基于MCS-51單片機(jī)的里程表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（Word）

1、前 言汽車是現(xiàn)代生活中不可或缺的一種重要交通工具，傳統(tǒng)的指針式的里程表伴隨著汽車的誕生就一直為人們接受，不過，新生事物不會(huì)因傳統(tǒng)的存在而停止它前進(jìn)的步伐，數(shù)碼科技在今天已滲透到工業(yè)，農(nóng)業(yè)，民用等產(chǎn)品的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。新概念的車速里程表最直觀的變化就是用大屏幕的液晶取代指針式表盤，直接用數(shù)字顯示時(shí)速，里程，以及其他一些諸如油耗、時(shí)鐘、環(huán)境溫度等參數(shù)。直觀的呈現(xiàn)給使用者。由于單片機(jī)體積小，可以把它做到產(chǎn)品的內(nèi)部，取代老式機(jī)械零件，縮小產(chǎn)品體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)智能化。因此廣泛的被用在智能產(chǎn)品中。Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)在近年來廣泛流行。本文即介紹一種基于MCS-51單片機(jī)的里程表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2、。本文先對(duì)里程表設(shè)計(jì)中所需設(shè)備作了詳細(xì)介紹，對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了說明；對(duì)硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)作了認(rèn)真的分析；給出了系統(tǒng)的建模過程及相應(yīng)的系統(tǒng)模型，在Lab2000p仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行了仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。一 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)由信號(hào)采集處理模塊、單片機(jī)8031、系統(tǒng)化LCD顯示模塊、系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)采集處理模塊以霍爾傳感器為核心器件，將不同的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)，并送到單片機(jī)的T1引腳；對(duì)單片機(jī)進(jìn)行設(shè)置，使內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器timer0工作在定時(shí)狀態(tài)，timer1工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，利用內(nèi)部定時(shí)器T0對(duì)脈沖輸入引腳T1進(jìn)行控制，這樣就能精確地檢測(cè)到設(shè)定時(shí)間內(nèi)加到T

3、1引腳的脈沖數(shù)，一個(gè)脈沖即代表著車子前進(jìn)一個(gè)輪長(zhǎng)，對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行處理就可得到里程和速度的數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)送到LCD顯示模塊進(jìn)行顯示。該系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)和液晶模塊的初始化模塊、液晶模塊的寫數(shù)據(jù)命令子模塊、頻率測(cè)量模塊、速度里程計(jì)算模塊、速度和里程顯示數(shù)據(jù)LCD字庫(kù)顯示模塊等。脈沖信號(hào)單片機(jī)LCD 圖1 系統(tǒng)原理框圖 二 基本原理與設(shè)計(jì)方案（一）元器件簡(jiǎn)介 1 霍爾傳感器簡(jiǎn)介 霍耳效應(yīng)：1879年E.H. 霍爾發(fā)現(xiàn)，如果對(duì)位于磁場(chǎng)(B)中的導(dǎo)體(d)施加一個(gè)電壓(v)，該磁場(chǎng)的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場(chǎng)垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)電壓(UH)

4、，人們將這個(gè)電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的積累，從而形成附加的橫向電場(chǎng)。 通有電流 I 的金屬或半導(dǎo)體板置于磁感強(qiáng)度為 B 的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向和電流方向垂直，在金屬板的第三對(duì)表面間就顯示出橫向電勢(shì)差 U H 的現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。U H 就稱為霍耳電勢(shì)差。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定，霍耳電勢(shì)差的大小，和電流 I 及磁感強(qiáng)度B成正比,而與板的厚度d 成反比。即霍耳電勢(shì)差 UH = RHIB/d , 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器

5、的外形圖和與磁場(chǎng)的作用關(guān)系如2圖所示。磁場(chǎng)由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速示意圖如圖3。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過單片機(jī)測(cè)量產(chǎn)生脈沖的頻率就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速?；魻栯娏鱾鞲衅鞅旧硪呀?jīng)存在濾波電路，輸出無須再加裝濾波，可直接供單片機(jī)的05V的 AD采集或直接送到單片機(jī)的中斷輸入引腳，信號(hào)非常穩(wěn)定，而且抗干擾能力很強(qiáng)。 霍爾電流傳感器反應(yīng)速度一般在7微妙，不用考慮單片機(jī)循環(huán)判斷的時(shí)間.若在圓盤上貼上多塊磁鋼，則圓盤每轉(zhuǎn)一圈，輸出的脈沖信號(hào)將相應(yīng)增加，單位時(shí)間內(nèi)測(cè)到的脈沖數(shù)將增多，測(cè)出

