單片機課程設(shè)計--外部脈沖試驗

1、<p><b>　　課程設(shè)計（論文）</b></p><p>　　課程名稱：單片機原理及其接口技術(shù) </p><p>　　題 目：外部脈沖試驗 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機是單片微型計算機的簡稱，其特點為：它的處理器

2、、RAM、ROM和定時器/計數(shù)器和多種輸入/輸出接口都集中在一起超大規(guī)模集成芯片內(nèi)，用于電路空間小、功耗低的場合。隨著其技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)上控制功能的不斷擴展，目前，單片機在國外被稱為微控制器。</p><p>　　本次試驗主要采用8051單片機為核心，其包含128 字節(jié)和256 字節(jié)RAM ，32 條I/O口線，3 個16 位定時/計數(shù)器，6 輸入4 優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)，1個串行I/O口可用于多機通信I/O 擴展或

3、全雙工UART，以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。通過每一次外部中斷，外部中斷由脈沖觸發(fā)器來完成，把脈沖數(shù)記在一個單元中，并用2個數(shù)碼管顯示次數(shù)。此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計可提供很寬的操作頻率范圍率可降至0，可實現(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)CPU，但RAM定時器串口和中斷系統(tǒng)仍然工作掉電模式保存RAM的內(nèi)容，但是凍結(jié)振蕩器導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作，由于設(shè)計是靜態(tài)的時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù)，運行可從時鐘停止處

4、恢復(fù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：走馬燈，外部中斷、C8051單片機，脈沖觸發(fā)器。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1設(shè)計內(nèi)容及要求………………………………………… 第1 頁</p><p>　　2系統(tǒng)設(shè)計原理及方案…………………………………… 第1 頁</p>

5、<p>　　3系統(tǒng)軟件硬件設(shè)計……………………………………… 第2 頁</p><p>　　4系統(tǒng)功能的實現(xiàn)………………………………………… 第8 頁</p><p>　　5實驗總結(jié)與心得體會…………………………………… 第9 頁</p><p>　　6參考文獻(xiàn)………………………………………………… 第10頁</p><p>&l

6、t;b>　　外部脈沖試驗</b></p><p><b>　　1設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　　1.1課題簡介</b></p><p>　　本次課程設(shè)計題目是外部脈沖試驗，是以MCS-51系列單片機Intel8051為基礎(chǔ)充分利用8051芯片的I/O引腳來設(shè)計中斷，實現(xiàn)外部脈沖的過程。

7、外部中斷是由脈沖觸發(fā)器來完成，要求把脈沖數(shù)記在一個單元中，并用2個數(shù)碼管顯示計數(shù)。 利用手控單脈沖信號作為計數(shù)輸入脈沖，編寫控制程序。若按下計數(shù)健，則單片機控制兩位一體的數(shù)碼管顯示從 00 開始的數(shù)字，按下一次，則數(shù)字加 一，一次類推；若按下清零鍵，則程序返回程序開始處，并且在走馬燈上顯現(xiàn)出來。 </p><p><b>　　1.2設(shè)計目的</b></p><

8、;p>　　1.2.1 熟練運用匯編語言編程，并且掌握中斷技術(shù)。</p><p>　　1.2.2 熟悉啟東硬件仿真系統(tǒng)，熟練應(yīng)用該系統(tǒng)調(diào)試軟件。</p><p>　　1.2.3 軟件上掌握串變并顯示法顯示BCD碼。</p><p>　　1.3設(shè)計目標(biāo) 置計數(shù)器0為工作方式2，讓走馬燈全亮。</p><p>　　2系統(tǒng)設(shè)計原理及方案&

9、lt;/p><p><b>　　2.1系統(tǒng)分析</b></p><p>　　2.1.1 初始化計數(shù)器，并采用累加器清0。 2.1.2 通過設(shè)置中斷，外部中斷0為脈沖觸發(fā)方式。 2.1.3 通過觀察走馬燈亮與滅的計數(shù)，來達(dá)到試驗?zāi)康摹?lt;/p><p>　　2.2 程序框圖及說明</p><p>　　設(shè)置中斷來進(jìn)行計數(shù)而做成

