任务二 制作1位倒计时器（1）（教案）-《单片机技术及应用》(高教版第四版) 同步精品课堂

《单片机技术及应用》(高教版第四版) 教案 课 题 制作1位倒计时器（1） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 任务二为 “数码显示电子表” 项目的核心进阶章节，聚焦 “1 位 LED 数码管每秒倒计时（9~0 循环）” 目标，系统讲解定时器 / 计数器原理、寄存器控制（TMOD、TCON）及中断编程。教材采用 “知识准备（定时器结构→寄存器配置→工作方式）→实践流程（原理理解→代码编写→仿真验证）” 递进结构，通过结构框图、寄存器格式及定时计算示例（方式 0 的 13 位计数），将抽象的定时控制与 “每秒刷新显示” 需求深度融合。作为衔接静态显示（任务一）与动态扫描的关键环节，本节通过定时器中断（TCON 的 TF0 标志）和数码管动态刷新培养学生实时控制能力，为后续多位数码管动态显示（需定时扫描）及电子表时分秒功能设计奠定基础，是掌握单片机定时控制技术的核心章节。 学情分析 学生已掌握 1 位 LED 数码管静态显示（任务一）的编码表和 I/O 口控制，但对定时器 / 计数器的工作原理（定时与计数模式）、寄存器配置（TMOD、TCON，图 4-11）及中断处理（溢出标志 TF0）认知较浅。部分学生熟悉循环延时，但对精准 1 秒定时的初值计算（方式 0 的 13 位计数，TL0 和 TH0 设置）易出错；编程中，中断服务函数的编写（如定时溢出后更新数码管显示值）常因标志位未清零或寄存器配置错误（TMOD 的 M1/M0 位选择）导致显示异常（如计数不连贯）。实践中，仿真（Proteus 加载 HEX 文件）时，定时器参数设置（时钟频率 12MHz）与实际电路的匹配易被忽略。需通过结构示意图、寄存器格式及 “原理讲解 - 代码调试 - 仿真验证” 实践，强化定时器中断与数码管动态显示的协同能力，突破倒计时功能的技术瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 理解定时器和定时器中断的基本概念。 2. 掌握定时器 / 计数器的结构、控制和工作方式。 技能目标： 1. 学会设置 TMOD 和 TCON 寄存器。 2. 能够在 1 位 LED 数码管上实现每秒倒计时，显示数字 “9~0” 循环往复。 情感目标： 培养创新创业精神，能结合行业趋势提出创新性方案并推动落地实施。 学习重难点 重点： 1. 定时器 / 计数器的工作原理和结构。 2. TMOD 和 TCON 寄存器的设置方法。 3. 利用定时器中断实现 1 位倒计时器的编程。 难点： 1. 理解定时器 / 计数器不同工作方式的特点和应用场景。 2. 准确计算定时器初值以实现所需的定时时间。 教学方法 案例分析、讲授法、小组讨论法 课前准备 1.查找相应网站资料，课堂演示使用。 2.学生课前预习。 教学媒体 电子课件、多媒体视频 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 【课程导入】 在很多电子设备中，倒计时功能非常实用，比如厨房的定时器、交通信号灯的倒计时等。 【新知识传授】 · 定时器 / 计数器的控制 (1) 中断概述 日常生活和生产实际中，经常会用到计数和定时功能，如对生产线上的产品进行计数、电机测速，或者对外部设备进行定时控制，如控制热水器延时启动、微波炉控制加热时间等，都需要用到单片机的定时和计数功能。 (2) 计数 单片机内部有 T0 和 T1 两个计数器，分别由两个 8 位寄存器构成： · T0 由 TH0 和 TL0 两个 8 位特殊功能寄存器构成； · T1 由 TH1 和 TL1 构成，T0 和 T1 都是 16 位的计数器，其计数范围为 0~65535， 51 单片机的计数器采用的加 1 计数，当计满 65536 个数后，会产生计数溢出中断，通知单片机完成相应的工作。 (3) 定时 AT89S51 单片机内部计数器经常被用作定时器来使用。 单片机内部有一个时钟振荡器，它可以产生时钟脉冲信号，假设其频率为 12 MHz，经过 12 分频以后，就可以得到频率为 1 MHz 的信号，即每个脉冲的周期为 1μs，计数器对此脉冲进行计数，当计满 65536 个脉冲时，共需要 65536μs = 65.536ms，也就是说其最长定时时间为 65.536ms，通过设定初值，就可以得到某一定时时间。 (4) 结构 · 定时器 / 计数器 T0 由特殊功能寄存器 TH0、TL0 构成， · 定时器 / 计数器 T1 由特殊功能寄存器 TH1、TL1 构成， 两个 8 位计数器构成 1 个 16 位计数器，两者均为加 1 计数器。 2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 3.展示本讲学习目标。 1. 接收并查看本节课堂任务书。 