6、的轉(zhuǎn)速也將更加精細(xì)。本設(shè)計(jì)建模時(shí)采用一個(gè)圓盤上貼一個(gè)磁鋼進(jìn)行模擬。實(shí)際制作中可以貼上多塊磁鋼，即可以克服因車輪轉(zhuǎn)速太慢而在設(shè)定時(shí)間內(nèi)測(cè)不到脈沖的問題。 圖2 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的外形圖 圖3 霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速示意圖2 AT89C51芯片簡(jiǎn)介AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案

7、。AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C51具有如下功能特性： （1）兼容MCS51指令系統(tǒng)；（2）32個(gè)雙向I/O口；（3）兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（4）1個(gè)串行中斷；（5）兩個(gè)外部中斷源；（6）4k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM；（7）128x8bit內(nèi)部RAM；（8）6個(gè)中斷源；

8、（9）低功耗空閑和掉電模式；(10)軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。 3 液晶顯示模塊SED1520芯片介紹本設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用的液晶顯示屏內(nèi)置控制器為SED1520，點(diǎn)陣為122x32,需要兩片SED1520組成，由E1、E2分別選通，以控制顯示屏的左右兩半屏。圖形液晶顯示模塊有兩種連接方式。一種為直接訪問方式，一種為間接控制方式。本設(shè)計(jì)采用直接控制方式。直接控制方式就是將液晶顯示模塊的接口作為存儲(chǔ)器或IO 設(shè)備直接掛在計(jì)算機(jī)總線上。計(jì)算機(jī)通過地址譯碼控制 E1和 E2的選通；讀寫操作信號(hào) RW由地址線 A1控制；命令/數(shù)據(jù)寄存器選擇信號(hào) AO 由地址線 A0控制。實(shí)際電路如圖4所示。地址映射如下

9、（地址中的X由LCD CS決定，可參見地址譯碼部分說明）0X000H0X001H0X002H0X003H0X004H0X005H0X006H0X007H寫E1指令寫E1數(shù)據(jù)讀E1狀態(tài)讀E1數(shù)據(jù)寫E2指令寫E2數(shù)據(jù)讀E2狀態(tài)讀E2數(shù)據(jù) 圖4 液晶屏顯示控制電路SED1520芯片介紹SED1520液晶顯示驅(qū)動(dòng)器是一種點(diǎn)陣圖形式液晶顯示驅(qū)動(dòng)器，它可直接與8位微處理器相連，集行、列驅(qū)動(dòng)器于一體，因此使用起來十分方便，作為內(nèi)藏式控制器被廣泛應(yīng)用于點(diǎn)陣數(shù)較少的液晶顯示模塊。（1）SED1520的特性內(nèi)置顯示RAM區(qū)RAM容量為2560（32行80列）位。RAM中的1位數(shù)據(jù)控制液晶屏上一個(gè)點(diǎn)的亮滅狀態(tài)：“1

10、”表示亮， “0”表示暗。具有16個(gè)行驅(qū)動(dòng)口和16個(gè)列驅(qū)動(dòng)口，并可級(jí)聯(lián)兩個(gè)SED1520實(shí)現(xiàn)32行驅(qū)動(dòng)?？芍苯优c80系列微處理器相連，亦可直接與68系列微處理器相連。驅(qū)動(dòng)占空比為116或132?？梢耘cSED1520配合使用，以便擴(kuò)展列驅(qū)動(dòng)口數(shù)目。（2）SED1520指令與顯示RAM結(jié)構(gòu)SED1520指令系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，共13條，除讀狀態(tài)指令、讀顯示RAM數(shù)據(jù)指令外，其他指令均為寫操作，并且讀寫指令均為單字節(jié)指令。在送出每條指令時(shí)，必須進(jìn)行控制器狀態(tài)檢測(cè)，狀態(tài)字節(jié)的含義如下： D7：1/0，模塊忙/準(zhǔn)備就緒； D5：1/0，模塊顯示關(guān)/開； D4：1/0，模塊復(fù)位/正常； D3-D0：未用 在指令