10、的流水燈，匯編程序編寫完調(diào)試運行后，走馬燈開始全亮，走馬燈通過脈沖次數(shù)改變，使得中斷方式2下工作，通過脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。以此不停循環(huán)。設(shè)置CLR A 累加器清0在中斷中用計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。在程序開始執(zhí)行前，中斷計數(shù)器初值為0。該設(shè)計的詳細(xì)流程如下圖1。</p><p><b>　　圖1 程序框圖</b></p><p>　　2.2.1基本原理 </p>&

11、lt;p>　　外部中斷的初始化設(shè)置共有三項內(nèi)容：中斷總允許即EA=1，外部中斷允許即EXi=1（i=0或1），中斷方式設(shè)置。中斷方式設(shè)置一般有兩種方式：電平方式和脈沖方式，本實驗選用后者，其前一次為高電平后一次為低電平時為有效中斷請求。因此高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)至少維持一個周期。</p><p>　　中斷控制原理：中斷控制是提供給用戶使用的中斷控制手段。實際上就是控制一些寄存器，51系列用于此目的的控制寄存

12、器有四個：TCON 、IE 、SCON 及IP。 </p><p>　　中斷響應(yīng)的過程：首先中斷采樣然后中斷查詢最后中斷響應(yīng)。采樣是中斷處理的第一步，對于本實驗的脈沖方式的中斷請求，若在兩個相鄰周期采樣先高電平后低電平則中斷請求有效，IE0或IE1置“1”；否則繼續(xù)為“0”。所謂查詢就是由CPU測試TCON和SCON中各標(biāo)志位的狀態(tài)以確定有沒有中斷請求發(fā)生以及是那一個中斷請

13、求。中斷響應(yīng)就是對中斷請求的接受，是在中斷查詢之后進(jìn)行的，當(dāng)查詢到有效的中斷請求后就響應(yīng)一次中斷。 </p><p>　　INT0端接單次脈沖發(fā)生器。P1.0接LED燈，以查看信號反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 硬件設(shè)計</b></p>

14、<p>　　3.1.1計數(shù)8051電路圖</p><p>　　本次課程設(shè)計采用Protues7.5設(shè)計的電路圖如圖2所示。圖中單片機采用AT89C51，由圖可見，P0.1(對應(yīng)89C51的P0.1腳)腳置低電平燈亮，然后燈滅，1s延時過后燈再次變亮，如此反復(fù)循環(huán)。</p><p><b>　　圖2 系統(tǒng)原理圖</b></p><p&g

15、t;　　3.1.2 芯片的選擇</p><p>　　硬件電路要實現(xiàn)對交流大電流電源的控制、定時時間的設(shè)定功能。若采用40腳的單片機有利于設(shè)計，但會增大電路板的體積。本設(shè)計采用ATMEL公司的AT89C2051單片機，芯片位20腳，體積小，工作電壓范圍寬（2.7V~6V）。性價比比較高。</p><p><b>　　3.2硬件連線圖</b></p><

16、;p><b>　　3.2.1預(yù)備知識</b></p><p><b>　　引腳定義：</b></p><p>　　A0——Ai：地址輸入線。</p><p>　　D0——D7：并行總線8位地址。</p><p>　　CS：片選信號輸入線，低電平有效。</p><p>　

17、　RXD/P3.0：UART串行輸入</p><p>　　P0~P0.7：并行輸入輸出P0口</p><p>　　WR：寫選通信號線，低電平有效。</p><p><b>　　3.2.2實驗說明</b></p><p>　　編寫簡單的匯編程序，對實驗板上提供的外部脈沖進(jìn)行讀寫操作，連續(xù)運行程序，觀察走馬燈的亮與滅來顯示計

18、數(shù)。</p><p><b>　　3.2.3實驗連線</b></p><p>　　外部脈沖---P3.0口</p><p>　　P0-P0.7：并行輸入輸出P0口</p><p>　　數(shù)據(jù)線與仿真單片機的數(shù)據(jù)線相連，P0-P0.7口與單片機部分地址線相連</p><p><b>　　3.

