项目五气动仓储机器人自动控制

辽宁机电职业技术学院

制作人：王洪庆 白天明

项目内容：自动化立体仓库作为物流过程中的关键单元，

在国外已广泛应用。 自动化立体仓库是生产物流的重要组成部分，

它是生产过程中的物流中心，通过计算机的智能控制和管理，也成为生产过程的调度中心。

能力目标：课题 1、定时器 /计数器（一）课题 2、定时器 /计数器（二）课题 3：定时器接口应用

实战演练：通过实际项目，来掌握单片机定时器 /计数器

的结构和工作原理、工作方式和初始化编程及应用举例。

通过该项目的训练，提高学生的实际动手操作能力，养成学生的工程道德观念，建立工程敬业精神和团队合作精神。

课题 1定时器 /计数器 (一 )

知识要点： 掌握单片机定时器 /计数器的结构和工作原理。

能力训练：　　通过实践，来掌握单片机定时器 /计数器的结构和工作原理，为学习工作方式和初始化编程做准备。

课题内容 1. 定时器 /计数器概述 2. AT89C51 片内定时器结构及工作原理　　 ３．与 T/C 有关的特殊功能寄存器　　　４．定时器 /计数器的初始化

　技能操作　　 1 、上机操作掌握定时器调试和运行方法。　２、掌握气动仓储机器人自动控制程序的设计、调试　　　方法。

一、定时器 /计数器概述 实现定时的方法一般有三种：1．软件定时 即让计算机执行一段程序。这个程序段本身没有其

它的执行目的，只是利用执行这个程序段所花费的一个固定时间。通过适当地选择指令和安排循环次数，便可改变执行这段程序所需时间的长短，实现软件定时的调节。但软件定时占用 CPU ，降低了 CPU 的利用率。

2．不可编程硬件定时 可以采用例如 555 集成器件、外接 RC来构成定时电

路。与软件定时方法相比，其定时过程全由硬件完成。利用改变 RC的量值，可以使定时时间在一定范围内调节。但是这种定时电路在硬件连接好以后，定时值就不便改变了。

3 ．可编程计数器／定时器 它直接对外部脉冲信号或系统时钟脉冲进行计数。当计数达到设定的数值时，发出控制信号表示计数满或定时时间到。外部脉冲 (或时钟脉冲 )频率和设定数值的改变都能引起计数或定时的变化。所以可编程计数器 /定时器的功能强，使用灵活。

单片机的内部都有两个以上的可编程定时器/计数器，为用户使用提供了方便条件。本节以 AT89C51 单片机为例讲述片内定时器 /计数器的编程使用方法。

AT89C51 内部有两个 16 位的可编程定时器 /计数器，定时器 /计数器 0(T/C0) 和定时器 /计数器 1(T/C1) 。 T/C0和T/C1既可以编程为定时器使用，也可以编程为计数器使用。

定时器实际上也是工作在计数方式下，只不过对固定频率的脉冲计数，由于脉冲周期也固定，由计数值可以计算出计数时间，有定时的功能；计数器是对外部输入的非固定频率的脉冲计数，由于脉冲周期无规律，就无法计算时间，只能计数脉冲个数。

　　　　二、 AT89C51 片内定时器结构及工作原理

MP

TH0 TL0

TMOD

TH0 TL0

TCON

T1(P3.5)

T0(P3.4)

AT89C51 的 T/C 是加 1 计数的。当工作在定时器方式时，对振荡源 12 分频的脉冲计数，即每个机器周期计数值加 1 ，计数速率＝ l/12fosc，当 fosc=6MHz时，计数速率 =500KHz。 AT89C51 的最高晶振频率 fosc为 33MHz时，计数速率 =7500 KHz。

当 T/C 工作在计数器方式时，计数脉冲来自外部脉冲输入端 T0（ P3.4）或 T1（ P3.5 ），当 T0或 T1脚上负跳变时计数值加 1 。 CPU 在每个机器周期的 S5P2状态采样 T0或 T1，因此识别该引脚上的负跳变需两个机器周期，即 24个振荡周期。所以 T0或 T1脚输入的可计数的外部脉冲的最高频率为 1/24fosc，若高于此频率，将会计数出错。