11、使用中，關(guān)鍵要分清顯示行、列設(shè)置和顯示頁(yè)面設(shè)置的關(guān)系。單片SED1520可驅(qū)動(dòng)6116液晶屏，其內(nèi)部顯示RAM相對(duì)于COM0每8行為一個(gè)顯示頁(yè)面。本設(shè)計(jì)所用的字符液晶模塊由兩塊SED1520級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)，其中一個(gè)工作在主工作方式下，另一個(gè)工作在從方式下，主工作方式SED1520負(fù)責(zé)上半屏16行的驅(qū)動(dòng)和左半屏的61列驅(qū)動(dòng)，從工作方式的SED1520則負(fù)責(zé)下半屏16行的驅(qū)動(dòng)和右半屏的61列驅(qū)動(dòng)，使能信號(hào)E1、E2用來區(qū)分具體控制的是那一片SED1520。這樣兩片SED1520級(jí)聯(lián)可驅(qū)動(dòng)12232圖形點(diǎn)陣液晶顯示屏,可完成圖形顯示,也可顯示七個(gè)半（1616點(diǎn)陣）漢字。（3）指令系統(tǒng)SED1520液晶顯示

12、驅(qū)動(dòng)器共有13種顯示指令。本文用到的部分指令見下表表1 部分傳送指令表指 令代 碼功 能R/WD/ID7D6D5D4D3D2D1D0顯示開/關(guān)指令0010101111/0全部顯示開關(guān),0：關(guān) 1：開顯示開始行00110開始行（031）顯示RAM中數(shù)據(jù)的起始行頁(yè)地址設(shè)置0010111003設(shè)置顯示頁(yè)地址 X address列地址設(shè)置000列地址（0121）設(shè)置顯示列地址 Y address寫顯示數(shù)據(jù)01寫入的數(shù)據(jù)寫顯示數(shù)據(jù)到RAM靜態(tài)驅(qū)動(dòng)0010100100/11：靜態(tài)驅(qū)動(dòng),0：動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)刷新率設(shè)置0010101000/11：1/32,0：1/16結(jié)束0011101111釋放讀寫復(fù)位0011100

13、011設(shè)置為初始狀態(tài)（二） 設(shè)計(jì)方法1 51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理MCS-51單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?？删幊痰囊馑际侵钙涔δ埽ㄈ绻ぷ鞣绞?、定時(shí)時(shí)間、啟動(dòng)方式等）均可由指令來確定和改變。在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中除了有兩個(gè)16位的計(jì)數(shù)器之外,還有兩個(gè)特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。（1） 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如下。從上面定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出,16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器分別由兩個(gè)8位專用寄存器組成,即:T0由TH0和TL0構(gòu)成;T1由TH1和TL1構(gòu)成。其訪問地址依次為8AH-8DH。每個(gè)寄存器均可單獨(dú)訪問。這些寄存器是用于存放定時(shí)或計(jì)數(shù)初值的

14、。此外,其內(nèi)部還有一個(gè)8位的定時(shí)器方式寄存器TMOD和一個(gè)8位的定時(shí)控制寄存器TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。TMOD主要是用于選定定時(shí)器的工作方式;TCON主要是用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)停止,此外TCON還可以保存T0、T1的溢出和中斷標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器工作在計(jì)數(shù)方式時(shí),外部事件通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）輸入。 （2）定時(shí)計(jì)數(shù)器的原理16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器,其控制電路受軟件控制、切換。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí),計(jì)數(shù)器的加1信號(hào)由振蕩器的12分頻信號(hào)產(chǎn)生,即每過一個(gè)機(jī)器周期,計(jì)數(shù)器加1,直至計(jì)滿溢出為止。顯然,定時(shí)器的定時(shí)

15、時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期,所以計(jì)數(shù)頻率 fcount=1/12osc。如果晶振為12MHz,則計(jì)數(shù)周期為: T=1/（12106）Hz1/12=1s 。這是最短的定時(shí)周期。若要延長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間,則需要改變定時(shí)器的初值,并要適當(dāng)選擇定時(shí)器的長(zhǎng)度（如8位、13位、16位等）。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工作方式時(shí),通過引腳T0和T1對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù),外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平。若一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1,下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0,則計(jì)數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期S3P1期間,新的計(jì)數(shù)值裝入計(jì)數(shù)器。所以檢測(cè)一個(gè)由1至0的跳變需要兩個(gè)

