基于單片機(jī)TA89C2051的電子琴設(shè)計(jì)

特殊功能寄存器中TMOD和TCON是定時(shí)器的方式控制寄存器。圖2為TMOD寄存器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖3為TCON寄存器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。TMOD和TCON是寄存器的名稱，我們?cè)趯懗绦驎r(shí)就可以直接用這個(gè)名稱來(lái)指定它們，當(dāng)然也可以直接用它們的地址89H和88H來(lái)指定它們(其實(shí)用名稱也就是直接用地址，匯編軟件幫你翻譯一下而已)。

從圖2中可以看出，TMOD被分成兩部份，每部份4位。分別用于控制T1和T0。

從圖3中可以看出，TCON也被分成兩部份，高4位用于定時(shí)／計(jì)數(shù)器，低4位則用于中斷。

單片機(jī)定時(shí)／計(jì)數(shù)器有四種工作方式，方式0、方式1、方式2、方式3，除方式3外，T0和T1有完全相同的工作狀態(tài)，下面以T1為例，分述各種方式的特點(diǎn)和用法。圖4為定時(shí)／計(jì)數(shù)器T1在工作方式0下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

從圖4中可以看出計(jì)數(shù)脈沖要進(jìn)入計(jì)數(shù)器TR1(或TR0)要為1，開(kāi)關(guān)才能合上，脈沖才能過(guò)來(lái)。因此，TR1(O)稱之為運(yùn)行控制位，可用指令SErB來(lái)置位以啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，定時(shí)器運(yùn)行，用指令CLR來(lái)關(guān)閉定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器后，計(jì)數(shù)脈沖加到TL1的低5位，從預(yù)先設(shè)置的計(jì)數(shù)初值開(kāi)始不斷增1。TL1計(jì)滿后，向THl進(jìn)位。當(dāng)TL1和TH1都計(jì)滿后，置位T1的定時(shí)器回零標(biāo)志TF1，從此表明定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)次數(shù)已到，單片機(jī)可以根據(jù)標(biāo)志位判斷定時(shí)器的狀態(tài)，從而執(zhí)行相應(yīng)的程序。

1．工作方式0

定時(shí)器，計(jì)數(shù)器的工作方式O稱之為13位定時(shí)／計(jì)數(shù)方式。它由TL(1／0)的低5位和TH(0/1)的8位構(gòu)成13位的計(jì)數(shù)器，此時(shí)TL(1／0)的高3位未用。

對(duì)于定時(shí)器的工作模式可以根據(jù)定時(shí)器的寄存器TMOD來(lái)設(shè)置：

①M(fèi)1M0：定時(shí)／計(jì)數(shù)器共有四種工作方式，就是用M1M0來(lái)控制的，2位正好是四種組合。

②C／T：定時(shí)／計(jì)數(shù)器即可作定時(shí)用也可用計(jì)數(shù)用，如果C/T為O就是用作定時(shí)器(開(kāi)關(guān)往上打)，如果C／T為1就是用作計(jì)數(shù)器(開(kāi)關(guān)往下打)。一個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器同一時(shí)刻要么作定時(shí)用，要么作計(jì)數(shù)用，不能同時(shí)用的。

③GATE：當(dāng)我們選擇了定時(shí)或計(jì)數(shù)工作方式后，定時(shí)／計(jì)數(shù)脈沖卻不一定能到達(dá)計(jì)數(shù)器端，中間還有一個(gè)開(kāi)關(guān)，顯然這個(gè)開(kāi)關(guān)不合上，計(jì)數(shù)脈沖就沒(méi)法過(guò)去，那么開(kāi)關(guān)什么時(shí)候過(guò)去呢? 有兩種情況

GATE=0，分析一下邏輯，GATE非后是1，進(jìn)入或門，或門總是輸出1，和或門的另一個(gè)輸入端INT1無(wú)關(guān)，在這種情況下，開(kāi)關(guān)的打開(kāi)、合上只取決于TR1，只要TR1是1，開(kāi)關(guān)就合上，計(jì)數(shù)脈沖得以暢通無(wú)阻，而如果TR1等于0則開(kāi)關(guān)打開(kāi)，計(jì)數(shù)脈沖無(wú)法通過(guò)，因此定時(shí)／計(jì)數(shù)是否工作，只取決于TR1。

GATE=1，在此種情況下，計(jì)數(shù)脈沖通路上的開(kāi)關(guān)不僅要由TR1來(lái)控制，而且還要受到INT1引腳的控制，只有TRl為1，且INT1引腳也是高電平，開(kāi)關(guān)才合上，計(jì)數(shù)脈沖才得以通過(guò)。這個(gè)特性可以用來(lái)測(cè)量一個(gè)信號(hào)的高電平的寬度。

