms,延时*,/,中断法,初始化程序段：,/*,一：工作模式设置,/*/,TMOD=0 x01;,/,对,T0,而言，纯软件启动、定时模式，工作方式,1,/*,二、赋予初值*,/,TH0=0 x3c;,TL0=0 xb0;,/*,三、开启总中断及定时中断*,/,EA=1,；,ET0=1,；,/*,三、开始定时*,TR0=1,；,/,启动计数器,while(1);,/,实际应用中，执行其他处理任务,/*,中断处理函数*,/,void int0()interrupt 1,/,加入定时时间到后的处理内容，或者是改写标志变量,TH0=0 x3c;,/,方式,1,重赋初值,TL0=0 xb0;,;,思考：,“,查询法,”,、,“,中断法,”,各有什么优劣？,练习,2,：对计数模式的理解,用按键模拟外部脉冲，实现单片机对外部脉冲计数，即按键按下一次，数码管上计数值加一。,见仿真演示：,【,活动一,】,硬件电路设计,【,活动二,】,软件设计,算法分析,采用定时计数的方法，用,T0,定时,100ms,，将外部脉冲接入,T1(P3.5),，在固定的,100ms,时间内,T1,计外部脉冲的数量,X,，即可算得该脉冲的频率,。,。,2,程序设计,1,启动,Keil uVision4,软件，创建新工程：,CH9.UVPROJ,，,CPU,选择,Atmel 89C52,。,2,对工程的属性进行设置：目标属性中选择,“,生成,HEX,文件,”,。,3,编写参考源程序,ch9.c,，以,C,为扩展名保存在工程文件夹中。,4,将参考源程序加入程序组：鼠标右键单击程序组图标，加入文件组。,5,调试：进入调试状态，期间可能需要修改参考源程序，直到没有语法错误为止。打开相应窗口，运行程序，观察运行结果。,三、程序仿真与调试,转速测量表实物图,四、,实物制作,。,2,程序设计,考核项目,考核内容,技术要求,评分,标准,得分,备注,总体设计,任务分析,方案设计,软件和硬件功能划分,任务明确（,5,分）；,方案设计合理、有新意（,10,分）；,软件和硬件功能划分合理（,5,分）；,20,分,硬件设计,片内器件分配,；,电路原理图设计；,电路制作；,片内器件分配正确、合理（,5,分）；,电路原理图设计正确（,10,分）；,电路制作：布线正确、整齐、合理（,5,分）；,20,分,软件设计,算法和数据结构设计；,流程图设计；,编程；,算法和数据结构设计正确、合理（,5,分）；,流程图设计正确、简明；（,5,分）；,编程正确、有新意（,10,分）；,20,分,系统仿真与调试,调试顺序；,错误排除；,
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