16、機(jī)器周期,故外部事件的最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如,如果選用12MHz晶振,則最高計(jì)數(shù)頻率為0.5MHz。雖然對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比無特殊要求,但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次,外部計(jì)數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時(shí)間均需在一個(gè)機(jī)器周期以上。 當(dāng)CPU用軟件給定時(shí)器設(shè)置了某種工作方式之后,定時(shí)器就會(huì)按設(shè)定的工作方式獨(dú)立運(yùn)行,不再占用CPU的操作時(shí)間,除非定時(shí)器計(jì)滿溢出,才可能中斷CPU 當(dāng)前操作。CPU也可以重新設(shè)置定時(shí)器工作方式,以改變定時(shí)器的操作。由此可見,定時(shí)器是單片機(jī)中效率高而且工作靈活的部件。（3）控制寄存器 定時(shí)器計(jì)數(shù)器T0和T1有2個(gè)控制寄存器TMOD和TCON,

17、它們分別用來設(shè)置各個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式,選擇定時(shí)或計(jì)數(shù)功能,控制啟動(dòng)運(yùn)行,以及作為運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志等。其中,TCON寄存器中另有4位用于中斷系統(tǒng)。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD定時(shí)器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中,字節(jié)地址為89H,無位地址。TMOD的格式如下圖所示。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATECTM1M0GATECTM1M0控制定時(shí)器T1控制定時(shí)器T0GATE：門控位。GATE=0時(shí)，定時(shí)器由軟件控制位TR0或TR1來控制啟停。TRi位為1時(shí)，定時(shí)器啟動(dòng)開始工作；為0時(shí)定時(shí)器停止工作。GATE=1時(shí)，定時(shí)器的啟動(dòng)停止由外部中斷引腳和TRi位共同控制

18、。只有當(dāng)外部中斷引腳INT0或INT1為高時(shí)，TR0或TR1置1才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。CT：功能選擇位。當(dāng)CT=0時(shí)設(shè)置為定時(shí)器工作模式；當(dāng)CT=1時(shí)設(shè)置為計(jì)數(shù)器工作模式。M1、M0：工作方式選擇位。定時(shí)器計(jì)數(shù)器有4種工作方式，由M0、M1來定義：M0M1操作方式功能說明00方式013位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，TLi只用低5位01方式116位定時(shí)器計(jì)數(shù)器10方式2自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，THi的值在保持不變，TLi溢出時(shí)，THi的值自動(dòng)裝入TLi中。11方式3僅適用于T0，T0分成2個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器；T1停止計(jì)數(shù)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMOD不能進(jìn)行位尋址,只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時(shí)器工

19、作方式,低半字節(jié)定義為定時(shí)器0,高半字節(jié)定義為定時(shí)器1。復(fù)時(shí),TMOD所有位均為0。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCONTCON在特殊功能寄存器中,字節(jié)地址為88H,位地址(由低位到高位)為88H一8FH,由于有位地址,十分便于進(jìn)行位操作。 TCON的作用是控制定時(shí)器的啟、停,標(biāo)志定時(shí)器溢出和中斷情況。 TCON的格式如下圖所示。其中,TFl,TRl,TF0和TR0位用于定時(shí)器計(jì)數(shù)器;IEl,ITl,IE0和IT0位用于中斷系統(tǒng)。 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H (位地址)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0各位定義如下: TF1和TF0： 分別為定時(shí)

20、器1和定時(shí)器0溢出標(biāo)志。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置“1”，并可申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清零。TR1和TR0： 定時(shí)器1和定時(shí)器0啟動(dòng)控制位。IE1和IE0： 外部中斷引腳INT0或INT1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷源有請(qǐng)求時(shí)其對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)志位置“1”。其復(fù)位方式由觸發(fā)方式來設(shè)置。IT1和IT0： 為外部中斷1和外部中斷0的觸發(fā)方式選擇位。ITi設(shè)置為“0”時(shí)為電平觸發(fā)；設(shè)置為“1”時(shí)為邊沿觸發(fā)方式。TCON中低4位與中斷有關(guān)。由于TCON 是可以位尋址的,因而如果只是清溢出或啟動(dòng)定時(shí)器工作,可以用位操作命令。例如:執(zhí)行“CLR TF0”后則清定時(shí)器0的溢出;執(zhí)行“SE

21、TB TR1”后可啟動(dòng)定時(shí)器1開始工作。 （4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化由于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能是由軟件編程確定的,所以一般在使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器前都要對(duì)其進(jìn)行初始化,使其按設(shè)定的功能工作。初始化的步驟如下: 1、確定工作方式（即對(duì)TMOD賦值）;2、預(yù)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值（可直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1）;3、根據(jù)需要開放定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的中斷（直接對(duì)IE位賦值）; 4、啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（若已規(guī)定用軟件啟動(dòng),則可把TR0或TR1置“1”;若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動(dòng),則需給外引腳步加啟動(dòng)電平。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)要求后,定時(shí)器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計(jì)數(shù)或定時(shí)）。 （5）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的