2．工作方式1

工作方式1是16位的定時(shí)／計(jì)數(shù)方式，將M1M0設(shè)為01即可，其它特性與工作方式0相同。

3：工作方式2

8位自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式。由TL1構(gòu)成8位計(jì)數(shù)器，TH1僅用來(lái)存放時(shí)間常數(shù)?？磮D5所示，每當(dāng)計(jì)數(shù)溢出，就會(huì)打開(kāi)T(0/1)的高、低8位之間的開(kāi)關(guān)，計(jì)預(yù)置數(shù)進(jìn)入低8位。這是由硬件自動(dòng)完成的，不需要由人工干預(yù)。通常這種式作方式用于波特率發(fā)生器，用于這種用途時(shí)，定時(shí)器就是為了提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。計(jì)數(shù)溢出后不需要做事情，要做的僅僅只有一件，就是重新裝入預(yù)置數(shù)，再開(kāi)始計(jì)數(shù)，而且中間不要任何延遲，可見(jiàn)這個(gè)任務(wù)用工作方式2來(lái)完成是最妙不過(guò)了。

4．工作方式3

2個(gè)8位的計(jì)數(shù)器，只適合于定時(shí)器0。這種式作方式之下，定時(shí)／計(jì)數(shù)器0被拆成2個(gè)獨(dú)立的定時(shí)／計(jì)數(shù)器來(lái)用。其中，TL0可以構(gòu)成8位的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的工作方式，而THO則只能作為定時(shí)器來(lái)用。我們知道作定時(shí)、計(jì)數(shù)器來(lái)用需要控制位TR0，計(jì)滿后溢出需要有溢出標(biāo)記TF0。T0被分成兩個(gè)來(lái)用，那就要兩套控制及溢出標(biāo)記，TLO還是用原來(lái)的T0的標(biāo)記，而TH0則借用T1的標(biāo)記。如此T1就無(wú)標(biāo)記、控制可用因此一般只有在T1以工作方式2運(yùn)行(當(dāng)波特率發(fā)生器用)時(shí)，才讓T0工作于方式3的。

(二)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的定時(shí)／計(jì)數(shù)范圍

工作方式O：13位定時(shí)／計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)到2^13，也就是8192次。對(duì)于12MHz的晶振，單片機(jī)的機(jī)器周期是1us。則工作方式0最大定時(shí)時(shí)間是8.192us。

工作方式1：16位定時(shí)／計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)到2^16，也就是65536次。對(duì)于12MHz晶振,工作方式1最大定時(shí)時(shí)間是65536 μ s。

工作方式2和工作方式3，都是8位的定時(shí)／計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)到2^8，也說(shuō)是256次。對(duì)于12MHz晶振,工作方式1最大定時(shí)時(shí)間是256 μ s。

計(jì)數(shù)初值的計(jì)算方法：用最大計(jì)數(shù)量減去需要的計(jì)數(shù)次數(shù)即可。例：如果T0運(yùn)行于定時(shí)狀態(tài)，單片機(jī)的晶振是12MHz，要求定時(shí)lOOus，那么定時(shí)器要計(jì) 100個(gè)機(jī)器周期，當(dāng)TO工作在工作方式O時(shí)計(jì)數(shù)初值應(yīng)該是8192―100=8092；工作在方式1時(shí)的計(jì)數(shù)初值應(yīng)該是65536-100= 65436；工作在方式2，3時(shí)的計(jì)數(shù)初值應(yīng)該是256―100=156。
系統(tǒng)軟件流程圖如圖所示

開(kāi)機(jī)時(shí)。第一步是對(duì)定時(shí)器T0進(jìn)行初始化，設(shè)定它的工作狀態(tài)(對(duì)于本系統(tǒng)將T0設(shè)定為工作方式O)；然后判斷是否有鍵按下，如果沒(méi)有按鍵按下，繼續(xù)判斷，如果有按鍵按下，則判斷是哪個(gè)鍵按下；再根據(jù)按鍵的功能將計(jì)數(shù)初值裝入定時(shí)器T0中中并啟動(dòng)T0，當(dāng)T0定時(shí)完畢后，重新裝入計(jì)數(shù)初值繼續(xù)定時(shí)并將P3． 6取反，再次定時(shí)完畢后再一次的裝入計(jì)數(shù)初值繼續(xù)定時(shí)并將P3．6取反，一直循環(huán)此操作直到按鍵釋放為止，按鍵釋放后停止T0工作并再次判斷是否又有按鍵按下，并繼續(xù)執(zhí)行以前的過(guò)程。