单片机课程教学案例单片机是一门综合性、实践性极强的课程，通常分为理论教学与实践教学两部分。

由于单片机的概念多、专有名词多，内容抽象，指令丰富，且软、硬件发展很快，新器件不断，故相当多数量的学生在学习单片机时感到郁闷，实际使用不知如何下手，不能真正掌握单片机技术。

因此，如何安排教学内容，使学生既能了解新技术又能对单片机的应用技术融会贯通；如何设计教学方法，激发学生的学习兴趣，真正理解和掌握单片机技术，是在单片机教学中需要解决的问题。

针对教学对象的特点和课程特点，我们提出了“边学边干、边干边学、理论指导实践、实践带动理论”的教学理念，以达到“精理论、重实验、会设计”的人才培养效果。

“精理论”，精化理论教学内容。

从职业能力分析入手，确定教学的要求和知识点、突出课程的基本内容，精选、精讲、精练基础理论、基本概念、基本分析方法。

在保证“必需、够用、管用”的原则下，坚决砍掉那些陈旧，与其他相关课程有重复或过于繁琐数学推导部分。

吸收一些代表现代水平的新观点、新理论、新技术、新器件、新方法等内容，真正实现“厚基础”、“宽口径”的教学要求。

“重实验”，建立“干中学”的思路，以任务驱动学生学习潜能和兴趣，改进实验内容和方法，变单一验证性实验为多类型实验，即有仿真型又有验证型、设计型和综合型。

使学生在实验课上由被动转为主动，不再是依葫芦画瓢，培养他们严谨的科学作风，在最大程度上掌握所学知识，并学以致用。

“会设计”，增设单片机课程设计，以选题的综合性和先进性为出发点。

训练和提高学生综合素质，学会设计思路和方法。

借鉴电子设计竞赛的经验，引入一定数量的综合性较强的电子综合系统设计的内容。

下面以单片机定时器一节为例，介绍如何安排教学以体现我们所提倡的教学理念，并达到所期望的教学效果。

授课题目：第五章单片机定时器/计数器与中断系统第一节单片机的定时器/计数器课时安排：1学时授课类型：理论课教学方式：讲授、讨论教学资源：多媒体、实物、黑板教学目的：知识目标--理解51单片机的计数功能、定时功能，预置数的意义；掌握计数初值的计算方法，定时器/计数器的工作方式以及相关的寄存器。

能力培养目标--培养学生学习单片机的主动性，提高动手能力，发展分析和解决利用单片机计数器/定时器进行应用设计过程中出现的问题的能力。

情感目标—激发学生强烈的求知欲，培养学生的积极探索、勇于创新的精神和工程意识。

教学内容：基本内容--常用的定时方法，定时器/计数器的定时和计数功能，定时器/计数器的控制寄存器，定时器的应用。

重点--与中断控制相关的寄存器（TCON、SCON等）。

难点—定时中断。

参考资料：《MCS-51/96系列单片机原理及应用》孙涵芳编，北航出版社教学过程设计：1.情景导入师：从选票的统计谈起：画“正”。

这就是计数，生活中计数的例子处处可见。

例如：家里面用的电度表、汽车上的里程表等等。

师：举一个工业生产中的例子，线缆行业在电线生产出来之后要计米，也就是测量长度，怎么测法呢？用尺量？不现实，太长不说，要一边做一边量呢，怎么办呢？行业中有很巧妙的方法，用一个周长是1米的轮子，将电缆绕在上面一周，由线带轮转，这样轮转一周不就是线长1米嘛，所以只要记下轮转了多少圈，就可以知道走过的线有多长了。

师：单片机中的计数器的计数功能与此类似，不同的是例子中计的是轮子转的圈数，而单片机的计数器计的是从单片机P3.4、P3.5引脚进入的脉冲的个数。

我们今天就来学习一下单片机的计数器/定时器及其应用。

（板书课题：51单片机的计数器/定时器）师：说到容器，我们都知道它有一定的容量。

比如从一个生活中的例子看起：一个水盆在水龙头下，水龙没关紧，水一滴滴地滴入盆中。

水滴不断落下，盆的容量是有限的，过一段时间之后，水就会逐渐变满，装满水盆需要的水滴数量就是水盆的计数容量。

那么单片机中的计数器有多大的容量呢？（课件显示，引出计数器的容量）2.计数器的容量MCS-51单片机中有两个计数器，分别称之为T0和T1，这两个计数器分别是由两个8位的RAM单元组成的，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量是216=65536。

师：计时器计满了会怎么样呢？让我们再来看水滴的例子，当水不断落下，盆中的水不断变满，最终有一滴水使得盆中的水满了。

这时如果再有一滴水落下，就会发生什么现象？水会漫出来，用个术语来讲就是“溢出”。

水溢出是流到地上，而计数器溢出后将使得TF0位变为“1”，此时单片机自动将计数器清零。

至于TF0位是什么我们稍后再谈。

师：拿出一个闹钟。

（实物）请大家思考，我将它定时在1个小时后闹响，请问秒针动了多少次？生：回答3600次。

师：也就是说，秒针走了3600下的时间正好是1个小时。

换言之，时间就转化为秒针走的次数的，也就是计数的次数了，可见，计数的次数和时间之间的确十分相关。

那么它们的关系是什么呢？那就是秒针每一次走动的时间正好是1秒。

请大家想一想，如果计数器所计的脉冲的间隔相等，那么计数值是不是就代表了时间的流逝？（课件显示，引出定时器）3.定时师：单片机中的定时器和计数器是一个东西，只不过计数器是记录的从单片机P3.4、P3.5引脚进入的脉冲的个数，这些脉冲的周期可能是未知的，也可能不是等间隔的，因此单片机只能在脉冲的下降沿进行记录，每遇到一个下降沿记录一个数，因此只能记录脉冲的个数，不能确定时间；而定时器则是由单片机提供一个非常稳定的计数源。