2. 了解学习目标，带着目标进行学习。 3. 观察生活中常见的多媒体信息形式，思考其背后的技术支撑。 4. 针对教师给出的问题，初步发表个人见解。 5. 目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。 1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。 2.通过任务实施，调动学生积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 定时器 / 计数器的控制 (1) TMOD TMOD用于控制TO和T1的工作方式，低4位用于控制TO，高4位用于控制T1，8位格式如图所示，TMOD特殊功能寄存器的地址为89H。 TMOD 各位的控制功能说明如下： (2) TCON TCON是一个8位特殊功能寄存器，其地址为88H，TCON的主要功能是接收各种中断送来的中断请求信号，同时也对定时/计数器进行启动和停止控制。 （1）TRO和TR1：分别是定时/计数器TO和T1的启动控制位。编程时将该位设置为“1”，表示启动该定时/计数器工作，若设置为“0”表示停止该定时/计数器工作。 （2）TFO和TF1：分别是定时/计数器TO和T1溢出标志位。当定时/计数器产生溢出时，会将此位置为“1”，表示该定时/计数器有中断请求。 定时器/计数器TO和T1 是在TMOD和TCON的联合控制下进行定时或计数工作的，其输入时钟和控制逻辑可如下图表示。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 阅读探究：阅读课本相关内容，探究多媒体技术的产生背景。 2. 概念理解：理解多媒体、多媒体技术和多媒体系统的定义，并尝试用自己的话复述。 3. 要点记录：记录多媒体技术强调的要点，加深理解。 1. 了解学生现有知识储备。 2. 巩固练习。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 定时器 / 计数器的工作方式 0 (1) 工作方式 0概述 当 M1、M0 为 00 时，定时器 / 计数器处于方式 0 工作状态，结构框图如图所示。 (2) 方式 0 的 C51 编程示例 · 在方式 0 工作状态下，定时器 / 计数器被设置为一个 13 位的计数器，这 13 位由 TH0 的高 8 位和 TL0 中的低 5 位组成，其中 TL0 中的高 3 位不用。TL0 低 5 位溢出则向 TH0 进位，TH0 计数溢出则置位 TCON 中的溢出标志位 TF0 或 TF1。 a. 当 C/T = 0 时，T0 选择为定时器模式，对 CPU 内部机器周期加 1 计数，其定时时间为 (8192 - T0 初值)× 机器周期。 b. 当 C/T = 1 时，T0 选择为计数器模式，对 T0（P3.4）脚输入的外部电平信号由 1 到 0 的负跳变进行加 1 计数。 · GATE 位的状态决定了定时器 / 计数器运行控制取决于 TR0 一个条件还是 TR0、INT0 引脚这两个条件。 a. 当 GATE = 0 时，或门的另一输入信号 INT0 将不起作用，仅用 TR0 来控制 T0 的启动与停止。 b. 当 GATE = 1 时，INT0 和 TR0 同时控制 T0 的启 / 停。只有当两者都为 1 时，定时器 T0 才能启动计数。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 应用列举 2. 影响分析 3. 创新思考 1. 引导学生主动思考，发散思维，参与课堂。 2. 培养学生发现问题，解决问题的能力。 3. 了解相关知识。 4. 辩论形式让学生参与并归纳总结。 活动四： 巩固练习 素质提升 【随堂检测】 1　 单片机内部有几个计数器，分别由哪些寄存器构成？ 2　 TMOD 寄存器中，M1、M0 为 01 时，定时器 / 计数器处于什么工作方式？ 3　 在定时器 / 计数器方式 0 下，若要定时 2000μs，石英晶体频率为 12 MHz， 4　 TH0 和 TL0 应如何设置？ 5　 在 1 位倒计时器的编程中，定时器中断服务函数的作用是什么？ 6　 阐述定时器 / 计数器在单片机中的应用场景。 【分组讨论】 分组讨论，讨论如何将 1 位倒计时器扩展为多位倒计时器。分析在定时器中断服务函数中，除了更新显示数字，还可以添加哪些功能。 1. 答案交流 2. 话题讨论 3. 效率分析 4. 挑战探讨 5. 总结汇报 知识检测与巩固 课堂小结 作业布置 课堂小结 作业布置 复习本节课内容，预习下节课内容。 板书设计 1. 认识定时器 / 计数器 2. 定时器 / 计数器的控制 3. 定时器 / 计数器的工作方式 0 4. 1 位倒计时器 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$