單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--外部脈沖試驗(yàn)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　課程名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及其接口技術(shù) </p><p>　　題 目：外部脈沖試驗(yàn) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，其特點(diǎn)為：它的處理器

2、、RAM、ROM和定時(shí)器/計(jì)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(chǎng)合。隨著其技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)上控制功能的不斷擴(kuò)展，目前，單片機(jī)在國(guó)外被稱(chēng)為微控制器。</p><p>　　本次試驗(yàn)主要采用8051單片機(jī)為核心，其包含128 字節(jié)和256 字節(jié)RAM ，32 條I/O口線(xiàn)，3 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6 輸入4 優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)，1個(gè)串行I/O口可用于多機(jī)通信I/O 擴(kuò)展或

3、全雙工UART，以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。通過(guò)每一次外部中斷，外部中斷由脈沖觸發(fā)器來(lái)完成，把脈沖數(shù)記在一個(gè)單元中，并用2個(gè)數(shù)碼管顯示次數(shù)。此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)可提供很寬的操作頻率范圍率可降至0，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)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(shí)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(jì)是靜態(tài)的時(shí)鐘可停止而不會(huì)丟失用戶(hù)數(shù)據(jù)，運(yùn)行可從時(shí)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(jī)，脈沖觸發(fā)器。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求………………………………………… 第1 頁(yè)</p><p>　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及方案…………………………………… 第1 頁(yè)</p>

5、<p>　　3系統(tǒng)軟件硬件設(shè)計(jì)……………………………………… 第2 頁(yè)</p><p>　　4系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)………………………………………… 第8 頁(yè)</p><p>　　5實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得體會(huì)…………………………………… 第9 頁(yè)</p><p>　　6參考文獻(xiàn)………………………………………………… 第10頁(yè)</p><p>&l

6、t;b>　　外部脈沖試驗(yàn)</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　　1.1課題簡(jiǎn)介</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)題目是外部脈沖試驗(yàn)，是以MCS-51系列單片機(jī)Intel8051為基礎(chǔ)充分利用8051芯片的I/O引腳來(lái)設(shè)計(jì)中斷，實(shí)現(xiàn)外部脈沖的過(guò)程。

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

8、;p>　　1.2.1 熟練運(yùn)用匯編語(yǔ)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(jì)目標(biāo) 置計(jì)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(jì)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(jì)數(shù)器，并采用累加器清0。 2.1.2 通過(guò)設(shè)置中斷，外部中斷0為脈沖觸發(fā)方式。 2.1.3 通過(guò)觀察走馬燈亮與滅的計(jì)數(shù)，來(lái)達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹?lt;/p><p>　　2.2 程序框圖及說(shuō)明</p><p>　　設(shè)置中斷來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)而做成

10、的流水燈，匯編程序編寫(xiě)完調(diào)試運(yùn)行后，走馬燈開(kāi)始全亮，走馬燈通過(guò)脈沖次數(shù)改變，使得中斷方式2下工作，通過(guò)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)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(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。在程序開(kāi)始執(zhí)行前，中斷計(jì)數(shù)器初值為0。該設(shè)計(jì)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)選用后者，其前一次為高電平后一次為低電平時(shí)為有效中斷請(qǐng)求。因此高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)至少維持一個(gè)周期。</p><p>　　中斷控制原理：中斷控制是提供給用戶(hù)使用的中斷控制手段。實(shí)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(gè)：TCON 、IE 、SCON 及IP。 </p><p>　　中斷響應(yīng)的過(guò)程：首先中斷采樣然后中斷查詢(xún)最后中斷響應(yīng)。采樣是中斷處理的第一步，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的脈沖方式的中斷請(qǐng)求，若在兩個(gè)相鄰周期采樣先高電平后低電平則中斷請(qǐng)求有效，IE0或IE1置“1”；否則繼續(xù)為“0”。所謂查詢(xún)就是由CPU測(cè)試TCON和SCON中各標(biāo)志位的狀態(tài)以確定有沒(méi)有中斷請(qǐng)求發(fā)生以及是那一個(gè)中斷請(qǐng)

13、求。中斷響應(yīng)就是對(duì)中斷請(qǐng)求的接受，是在中斷查詢(xún)之后進(jìn)行的，當(dāng)查詢(xún)到有效的中斷請(qǐng)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(hào)反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 硬件設(shè)計(jì)</b></p>

14、<p>　　3.1.1計(jì)數(shù)8051電路圖</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)采用Protues7.5設(shè)計(jì)的電路圖如圖2所示。圖中單片機(jī)采用AT89C51，由圖可見(jiàn)，P0.1(對(duì)應(yīng)89C51的P0.1腳)腳置低電平燈亮，然后燈滅，1s延時(shí)過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)交流大電流電源的控制、定時(shí)時(shí)間的設(shè)定功能。若采用40腳的單片機(jī)有利于設(shè)計(jì)，但會(huì)增大電路板的體積。本設(shè)計(jì)采用ATMEL公司的AT89C2051單片機(jī)，芯片位20腳，體積小，工作電壓范圍寬（2.7V~6V）。性?xún)r(jià)比比較高。</p><p><b>　　3.2硬件連線(xiàn)圖</b></p><