22、四種工作方式定時(shí)器T0或T1無論用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器都有4種工作方式:方式0、方式1、方式2和方式3。除方式3外,T0和T1有完全相同的工作狀態(tài)。通過對(duì)方式寄存器TMOD中M1、M2位的設(shè)置，可選擇四種工作方式。工作方式0工作方式0是一個(gè)13位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，16位計(jì)數(shù)器只用了高8位THi和低5位（TLi的D4D0位），TLi的高3位未用。工作方式116位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，原理同工作方式0 工作方式2自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)器。16位計(jì)數(shù)器拆成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，低8位作計(jì)數(shù)器用，高8位用于保存計(jì)數(shù)初值。當(dāng)?shù)?位計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，將TFi位置1，同時(shí)又將保存在高8位中的計(jì)數(shù)初值重新裝入低8位計(jì)數(shù)器中，又繼續(xù)計(jì)數(shù)，循

23、環(huán)重復(fù)不止。工作方式3方式3只適用定時(shí)器T0，T0在該模式下被拆成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TH0和TL0。其中TL0使用原來T0的一些控制位和引腳，它們是：C/T，GATE，TR0，TF0和T0（P3.4）引腳INT0（P3.2）引腳。此方式下的TL0除作8位計(jì)數(shù)器外，其功能和操作與方式0，方式1完全相同，可作計(jì)數(shù)也可作定時(shí)用。該方式下的TH0，此時(shí)只可作簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)器功能。它借用原定時(shí)器1的控制位和溢出標(biāo)志位TR1和TF1，同時(shí)占用了T1的中斷源。TH0的啟動(dòng)和關(guān)閉幕式僅受TR1的控制，TR1=1，TH0啟動(dòng)定時(shí)；TR1=0，TH0停止定時(shí)工作。該方式下的T1仍可設(shè)置為方式0、方式1、方式2，

24、用于任何不需要中斷的場(chǎng)合。2 頻率測(cè)量本設(shè)計(jì)所采用的霍爾傳感器由一個(gè)磁鋼和一個(gè)霍爾器件組成。磁鋼被貼在非磁性圓盤上，隨圓盤一起旋轉(zhuǎn)，霍爾器件固定在圓盤附近，圓盤每轉(zhuǎn)一圈，霍爾器件將產(chǎn)生一個(gè)脈沖，一個(gè)脈沖即代表了一個(gè)圓盤的周長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)中霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖將被送到單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器timer1的T1口。內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器Timer0工作在定時(shí)狀態(tài)，Timer1工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)。Timer0和Timer1均工作在模式1。本設(shè)計(jì)中Timer0產(chǎn)生0.5秒的定時(shí)。Timer1將對(duì)0.5秒內(nèi)對(duì)加到T1腳的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。假設(shè)0.5秒內(nèi)timer1計(jì)數(shù)到N個(gè)脈沖。則圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 N / 0.5=2N 。若

25、是將磁鋼貼于汽車的輪軸上，則汽車輪子每轉(zhuǎn)一圈，霍爾器件產(chǎn)生一個(gè)脈沖。對(duì)脈沖頻率進(jìn)行處理，即可轉(zhuǎn)化為車速。對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行累加再乘以輪子的長(zhǎng)度，即可得到里程數(shù)據(jù)。3 基于偉福Lab2000p仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建模過程（1）利用直流電機(jī)對(duì)車輪變速進(jìn)行模擬利用Lab2000p實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的直流電機(jī)、DAC0832數(shù)模變換模塊、單片機(jī)8031、指撥開關(guān)K0-K7構(gòu)成一個(gè)能夠控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)，對(duì)車輪的變速情況進(jìn)行模擬。電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過軟件編程，由指撥開關(guān)的不同輸入狀態(tài)進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連線情況如下：連線連結(jié)孔1連結(jié)孔21K0P102K1P113K2P124K3P135K4P146K5P157K6P168K7P

26、179DA_CSCS210-5V+5V至D/A(2) 頻率測(cè)量模塊的建立在直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤邊緣貼有一塊磁鋼，在圓盤附近裝有霍爾傳感器，圓盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一次即產(chǎn)生一個(gè)脈沖，脈沖輸出接單片機(jī)的P35引腳。利用單片機(jī)8031的內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器Timer0進(jìn)行定時(shí)，Timer1對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連線情況如下：連線連結(jié)孔1連結(jié)孔21脈沖輸出P35（3） 數(shù)據(jù)顯示利用實(shí)驗(yàn)箱上的LCD模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，將LCD設(shè)置成兩行，第一行顯示里程數(shù)據(jù)，第二行顯示速度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的顯示主要由軟件編程進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連線情況如下：連線連結(jié)孔1連結(jié)孔21LCD_CSCS0（4） 系統(tǒng)硬件框圖如下 單 片機(jī)指撥開關(guān)直流電機(jī)霍

