2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、第三講,數(shù)碼管是如何顯示出字符的數(shù)碼管靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示原理中斷概念單片機(jī)的定時(shí)器應(yīng)用,顯示器及其接口,單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有: 發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)顯示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)顯示器、CRT顯示器等。LED、LCD顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu):段顯示(7段、米字型等)和點(diǎn)陣顯示(5×8、8×8點(diǎn)陣等)。,,使用LED顯示

2、器時(shí),要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符,必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn),共計(jì)8段。因此為L(zhǎng)ED顯示器提供的編碼正好是一個(gè)字節(jié)。TX實(shí)驗(yàn)板用共陰LED顯示器,根據(jù)電路連接圖顯示16進(jìn)制數(shù)的編碼已列在下表。,共陰極,共陽(yáng)極,共陰數(shù)碼管碼表,0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , 0 1 2 3 4 5 0

3、x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , 6 7 8 9 A B 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 C D E F 無(wú)顯示,LED數(shù)碼顯示方式及電路,靜態(tài)顯示方式LED顯示器工作方式有兩種:靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段

4、選必須接一個(gè)8位數(shù)據(jù)線(xiàn)來(lái)保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后,顯示字形可一直保持,直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少,顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜,成本較高。,動(dòng)態(tài)顯示,動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線(xiàn)并聯(lián)在一起,由位選線(xiàn)控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選,利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用,使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在

5、顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些,所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。,,中斷系統(tǒng),3.1 80C51的中斷系統(tǒng),3.1.1 80C51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,一、中斷的概念 CPU在處理某一事件A時(shí),發(fā)生了另一事件B請(qǐng)求CPU迅速去處理(中斷發(fā)生); CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作,轉(zhuǎn)去處理事件B(中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)); 待CPU將事件B處理完畢后,再回到原來(lái)事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A(中斷返回),這一過(guò)程

6、稱(chēng)為中斷 。,MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,,,,,執(zhí)行主程序,主程序,繼續(xù)執(zhí)行主程序,斷點(diǎn),中斷請(qǐng)求,中斷響應(yīng),執(zhí)行中斷處理程序,中斷返回,引起CPU中斷的根源,稱(chēng)為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來(lái)的事務(wù)A,轉(zhuǎn)去處理事件B。對(duì)事件B處理完畢后,再回到原來(lái)被中斷的地方(即斷點(diǎn)),稱(chēng)為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱(chēng)為中斷系統(tǒng)(中斷機(jī)構(gòu))。,,,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,人們發(fā)現(xiàn)中斷技術(shù)不僅解決了快速主機(jī)與慢速

7、I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問(wèn)題,而且還具有如下優(yōu)點(diǎn):,,,分時(shí)操作。CPU可以分時(shí)為多個(gè)I/O設(shè)備服務(wù),提高了計(jì)算機(jī)的利用率;,實(shí)時(shí)響應(yīng)。CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件,系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng);,可靠性高。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力,從而使系統(tǒng)可靠性提高。,80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 80C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源(8052有 6個(gè)) ,2個(gè)優(yōu)先級(jí),可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套 。,,,1、(P3.2)可由IT0(TCON

8、.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測(cè)到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí),中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1,向CPU申請(qǐng)中斷。,2、(P3.3)可由IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測(cè)到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí),中斷標(biāo)志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請(qǐng)中斷。,3、TF0(TCON.5),片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0發(fā)生溢出時(shí),置位TF0,并向

9、CPU申請(qǐng)中斷。,4、TF1(TCON.7),片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1發(fā)生溢出時(shí),置位TF1,并向CPU申請(qǐng)中斷。,5、RI(SCON.0)或TI(SCON.1),串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位TI,向CPU申請(qǐng)中斷。,二、中斷請(qǐng)求標(biāo)志1、TCON的中斷標(biāo)志,,IT0(TCON.0),外部中斷0觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT0=0時(shí),為電平觸發(fā)方式。

10、當(dāng)IT0=1時(shí),為邊沿觸發(fā)方式(下降沿有效)。IE0(TCON.1),外部中斷0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。IT1(TCON.2),外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1(TCON.3),外部中斷1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF0(TCON.5),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF1(TCON.7),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。,2、SCON的中斷標(biāo)志,,RI(SCON.0),串行口接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時(shí),每接收完一個(gè)串行