1 ． T0和 T1 T0和 T1都是 16 位的计数值寄存器。 T0由 TH0和 TL0

构成， TH0和 TL0 都是 SFR ，字节地址分别是 8CH和 8AH， T1由 TH1 和 TL1 构成， TH1 和 TL1 也是 SFR ，字节地址分别是8DH和 8BH。由于 T0和 T1都是 16 位的，因此 T/C0和 T/C1的最大计数值为十进制数 65536。

2．定时器 /计数器控制寄存器 TCON TCON是 SFR ，字节地址为 88H，可位寻址。

　　　　　三、与 T/C 有关的特殊功能寄存器

TR0： T/C0 启动控制位。 TR0 ＝ 1 ， T/C0 启动计数；TR0=0， T/C0 停止计数。

TF0： T/C0 溢出中断标志位。 T0 溢出时置 TF0=1 ，此标志可供中断或查询用。当采用中断方式时，转向中断服务程序的同时由硬件清“ 0”TF0。采用查询方式时，由用户软件清“ 0”。

TR1 ： T／ C1启动控制位。其意义同 TR0。TF1 ： T／ C1溢出中断标志位。其意义同 TF0。

3 ． T／ C的方式控制寄存器 TMOD 方式控制寄存器 TMOD用来编程定时器／计数器的工

作方式，字节地址为 89H。

GATE：门控位 GATE ＝ 0时， T/C 的启动仅受 TR0或 TR1 的控制。 GATE ＝ 1 时， T/C 的启动受到双重控制。

C/T ：计数器、定时器选择位。 C/T=0时，工作于定时方式。 C/T=1 时，工作于计数方式。

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M1 和 M0：工作方式选择位 AT89C51 的定时器／计数器有 4种工作方式，由 M1 、M0的 4种组合状态确定，具体见下表：M1 M0 方式 功能

0　　 0 0为 13位定时器 / 计数器， TL存低 5位， TH存高 8位

0　　 1 1 为 16 位定时器 /计数器1　　 0 2 常数自动装入 8位定时器 /计数器

1　　 1 3仅适用于 T0，两个 8位定时器 /计数器

四、定时器 /计数器的初始化

1 ．初始化步骤 在使用 AT89C51 的定时器 /计数器前，应对它

进行编程初始化，主要是对 TCON和 TMOD编程；计算和装载 T0和 T1计数初值。一般完成以下几个步骤：

确定 T/C 的工作方式—编程 TMOD ； 计算 T0或 T1中的计数初值，并装载到 T0或 T1。 T/C 在中方式工作时，须开 CPU 中断和源中断—

编程 IE寄存器。 启动定时器 /计数器—编程 TCON中 TR1 或 TR0 位。

　　　　　　　 2．计数初值的计算　　　　　（ 1）定时器的计数初值 在定时器方式下， T/C 是对机器周期脉冲计数

的，若 fosc=6MHz,一个机器周期为 2µS，所以：方式 0 13位定时器最大定时间隔＝ 213×2µS＝ 16.384ms方式 1 16 位定时器最大定时间隔＝ 216×2µS＝ 131.072ms方式 2 8位定时器最大定时间隔＝ 28×2µS ＝512µS

若使 T/C1 工作在定时器方式 1，要求定时 1mS，求计数初值。设计数初值为 X，则有：

（ 216 － X）×2µS ＝ 1000µSX ＝ 65536 － 500 ＝ 65036 ＝ 1111111000001100B ＝ FE0CH

因此， TH1＝ FEH， TL1＝ 0CH

（ 2）计数器的计数初值 在计数器方式下： 方式 0 13位计数器的满计数值＝ 213＝ 8192 方式 1 16 位计数器的满计数值＝ 216 ＝ 65536 方式 2 8位计数器满计数值＝ 28＝ 256若和 T/C1 工作在计数器方式 2，要求计数 10个脉冲的

计数初值。设计数初值为 X，则有：　　　　 28－ X＝ 10　　　 X ＝ 28－ 10 ＝ 246 ＝ 11110101B ＝ F

5H 　　因此 TH1＝ TL1＝ F5H

谢谢！