19、3 軟件設(shè)計</b></p><p>　　3.3.1計數(shù)初值計算</p><p>　　根據(jù)定時器/ 計數(shù)器0的工作方式2邏輯結(jié)構(gòu)圖可知，工作方式2的計數(shù)范圍是1～255。</p><p>　　中斷功能，就能快速解決CPU與慢速外設(shè)之間的的矛盾，CPU在啟動外設(shè)工作后，開始執(zhí)行主程序，同時外設(shè)也開始工作。每當(dāng)外設(shè)需要，就能通過CPU發(fā)出申請，請求CPU中斷

20、正在執(zhí)行的主程序，去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。</p><p>　　實現(xiàn)實時處理，在實時控制中，現(xiàn)場的各個參數(shù).信息是隨時間和現(xiàn)場的情況的不斷的變化，有了中斷的功能，外設(shè)仍能繼續(xù)工作。這樣，CPU可以令多個外設(shè)同時工作，從而提高CPU的利用率。</p><p>　　利用串行中斷源一個，發(fā)送或接收中斷請求TI或RI。當(dāng)串行口發(fā)送或接收一個幀數(shù)據(jù)時，內(nèi)部產(chǎn)生中斷請求。這一中斷在中斷矢量表中的00023

21、H。</p><p><b>　　3.3.2流程圖</b></p><p><b>　　圖3 流程圖</b></p><p><b>　　3.3.3匯編程序</b></p><p><b>　　軟件程序：</b></p><p>　

22、　ORG 0000H </p><p>　　LJMP MAIN ;主程序</p><p>　　ORG 0003H ;中斷0的入口地址</p><p>　　LJMP LOOP ;跳轉(zhuǎn)到loop </p><p>　　ORG 0030H </p>&

23、lt;p><b>　　MAIN: </b></p><p>　　MOV 30H,#0</p><p>　　SETB EA ;開啟中斷</p><p>　　SETB PX0 ;設(shè)外部中斷0高優(yōu)先級</p><p>　　SETB EX0 ;允許外部中斷0中斷</p>

24、<p>　　SETB IT0 </p><p>　　SETB TR1 </p><p>　　MOV 30H,#0</p><p>　　MOVR2,#00H;十位</p><p>　　MOVR1,#00H;個位 </p><p><b>　　M

25、AIN4:</b></p><p><b>　　MOV A,30H</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p><b>　　MOV R1,A</b></p><p><b>　　MOV A,30H</b></p><p>

26、;　　ANL A,#0F0H</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p><b>　　MAIN1:</b></p><p>　　MOV A,R1</p><p>　　MO

27、VDPTR, #SGTB1</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR ;取字符</p><p>　　MOVSBUF,A;發(fā)送字符</p><p>　　MOVA,SBUF</p><p>　　JNBTI,$ ;等待串口發(fā)送完</p><p><b&g

28、t;　　CLRTI</b></p><p>　　SETB IT0</p><p>　　SETB PX0</p><p>　　SETB EA</p><p>　　SETB EX0</p><p><b>　　MOVA,R2</b></p>&

29、lt;p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p>　　MOVSBUF,A</p><p><b>　　JNBTI,$</b></p><p><b>　　CLRTI</b></p><p>　　CALLDELAY</p><p>　　CALLD

30、ELAY</p><p>　　CALLDELAY</p><p>　　CJNER1,#0AH,MAIN4</p><p>　　MOV A,30H</p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p>　　ADD A, #10H</p><p>　　MOV

31、 30H,A</p><p>　　CJNER2,#0AH,MAIN4</p><p>　　MOV A,30H</p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　MOV 30H,A</p><p>　　AJMP MAIN4</p><p>　　DE

32、LAY:MOVR6,#250;延時</p><p>　　DELAY1:MOVR7,#250</p><p><b>　　DJNZR7,$</b></p><p>　　DJNZR6,DELAY1</p><p><b>　　RET</b></p><p&g

33、t;<b>　　LOOP:</b></p><p>　　INC 30H ;30自加1</p><p>　　MOV A,30H ;30H給A</p><p>　　MOV P0,A ;A給p0</p><p><b>　　RETI</b></

34、p><p>　　SGTB1:DB 03H ;0</p><p>　　DB 9FH ;1</p><p>　　DB 25H ;2</p><p>　　DB 0DH ;3</p><p>　　DB

35、 99H ;4</p><p>　　DB 49H ;5</p><p>　　DB 41H ;6</p><p>　　DB 1FH ;7</p><p>　　DB 01H ;8</p>

36、<p>　　DB 09H ;9 </p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　四、系統(tǒng)功能實現(xiàn)</b></p><p>　　4.1 軟件功能調(diào)試</p><p>　　軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：</p>