11、幀,由硬件置位RI。注意,RI必須由軟件清除。TI(SCON.1),串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)CPU將一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)寫(xiě)入串行口發(fā)送緩沖器時(shí),就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程。每發(fā)送完一個(gè)串行幀,由硬件置位TI。CPU響應(yīng)中斷時(shí),不能自動(dòng)清除TI,TI必須由軟件清除。,一、中斷允許控制 CPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開(kāi)放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。,3.1.3 80C51中斷的控制,EX0(IE.0),外部中斷0允許位;

12、ET0(IE.1),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位; EX1(IE.2),外部中斷0允許位;ET1(IE.3),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位;ES(IE.4),串行口中斷允許位;EA (IE.7), CPU中斷允許(總允許)位。,二、中斷優(yōu)先級(jí)控制 80C51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí),即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的 。,PX0(IP.0),外部中斷0優(yōu)

13、先級(jí)設(shè)定位;PT0(IP.1),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PX1(IP.2),外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PT1(IP.3),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PS (IP.4),串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PT2 (IP.5) ,定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。,PX0(IPH.0),外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PT0(IPH.1),定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PX1(IPH.2),外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PT1(IPH.3)

14、,定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PS (IPH.4),串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位;PT2 (IPH.5) ,定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。,而80C52單片機(jī)有四個(gè)中斷優(yōu)先級(jí),即可實(shí)現(xiàn)四級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP和IPH中的相應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的 。,同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí),則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問(wèn)題。同一優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì),由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成,其排列如所示:,設(shè)置52單片

15、機(jī)的4個(gè)中斷源,使他們的優(yōu)順序?yàn)門(mén)1,INT1,INT0,T0.,IPH = 0X08;PT1 = 1;,IP = 0X40;PX1 = 1;,80C51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)有三條原則:,CPU同時(shí)接收到幾個(gè)中斷時(shí),首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。正在進(jìn)行的中斷過(guò)程不能被新的同級(jí)或低優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求所中斷。正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù),能被高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求所中斷。,為了實(shí)現(xiàn)上述后兩條原則,中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)用戶(hù)不能尋址的優(yōu)先級(jí)

16、狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個(gè)置1,表示正在響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)的中斷,它將阻斷后來(lái)所有的中斷請(qǐng)求;另一個(gè)置1,表示正在響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)中斷,它將阻斷后來(lái)所有的低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求。,3.2 80C51單片機(jī)中斷處理過(guò)程,,,中斷響應(yīng)條件 中斷源有中斷請(qǐng)求; 此中斷源的中斷允許位為1; CPU開(kāi)中斷(即EA=1)。以上三條同時(shí)滿(mǎn)足時(shí),CPU才有可能響應(yīng)中斷。,3.2.1 中斷響應(yīng)條件和時(shí)間,,3.3 80C51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,,,,實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能

17、,比較方便的辦法是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。也可以采用下面三種方法:,,,,,軟件定時(shí):軟件定時(shí)不占用硬件資源,但占用了CPU時(shí)間,降低了CPU的利用率。采用時(shí)基電路定時(shí):例如采用555電路,外接必要的元器件(電阻和電容),即可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。但在硬件連接好以后,定時(shí)值與定時(shí)范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改,即不可編程。采用可編程芯片定時(shí):這種定時(shí)芯片的定時(shí)值及定時(shí)范圍很容易用軟件來(lái)確定和修改,此種芯片定時(shí)功能強(qiáng),使用靈活。在單片

18、機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器不夠用時(shí),可以考慮進(jìn)行擴(kuò)展。,3.3.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理,,,一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器(16位),由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器,確定工作方式和功能;TCON是控制寄存器,控制T0、T1的啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。,,,,,,,,二、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理,,,,,,加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)

19、12分頻后送來(lái);一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1,當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí),再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零,且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1,向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求(定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí))。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式,則表示定時(shí)時(shí)間已到;如果工作于計(jì)數(shù)模式,則表示計(jì)數(shù)值已滿(mǎn)。 可見(jiàn),由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。,,,設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí),加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)

20、(1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期,即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12)。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t 。,,,,,設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí),外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入,而下一周期又采樣到一低電平時(shí),則計(jì)數(shù)器加1,更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測(cè)一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期,因此要求被采樣的電平至少要維

21、持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí),最高計(jì)數(shù)頻率不超過(guò)1/2MHz,即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ?s。,,,,,3.3.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制,,,,,80C51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式;TCON用于控制其啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式,低四位用于T0,高四位用于T1。其格式如下:,,GATE:門(mén)控

