单片机课程定时/计数器的教学设计

章彧

摘要：定时/计数器在计算机控制系统中应用非常普遍，是单片机的重要内置部件，也是单片机课程的重要教学环节。作者结合多年的教学与实践经验，从提高学生兴趣，完善教学方法，丰富教学手段入手，对定时/计数器环节进行了教学设计，以此完善教学效果。

关键词：单片机；定时/计数器；教学设计；教育教学

定时/计数器从应用角度看，可以分为定时器功能和计数器功能，在日常生活、生产过程中应用得非常广泛。比如：在电的生产、传输过程中，为了给用户提供更优质的电能质量，也为了保证电力系统更安全、可靠、经济地运行，需要每隔一定的时间，对线路上的电压、电流、频率、功率等参数进行监测和控制，这一定的时间间隔，就可以利用定时器功能实现，它就像一个闹钟，时间一到，就告诉计算机要去测量控制了。再比如，在一个生产流水线上，我们要对工件的数量进行统计，如每24瓶矿泉水打个包，这实际上就利用到了计数器功能。这样的例子实际上还有很多，可见，定时/计数器功能在计算机自动控制系统中应用是非常普遍的，因此，单片机制造商直接将其内置到单片机内部，使单片机应用的设计者能方便地应用其功能。定时/计数器是《单片机原理及应用》课程的重要教学内容，学生最终能否正确地、灵活自如地应用定时/计数器，也是检验这一环节教学效果的最终指标。

一、 教学目标

（一） 知识目标：（1）理解定时/计数器的功能；（2）了解定时/计数器的结构；（3）掌握定时/计数器相关的控制寄存器；（4）掌握定时/计数器的4種工作方式。（5）结合中断系统，掌握定时/计数器的应用设计。

（二） 能力目标：（1）根据系统控制需要，正确合理地选择定时/计数器的功能和工作方式，设置相关控制寄存器；（2）根据不同任务要求，正确设置计数初值，合理选择查询或中断方式设计功能程序；（3）通过简单地、对比性地应用举例，对学生进行定时/计数器设计的思维方式和分析能力训练。

二、 教学重点和难点分析

（一） 教学重点：（1）定时/计数器相关控制寄存器；（2）定时/计数器的工作方式。

（二） 教学难点：（1）定时/计数器的定时器功能和计数器功能的区别；（2）定时/计数器各工作方式的相似性和不同之处；（3）程序设计时，查询方式和中断方式的相似性和不同之处；（4）根据任务要求不同，合理选择定时/计数器工作方式、程序处理方式的思维方式的培养和训练。

三、 教学方法：对比法、归纳法

四、 教学过程及策略

教学过程中，总体上采取层次化的组织方式，分为定时/计数器的概念、定时/计数器相关控制寄存器和工作方式、定时/计数器的应用三个层次，由表及里、由浅到深、由理论到实践进行引导式教学。

（一） 定时/计数器的概念

这一环节，分成两个部分，引出三个概念。第一部分，结合日常生活、生产举例，引出定时器和计数器的概念，注意两者的相同和不同之处。可进一步引导学生思考：还有哪些情况可能用到定时/计数器？第二部分，由定时/计数器它是怎么实现功能的，引出单片机中定时/计数器的结构框图。通过提问、举例的方式，引导学生理解各功能环节的作用，知道它们缺一不可。比如：单片机里面的计数器是怎么计数的？为什么不同的计数输入脉冲信号，使得它实现了定时器和计数器两种不同的功能？是不是有计数脉冲，它就一定会计数呢？我能不能关掉它呢？最终，系统性地引出定时器功能、计数器功能的概念和TCON、TMOD、TH0、TL0、TH1、TL1相关控制寄存器的概念。

（二） 定时/计数器相关控制寄存器和工作方式。

这一环节，分成两个部分，掌握两个技能点。第一部分，结合前面中断系统学习的知识点，回顾、学习TCON寄存器中与定时/计数器相关的四个标志位TF0、TF1、TR0、TR1。结合前一步的思路，引出TMOD寄存器中的C//T，学习GATE、M1、M0的作用，进一步引出4种工作方式。第二部分，结合定时/计数器不同工作方式时的内部电路图，讲解每种工作方式的特点和注意点，每种工作方式间进行对比，最终掌握两点技能：①各工作方式下定时时间的计算和设定；②结合功能和工作方式要求设置TMOD，通过TCON控制计数启/停，反映计数溢出。

（三） 定时/计数器的应用。

这一环节，通过同一功能要求的例子，结合Keil、Proteus设计仿真软件，分别用4种不同的工作方式，采用查询和中断两种程序设计方法去实现。利用这种对比性的举例，不仅使学生掌握定时/计数器应用的设计方法，也培养训练学生根据任务要求不同，合理选择定时/计数器工作方式、程序处理方式的思维方式，以期达到灵活应用定时/计数器的能力。

参考文献：

[1] 曹天汉.单片机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

[2] 董匀芬.《染色体变异》教学设计[J].考试周刊，2015（66）：151.