16、;p><b>　　3.2.1預(yù)備知識(shí)</b></p><p><b>　　引腳定義：</b></p><p>　　A0——Ai：地址輸入線(xiàn)。</p><p>　　D0——D7：并行總線(xiàn)8位地址。</p><p>　　CS：片選信號(hào)輸入線(xiàn)，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(xiě)選通信號(hào)線(xiàn)，低電平有效。</p><p><b>　　3.2.2實(shí)驗(yàn)說(shuō)明</b></p><p>　　編寫(xiě)簡(jiǎn)單的匯編程序，對(duì)實(shí)驗(yàn)板上提供的外部脈沖進(jìn)行讀寫(xiě)操作，連續(xù)運(yùn)行程序，觀察走馬燈的亮與滅來(lái)顯示計(jì)

18、數(shù)。</p><p><b>　　3.2.3實(shí)驗(yàn)連線(xiàn)</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(xiàn)與仿真單片機(jī)的數(shù)據(jù)線(xiàn)相連，P0-P0.7口與單片機(jī)部分地址線(xiàn)相連</p><p><b>　　3.

19、3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.3.1計(jì)數(shù)初值計(jì)算</p><p>　　根據(jù)定時(shí)器/ 計(jì)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(jì)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(dòng)外設(shè)工作后，開(kāi)始執(zhí)行主程序，同時(shí)外設(shè)也開(kāi)始工作。每當(dāng)外設(shè)需要，就能通過(guò)CPU發(fā)出申請(qǐng)，請(qǐng)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理，在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)參數(shù).信息是隨時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)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(gè)外設(shè)同時(shí)工作，從而提高CPU的利用率。</p><p>　　利用串行中斷源一個(gè)，發(fā)送或接收中斷請(qǐng)求TI或RI。當(dāng)串行口發(fā)送或接收一個(gè)幀數(shù)據(jù)時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生中斷請(qǐng)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(kāi)啟中斷</p><p>　　SETB PX0 ;設(shè)外部中斷0高優(yōu)先級(jí)</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(gè)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(shí)</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(shí)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(gè)階段：</p>

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

38、過(guò)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(jì)效果。</p><p>　　此系統(tǒng)還可改進(jìn)實(shí)現(xiàn)電子計(jì)數(shù)器、跑馬燈等功能，這是一個(gè)比較難的挑戰(zhàn)。</p><p><b>　　4.2硬件功能測(cè)試</b></p&g

39、t;<p>　　此次課程設(shè)計(jì)主要利用中斷方法，運(yùn)用循環(huán)調(diào)用的方法，簡(jiǎn)單的說(shuō)是000000，通過(guò)改變脈沖的次數(shù)運(yùn)用計(jì)數(shù)器，按一次改變?yōu)?00001。用為每一個(gè)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(lái)達(dá)到計(jì)數(shù)的效果。；第二層循環(huán)通過(guò)計(jì)數(shù)器T1計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)給T1賦初值0FFH，當(dāng)它開(kāi)始溢出時(shí)即達(dá)亮。計(jì)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(jì)在實(shí)際操作過(guò)程中，由于按鍵及代碼執(zhí)行所需時(shí)間的影響，設(shè)計(jì)后的效果并不精準(zhǔn)，還有改進(jìn)的空間。</p><p>　　五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得體會(huì)</p><p>　　單片機(jī)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(zhuān)業(yè)課，因?yàn)槲覀冎白鲞^(guò)單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課也對(duì)MF2KP軟件有了一定的了解。</p><

41、;p>　　經(jīng)過(guò)一學(xué)期老師的諄諄教導(dǎo)和自己的努力學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)原理課程也有了更深入的認(rèn)識(shí)，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我收獲了很多，對(duì)各個(gè)指令以及語(yǔ)句有了進(jìn)一步的了解，對(duì)各個(gè)語(yǔ)句的功能有了更深刻的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，平時(shí)上課的理論知識(shí)只是停留在理論概念的層面，而通過(guò)了這次的課程設(shè)計(jì)才真正的體會(huì)到，也做到了理論概念和匯編實(shí)際的相結(jié)合，使理論知識(shí)真正運(yùn)用到了實(shí)用中去，還能學(xué)到一些軟件的運(yùn)用，結(jié)合一些其他課程，匯編語(yǔ)言程序軟件，通過(guò)互相結(jié)合，互相滲透，來(lái)

42、得到我所需的數(shù)據(jù)與結(jié)論。通過(guò)查閱了相關(guān)書(shū)籍才得知取時(shí)間的調(diào)用指令。也深刻理解了CPU暫?，F(xiàn)行程序的運(yùn)行而轉(zhuǎn)為意外事件或特殊請(qǐng)求服務(wù)的過(guò)程這句中斷的概念。通過(guò)對(duì)程序不停地修改、測(cè)試，終于將程序調(diào)試成功，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　我覺(jué)的通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了好多東西，不僅僅是書(shū)本上的知識(shí)，因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)老師給我們分了幾個(gè)小組，每組有每組的問(wèn)題，當(dāng)我們這組拿到題目時(shí)還不知道如何下手，通過(guò)組員的互相探

43、討，共同研究，最終設(shè)計(jì)好流程圖，得出結(jié)果，讓我懂得什么是團(tuán)隊(duì)合作，以后我們不管干什么都要持之以恒，堅(jiān)持不懈，困難并不可怕，可怕的是我們面對(duì)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(jī)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(jī)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)</p><p>　　[3]李珍，單片機(jī)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(jī)原理與應(yīng)用.人民郵電出版,2009.7</p><p>　　[5]朱定華，單片機(jī)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