27、爾傳感器 液晶 顯示三、程序設(shè)計(jì)整個(gè)程序的設(shè)計(jì)基于Lab2000p仿真系統(tǒng)，其中速度和里程的計(jì)算都采取了近似處理 (一)系統(tǒng)程序流程總框圖 開始初始化顯示漢字 延時(shí)清屏顯示漢字 電機(jī)控制 方向顯示計(jì)數(shù)脈沖速度 里程顯示本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊、電機(jī)轉(zhuǎn)向顯示模塊、頻率測(cè)量模塊、速度，里程顯示模塊、漢字顯示模塊以及其他功能模塊組成。程序設(shè)計(jì)中，以60H、61H、62H三個(gè)地址為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，60H（DATA1）用于存儲(chǔ)每0.5s 計(jì)數(shù)到的脈沖數(shù)，用于計(jì)算速度；61H（DATA2）、62H(DATA3)兩個(gè)地址用于存儲(chǔ)計(jì)數(shù)到的脈沖的累加數(shù)據(jù)，用于計(jì)算里程。（

28、二）主要模塊程序設(shè)計(jì)1 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊程序設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制模塊由指撥開關(guān)、單片機(jī)、DAC0832數(shù)模變換芯片組成。指撥開關(guān)K0-K7接單片機(jī)的P10-P17(P1口)，通過指撥開關(guān)可輸入數(shù)據(jù)0-255，單片機(jī)將指撥開關(guān)輸入的數(shù)據(jù)輸出到DAC0832數(shù)模變換芯片，通過數(shù)模變換，轉(zhuǎn)換成-8V+8V的電壓驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。從而達(dá)到對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。輸入數(shù)據(jù)等于128時(shí)，輸出電壓為0V；數(shù)據(jù)大于128時(shí)，輸出電壓大于0V；輸入數(shù)據(jù)小于128時(shí)，輸出電壓小于0V。mov p1,#0ffh ;設(shè)置P1口為輸入口 mov dptr,#cs0832 mov A, p1 movx dptr,A2 頻率測(cè)量模塊程

29、序設(shè)計(jì)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖被送到單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器timer1的T1口。內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器Timer0工作在定時(shí)狀態(tài)，Timer1工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)。Timer0和Timer1均工作在模式1。本設(shè)計(jì)中Timer0產(chǎn)生0.5秒的定時(shí)。Timer1將對(duì)0.5秒內(nèi)對(duì)加到T1腳的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。假設(shè)0.5秒內(nèi)timer1計(jì)數(shù)到N個(gè)脈沖。則圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 N / 0.5=2N 。JISHU: MOV IE,#10001010B ;打開中斷開關(guān) MOV TMOD,#MODE ;設(shè)定內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式 MOV SP,#70H MOV 40H,#00H MOV TH1,#00H ；將timer1的計(jì)

30、數(shù)寄存器賦初值0 MOV TL1,#00H ；將timer1的計(jì)數(shù)寄存器賦初值0 SETB TR1 ；啟動(dòng)timer1AA: CLR F1 ；標(biāo)志位賦0 MOV TH0,#03CH ；定時(shí)器寫入初值 MOV TL0,#0B0H SETB TR0 ；打開定時(shí)器timer0 JNB F1 , $ ；等待50ms INC 40H MOV A, 40H CJNE A, #09H,AA ；定時(shí)中斷重復(fù)10次 CLR TR1 ；關(guān)閉計(jì)數(shù)器timer1 MOV DATA1,TL1 ；取出timer1計(jì)數(shù)值給DATA1 MOV A,DATA1 ADD A,DATA2 MOV DATA2,A ；將計(jì)數(shù)值累加到D