22、位。GATE=0時(shí),只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1,就可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作;GATA=1時(shí),要用軟件使TR0或TR1為1,同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí),才能啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)多了一條件。 :定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。 =0為定時(shí)模式; =1為計(jì)數(shù)模式。M1M0:工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式,由M1M0進(jìn)行設(shè)置。,,,,,,,,,二、控制寄存器TCO

23、N TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下:,TF1(TCON.7):T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí),CPU可隨時(shí)查詢(xún)TF1的狀態(tài)。所以,TF1可用作查詢(xún)測(cè)試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0,同硬件置1或清0的效果一樣。TR1(TCON.6):T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí),

24、T1開(kāi)始工作;TR1置0時(shí),T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以,用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0(TCON.5):T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位,其功能與TF1類(lèi)同。TR0(TCON.4):T0運(yùn)行控制位,其功能與TR1類(lèi)同。,,,,,,,,,3.3.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式 一、方式0 方式0為13位計(jì)數(shù),由TL0的低5位(高3位未用)和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位

25、,TH0溢出時(shí),置位TCON中的TF0標(biāo)志,向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。,,,,,,定時(shí)器模式時(shí)有:N=t/ Tcy 計(jì)數(shù)初值計(jì)算的公式為:定時(shí)器的初值還可以采用計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)直接取補(bǔ)法獲得。計(jì)數(shù)模式時(shí),計(jì)數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。,,,,,門(mén)控位GATE具有特殊的作用。當(dāng)GATE=0時(shí),經(jīng)反相后使或門(mén)輸出為1,此時(shí)僅由TR0控制與門(mén)的開(kāi)啟,與門(mén)輸出1時(shí),控制開(kāi)關(guān)接通,計(jì)數(shù)開(kāi)始;當(dāng)GATE=1時(shí),由外中斷引腳信號(hào)控制或門(mén)的輸出,此時(shí)控

26、制與門(mén)的開(kāi)啟由外中斷引腳信號(hào)和TR0共同控制。當(dāng)TR0=1時(shí),外中斷引腳信號(hào)引腳的高電平啟動(dòng)計(jì)數(shù),外中斷引腳信號(hào)引腳的低電平停止計(jì)數(shù)。這種方式常用來(lái)測(cè)量外中斷引腳上正脈沖的寬度。,,,,,二、方式1 方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位,由TL0作為低8位、TH0作為高8位,組成了16位加1計(jì)數(shù)器 。,計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為:,,,,,,,,,三、方式2 方式2為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。,工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號(hào)發(fā)生器。

27、,,計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為:,,,,,,,,四、方式3 方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0,定時(shí)器T1處于方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0,停止計(jì)數(shù)。,工作方式3將T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0 。,,,,,,,,,3.3.5 定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例 初始化程序應(yīng)完成如下工作:對(duì)TMOD賦值,以確定T0和T1的工作方式。計(jì)算初值,并將其寫(xiě)入TH0、TL0或TH1、TL1。中斷方式時(shí),則對(duì)IE賦值,開(kāi)放中斷。使TR0或

28、TR1置位,啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。,,,,,,,,,,例 利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的方式1,產(chǎn)生10ms的定時(shí),并使P1.0引腳上輸出周期為20ms的方波,采用中斷方式,設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為12 MHz。解:1、計(jì)算計(jì)數(shù)初值X:由于晶振為12 MHz,所以機(jī)器周期Tcy為1 ?s。所以:N=t/ Tcy =10000/1=10000X=65536-10000=55536=D8F0H即應(yīng)將D8H送入TH0中,F(xiàn)0H送入TL0中

29、 2、求T1的方式控制字TMOD: M1M0=01,GATE=0,C/T=0,可取方式控制字為01H;,,,,,1、利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0從P1.0輸出周期為1s的方波,讓發(fā)光二極管以1HZ閃爍,設(shè)晶振頻率為12MHz。。2、利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1產(chǎn)生定時(shí)時(shí)鐘,由P1口控制8個(gè)發(fā)光二極管,使8個(gè)指示燈依次一個(gè)一個(gè)閃動(dòng),閃動(dòng)頻率為10次/秒(8個(gè)燈依次亮一遍為一個(gè)周期),循環(huán)。3、同時(shí)用兩個(gè)定時(shí)器控制蜂鳴器

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