37、<p><b>　　編寫程序并查錯；</b></p><p>　　在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序</p><p>　　3、對程序進(jìn)行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；</p><p><b>　　4、改正錯誤。</b></p><p>　　在軟件調(diào)試過程中，最初程序編譯出錯，我經(jīng)

38、過認(rèn)真的分析，發(fā)現(xiàn)中斷服務(wù)子程序我又跳轉(zhuǎn)到子程序，編譯后又未得到正確周期指令數(shù)值。在一遍遍重新閱讀程序后方知未我將循環(huán)弄成了死循環(huán)，將ajmp loop 刪掉后，經(jīng)改正終于調(diào)試成功，并很好的達(dá)到既定的設(shè)計效果。</p><p>　　此系統(tǒng)還可改進(jìn)實現(xiàn)電子計數(shù)器、跑馬燈等功能，這是一個比較難的挑戰(zhàn)。</p><p><b>　　4.2硬件功能測試</b></p&g

39、t;<p>　　此次課程設(shè)計主要利用中斷方法，運用循環(huán)調(diào)用的方法，簡單的說是000000，通過改變脈沖的次數(shù)運用計數(shù)器，按一次改變?yōu)?00001。用為每一個燈的接口端不同，不同的BCD碼控制不同的燈，用燈的亮與滅來達(dá)到計數(shù)的效果。；第二層循環(huán)通過計數(shù)器T1計數(shù)實現(xiàn)；通過給T1賦初值0FFH，當(dāng)它開始溢出時即達(dá)亮。計數(shù)器到則置P0.0為低電平，燈則亮，</p><p>　　滅，在給脈沖后再置P0.0為

40、低電平，紅燈亮，如此循環(huán)。</p><p>　　此次課程設(shè)計在實際操作過程中，由于按鍵及代碼執(zhí)行所需時間的影響，設(shè)計后的效果并不精準(zhǔn)，還有改進(jìn)的空間。</p><p>　　五、實驗總結(jié)與心得體會</p><p>　　單片機原理及其接口技術(shù)是我們電子信息科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)課，因為我們之前做過單片機原理實驗課也對MF2KP軟件有了一定的了解。</p><

41、;p>　　經(jīng)過一學(xué)期老師的諄諄教導(dǎo)和自己的努力學(xué)習(xí)，對單片機原理課程也有了更深入的認(rèn)識，通過這次的課程設(shè)計，我收獲了很多，對各個指令以及語句有了進(jìn)一步的了解，對各個語句的功能有了更深刻的認(rèn)識和體會，平時上課的理論知識只是停留在理論概念的層面，而通過了這次的課程設(shè)計才真正的體會到，也做到了理論概念和匯編實際的相結(jié)合，使理論知識真正運用到了實用中去，還能學(xué)到一些軟件的運用，結(jié)合一些其他課程，匯編語言程序軟件，通過互相結(jié)合，互相滲透，來

42、得到我所需的數(shù)據(jù)與結(jié)論。通過查閱了相關(guān)書籍才得知取時間的調(diào)用指令。也深刻理解了CPU暫?，F(xiàn)行程序的運行而轉(zhuǎn)為意外事件或特殊請求服務(wù)的過程這句中斷的概念。通過對程序不停地修改、測試，終于將程序調(diào)試成功，能夠滿足設(shè)計要求。</p><p>　　我覺的通過這次課程設(shè)計，我學(xué)到了好多東西，不僅僅是書本上的知識，因為這次課程設(shè)計老師給我們分了幾個小組，每組有每組的問題，當(dāng)我們這組拿到題目時還不知道如何下手，通過組員的互相探

43、討，共同研究，最終設(shè)計好流程圖，得出結(jié)果，讓我懂得什么是團隊合作，以后我們不管干什么都要持之以恒，堅持不懈，困難并不可怕，可怕的是我們面對困難是的態(tài)度， 加油，我為自己代言!</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李建忠，單片機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2008年</p><p>　　[2]啟東

44、單片機仿真試驗系統(tǒng)使用說明書</p><p>　　[3]李珍，單片機原理與應(yīng)用技術(shù).清華大學(xué)出版社，2003年</p><p>　　[4]楊恢先，黃輝先著.單片機原理與應(yīng)用.人民郵電出版,2009.7</p><p>　　[5]朱定華，單片機原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社,2001.4 </p><p>　　[6]王威，HCS12微控制器原理