31、ATA2 JNC BB ；檢查計(jì)數(shù)是否溢出 INC DATA3 ；有溢出則DATA3加1BB: RET;-定時(shí)中斷子程序TIMER : CLR TR0 SETB F1 RETITimer0工作在模式1時(shí)，TLO、THO計(jì)數(shù)寄存器各使用8位，而28=256，設(shè)置計(jì)數(shù)初值時(shí)，把計(jì)數(shù)起點(diǎn)的值處以256，將余數(shù)放入TLO計(jì)數(shù)寄存器，將商數(shù)放入THO計(jì)數(shù)寄存器。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所采用12MHz的晶振，定時(shí)器所計(jì)數(shù)的脈沖的周期為1us。設(shè)計(jì)每50ms產(chǎn)生一次定時(shí)中斷，需計(jì)數(shù)50000個(gè)脈沖，則裝入計(jì)數(shù)寄存器的計(jì)數(shù)初值為65536-50000=15536，裝入THO計(jì)數(shù)寄存器的初值為15536/256=60(03

32、CH), 裝入TLO計(jì)數(shù)寄存器的初值為176(0B0H).程序流程圖如下：開始初始化設(shè)定計(jì)數(shù)器初值，并啟動(dòng)F1=0定時(shí)器賦初值，并啟動(dòng)F1=0？yesno40H加140H=9 ?NoYes停止計(jì)數(shù)，取出計(jì)數(shù)值將計(jì)數(shù)值累加到DATA2CY=0 ?YESNoDATA3加1返回主程序主程序Timer關(guān)閉定時(shí)器F1=1返回Timer0中斷子程序3 液晶顯示程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中速度、里程的數(shù)據(jù)由液晶顯示模塊顯示，所用的液晶顯示模塊由SED1520芯片驅(qū)動(dòng)，首先必須對(duì)液晶顯示模塊進(jìn)行初始化，編寫相應(yīng)的字庫(kù)，編寫讀寫程序等。液晶顯示程序的設(shè)計(jì)包括了初始化程序、清屏程序、寫指令代碼子程序、寫顯示數(shù)據(jù)子程序、讀顯

33、示數(shù)據(jù)子程序、中文顯示子程序、數(shù)字顯示程序以及中文字庫(kù)和數(shù)字字庫(kù)的編寫。程序詳見附表。4 速度、里程顯示程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖被送到單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器timer1的T1口。內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器Timer0工作在定時(shí)狀態(tài)，Timer1工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)。Timer0和Timer1均工作在模式1。本設(shè)計(jì)中Timer0產(chǎn)生0.5秒的定時(shí)。Timer1將對(duì)0.5秒內(nèi)對(duì)加到T1腳的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。假設(shè)0.5秒內(nèi)timer1計(jì)數(shù)到N個(gè)脈沖。則圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 N / 0.5=2N 。若是將磁鋼貼于汽車的輪軸上，則汽車輪子每轉(zhuǎn)一圈，霍爾器件產(chǎn)生一個(gè)脈沖。對(duì)脈沖頻率進(jìn)行處理，即可轉(zhuǎn)化為車速。對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)

34、行累加再乘以輪子的長(zhǎng)度，即可得到里程數(shù)據(jù)。本程序?qū)ζ囘\(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行模擬。設(shè)計(jì)程序時(shí)假設(shè)汽車輪子的周長(zhǎng)約為2m，最后在顯示屏顯示的速度單位是km/h，里程單位是km。速度的計(jì)算如下：若0.5秒計(jì)數(shù)到N個(gè)脈沖，則輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為2N,車速為2N2 m/s，也即2N23.6 km/h 。設(shè)計(jì)中作近似處理，處理為14N km/h 。顯示時(shí)先顯示百位，再依次顯示十位、個(gè)位。;-速度處理顯示子程序SPEED: PUSH A MOV A,DATA1 MOV B,#0EH ；計(jì)數(shù)值乘以14 MUL AB MOV B, #64H ；除數(shù)賦值100 DIV AB ；得到百位顯示數(shù)據(jù)代碼 MOV CODE_

35、, A ；百位顯示字庫(kù)代碼 MOV A,B LCALL BB1 ；調(diào)用速度寫顯示數(shù)據(jù)程序 MOV B,#0AH ；除數(shù)賦值10 DIV AB ；得到十位顯示數(shù)據(jù)代碼 MOV CODE_ , A ；十位顯示字庫(kù)代碼 MOV CTEMP, #08H ；顯示后移8列 MOV A,B LCALL BB1 ；調(diào)用速度寫顯示數(shù)據(jù)程序 MOV CODE_ , A ；個(gè)位顯示字庫(kù)代碼 MOV CTEMP, #10H LCALL BB1 MOV DATA1,#00H ；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)清零 POP A RETDATA2,DATA3存儲(chǔ)計(jì)數(shù)到的脈沖總數(shù)，DATA2能存儲(chǔ)255個(gè)脈沖，每次計(jì)數(shù)溢出，則DATA3加1，DA

