基于单片机控制的专用定时器设计

基于单片机控制的专用定时器设计内容摘要：

有些大材小用。 通常 PLC 采用 16 位或 32 位的 CPU，带 1 或 2 个的串行通道与外界通讯，内部有一个定时器即可，若要提高可靠性再加一个看家狗定时器足够。 可见， PLC扬州工业职业技术学院毕业设计 2 的硬件要求很高，一般不适用与像定时器方面的设计。 2. 方案二：学过单片机的人都知道，单片机用于定时器的控制具有可靠性强， C语言程序编写简单快捷，可以用于反复调试和仿真，操作周期短，在短期内能实现控制，当然，单片机的调 试的效果和实际的相差不大，便于修改。 而且，定时器的结果要被反复扫描，而 PLC 是不支持反复的。 PLC 一般对每一种分辨率的计时器提供一个相应频率的硬件计数器，在扫描程序结束时。 将计数器的值加至计时条件成立的相应计时器当前值，在下一扫描周期，根据计时条件及当前值刷新计时器状态。 比如： LD FOR VW100, +1, +10 NETWORK 2 LD TON T101, +1000 NETWORK 3 NEXT NETWORK 4 LD TON T102, +1000 在这段程序中，当 接通时， T101 比 T102 多计时 10 倍。 因为 T101 在一个程序周期内执行 10 次，而 T102 只执行 1 次。 要正确计时，在一个程序周期内计时器必须执行并只能被执行一次。 综上所述，所以我选择方案二，即用单片机来控制定时器。 扬州工业职业技术学院毕业设计 3 第二章 硬件电路设计 LED 数码管 简介 LED数码管显示原理 a bcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba＋ 5V（a ） （b ） 共阴极 共阳极 图 21 LED数码管显示原理图 使用 LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。 为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。 七段数码管加上一个小数点，共计 8段。 因此为 LED显示器提供的编码正好是一个字节。 TX实验板用共阴 LED显示器，根据电路连接图显示 16进制数的编码已列在下表。 本次设计用的是共阴数码管，如表 21 所示。 表 21 共阴极数码管表 0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 1 2 3 4 5 6 0x7d 0x07 0x7f 0x6f 0x77 0x7c 7 8 9 A B C 0x39 0x5e 0x79 0x71 0x00 D E F G 无显示 LED数码管显示方式的分类 LED显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。 静态显示的特扬州工业职业技术学院毕业设计 4 点是每个数码管的段选必须接一个 8位数据线来保持显示的字形码。 当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。 这种方法的优点是占用 CPU时间少，显示便于监测和控制。 缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。 动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。 选亮数码管采用动态扫描显示。 所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。 动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。 相关控制寄存器 在 89C51 中，与定时器 /计数器应用有关的控制寄存器共有 3 个，分别是定时控制寄存器、工作方式控制寄存器和中断允许控制寄存器。 本次课程设计将会涉及 这三个控制寄存器，现对它们说明如下。 (1) 定时器控制寄存器 (TCON) TCON 寄存器地址为 88H，位地址为 8FH～ 88H。 该寄存器位定义及位地址表示如表 22 所示。 表 22 TCON 寄存器表示 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位符号 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 定时器控制寄存器中，与定时器 /计数器有关的控制位共 4 位，即 TF TRTF0 和 TR0，它们的作用分别为： TR0 和 TR1—— 运行控制位。 TR0(TR1)=0，停止定 时器 /计数器工作；TR0(TR1)=1，启动定时器 /计数器工作。 控制计数启停只需用软件方法使其置 1或清 0 即可。 TF0 和 TF1—— 计数溢出标志位。 当计数器产生计数溢出时，相应溢出标志位由硬件置 1。 计数溢出标志用于表示定时 /计数是否完成，因此，它是供查询的状态位。 当采用查询方法是，溢出标志位被查询，并在后续处理程序中应以软件方法及时将其清 0。 而当采用中断方法是，溢出标志位不但能自动产生中断请求，而且连清 0 操作也能在转向中断服务程序时由硬件自动进行。 扬州工业职业技术学院毕业设计 5 (2) 定时器方式选择寄存器 (TMOD) TMOD 寄存器用于设定定时 器 /计数器的工作方式。 寄存器地址为 89H,但它没 有位地址，不能进行位寻址，只能用字节传送指令设置其内容。 该寄存器的位定义如表 23 所示。 表 23 TMOD 寄存器表示 B7H B6H B5H B4H B3H B2H B1H B0H GATE TC/ M1 M0 GATE TC/ M1 M0 定时器 /计数器 1 定时器 /计数器 0 它的低半字节对应定时器 /计数器 0，高半字节对应定时器 /计数器 1，前后半字节的位格式完全对应。 位定义如下： GATE—— 门控位。 GATE=0，以运行控制位 TR 启动定时器； GATE=1，以外中断请求信号（ 0INT 或 1INT ）启动定时器，这可以用于外部脉冲宽度测量。 TC/ —— 定时方式或计数方式选择为。 TC/ =0，定时工作方式； TC/ =1，计数工作方式。 M1M0—— 工作方式选 择位。 M1M0=00，工作方式 0； M1M0=01，工作方式 1； M1M0=10，工作方式 2； M1M0=11，工作方式 3。 (3)中断允许控制寄存器 (IE) 该寄存器地址为 A8H，位地址为 AFH～ A8H。 寄存器位定义及位地址如表24 所示。 表 24 IE 寄存器表示 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H 位符号 EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中与定时器 /计数器有关的是定时器 /计数器中断允许控制位 ET0 和 ET1。 ET0(ET1)=0，禁止定时器 中断； ET0(ET1)=1，允许定时器中断。 系统电路介绍 AT89C51 单片机的介绍 Vcc:电源端 扬州工业职业技术学院毕业设计 6 Vss:接地端 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程 序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作 输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P。