那么提供定时器的计数源是什么呢？看图所示。

（课件显示）师：原来就是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。

晶振的频率当然很准，所以这个计数脉冲的时间间隔也很准。

问题：一个12M的晶振，它提供给计数器的脉冲时间间隔是多少呢？生：12M/12=1M，T=1/f=1/106s，就是1个微秒。

师：我们得出这样的结论：单片机的定时的本质就是计数，但计数脉冲的间隔与晶振有关，12M的晶振，计数脉冲的间隔是1微秒。

师：前面我们提到，计数器计满了就会溢出，溢出后将使得TF0位变为“1”，就象定时的时间一到，闹钟就会响一样。

现在我们来研究另一个问题：要有多少个计数脉冲才会使TF0由0变为1。

生：65536个。

师：不错。

我们刚刚研究过，计数器的容量是16位，也就是最大的计数值到65536，因此计数计到65536就会产生溢出。

这个没有问题，问题是我们现实生活中，经常会有少于65536个计数值的要求，怎么实现？提示：如果是一个空的盆要1万滴水滴进去才会满，在开始滴水之前先放入一勺水，还需要10000滴吗？生：不需要。

师：对了，采用预置数的方法可以解决这个问题。

（课件显示）师：通过上面的学习，我们知道单片机中的定时/计数器都可以有多种用途，那么怎样才能让它们工作于我们所需要的用途呢？这就要通过定时/计数器的方式控制字来设置。

（课件显示）4.计数器/定时器的方式和控制寄存器师：在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关，这就是TMOD和TCON。

TMOD和TCON是名称，我们在写程序时就可以直接用这个名称来指定它们。

师：从图中我们可以看出，TCON被分成两部份，高4位用于定时/计数器，低4位则用于中断（上节课学习过）。

而TF1（0）我们已经提到了，当计数溢出后，TF1（0）就由0变为1。

原来TF1（0）在这儿！那么TR0、TR1又是什么呢？TR0（1）称之为运行控制位，可用指令SETB来置位以启动计数器/定时器运行，用指令CLR来关闭定时/计数器的工作，一切尽在自已的掌握中。

（课件显示）师：从图中我们可以看出，TMOD也被分成两部分，每部分4位，分别用于控制T1和T0。

其中，GATE位为定时器/计数器运行门控标志位。

（课件显示定时器/计数器逻辑结构图）师：看图，当我们选择了定时或计数工作方式后，定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法过去，那么开关什么时候过去呢？有两种情况。

GATE位=0，分析一下逻辑，GATE位经非门后是变为1，进入或门，或门总是输出1，和或门的另一个输入端无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取决于TR1，只要TR1是1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果TR1等于0则开关打开，计数脉冲无法通过，因此定时/计数是否工作，只取决于TR1。

GATE位=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制，而且还要受到引脚的电平状态来控制，只有TR1为1，且引脚也是高电平，开关才合上，计数脉冲才得以通过。

这个特性可以用来测量一个信号的高电平的宽度，想想看，怎么测？（留作思考题）师：--前面我们说过，定时/计数器既可作定时用也可作计数用，到底作什么用，由我们根据需要自行决定，也说是决定权在编程者。

如果为位0，就是用作定时器（开关往下打），如果C/T为1就是用作计数器（开关往下打）。

（结合课件显示的逻辑结构图说明）。

顺便提一下，一个定时/计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的，这一点教材没有提到，但很多初学者却会有此困惑。

师：M1M0--定时/计数器一共有四种工作方式，就是用M1M0来控制的，2位正好是四种组合，对应方式0~方式3。

（课件显示）师：定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式，它由TL（1/0）的低5位和TH（0/1）的8位构成13位的计数器，此时TL（1/0）的高3位未用，计数容量为213。

（课件显示工作方式0的逻辑结构图）为什么在这种模式下只用13位呢？干吗不用16位，这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作方式。

工作方式1是16位的定时/计数方式，除了计数容量变为216外，其它特性与工作方式0相同。

师：我们知道，每当定时器/计数器计满时会溢出，然后单片机自动将计数器清零，如果用户要计100个数，则计满后要重新给计数器设置初值，否则计数器将从0开始计，再次溢出时单片机计的不再是100个数，所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一个重置预置数的工作，做工作当然就得要时间，一般来说这点时间不算什么，可是有一些场合我们还是要计较的，所以就有了第三种工作方式，即工作方式2，这是一个自动重装入初值的8位定时/计数方式，只有低8位参与计数，而高8位不参与计数，用作预置数的存放。

（课件显示工作方式2的逻辑结构图）。

师：如图所示，每当计数溢出，就会打开T（0/1）的高、低8位之间的开关，预置数进入低8位。

这是由硬件自动完成的，不需要由人工干预。

通常这种式作方式用于波特率发生器（我们将在串行接口中讲解），用于这种用途时，定时器就是为了提供一个时间基准。

计数溢出后不需要做事情，要做的仅仅只有一件，就是重新装入预置数，再开始计数，而且中间不要任何延迟，可见这个任务用工作方式2来完成是最妙不过了。