36、TA3里的數(shù)據(jù)權(quán)重為256.這樣兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)能計(jì)數(shù)最多65536個(gè)脈沖，也即131072 米 。130多公里。實(shí)際制作里程表時(shí)只要適當(dāng)增加數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)量，即可對(duì)最大顯示里程進(jìn)行擴(kuò)充。程序設(shè)計(jì)過程中，對(duì)里程數(shù)據(jù)的顯示作了近似處理;-里程處理顯示子程序MILAGE: PUSH A MOV A,DATA3 MOV B,#0C8H ;除以200 顯示百位里程數(shù)據(jù) DIV AB MOV CODE_, A MOV CTEMP,#00H MOV A,B LCALL BB2 MOV B,#014H ； 顯示十位里程數(shù)據(jù) DIV AB MOV CODE_,A MOV CTEMP, #08H MOV A,B

37、LCALL BB2 MOV B, #02H ； 顯示個(gè)位里程數(shù)據(jù) DIV AB MOV CODE_ ,A MOV CTEMP, #10H MOV A,B LCALL BB2 MOV CODE_ ,#0AH MOV CTEMP, #17H ;顯示小數(shù)點(diǎn) LCALL BB2 CJNE A,#00H, M1 MOV A,DATA2 ；DATA2除以50得到小數(shù)點(diǎn)MOV B,#032H 后第一位 DIV AB MOV CODE_, A MOV CTEMP, #1EH MOV A,B LCALL BB2 MOV B,#05H ；余數(shù)再除以5得到小數(shù)點(diǎn)后第二位 DIV AB MOV CODE_ ,A MO

38、V CTEMP, #26H LCALL BB2 POP A RETM1 : MOV A,DATA2 MOV B,#032H DIV AB ADD A,#05H ；顯示大于0.50公里時(shí)代碼加5 MOV CODE_, A MOV CTEMP, #1EH MOV A,B LCALL BB2 MOV B,#05H DIV AB MOV CODE_ ,A MOV CTEMP, #26H LCALL BB2 POP A RET;-第二行速度數(shù)據(jù)顯示調(diào)用子程序BB1: PUSH A MOV PAGE_,#00H MOV A,CTEMP ADD A,#3CH MOV COLUMN,A LCALL DIW_P

39、R POP A RET;-第一行里程數(shù)據(jù)顯示調(diào)用子程序BB2: PUSH A MOV PAGE_,#02H MOV A,CTEMP ADD A,#3CH MOV COLUMN,A LCALL DIW_PR POP A RET5 方向顯示模塊程序設(shè)計(jì)該程序?qū)闹笓荛_關(guān)輸入的數(shù)據(jù)作出反應(yīng)，若輸入的數(shù)據(jù)為128，則在LCD顯示屏上顯示“停止”的標(biāo)志，若輸入的數(shù)據(jù)大于128，則顯示“正轉(zhuǎn)”的標(biāo)志，若輸入的數(shù)據(jù)小于128，則顯示“反轉(zhuǎn)”的標(biāo)志。fxb: MOV CTEMP ,#00H CJNE A,#80h,fx MOV PAGE_,#00H ;停止 MOV A,CTEMP ADD A,#2AH MOV

40、 COLUMN,A MOV CODE_,#09H LCALL CCW_PR MOV PAGE_,#00H ;顯示“0” MOV A,CTEMP ADD A,#3CH MOV COLUMN,A MOV CODE_,#00H LCALL DIW_PR MOV PAGE_,#00H ;顯示“0” MOV A,CTEMP ADD A,#44H MOV COLUMN,A MOV CODE_,#00H LCALL DIW_PR MOV PAGE_,#00H ;顯示“0” MOV A,CTEMP ADD A,#4CH MOV COLUMN,A MOV CODE_,#00H LCALL DIW_PR RETf

41、x: ANL a,#80h CJNE a,#80h,fx1 MOV PAGE_,#00H ;正轉(zhuǎn) MOV A,CTEMP ADD A,#2aH MOV COLUMN,A MOV CODE_,#07H LCALL CCW_PR RETfx1: MOV PAGE_,#00H ;反轉(zhuǎn) MOV A,CTEMP ADD A,#2aH MOV COLUMN,A MOV CODE_,#08H LCALL CCW_PR RET參考文獻(xiàn)1 張義和，陳敵北，例說8051，人民郵電出版社2 賈好來，MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用 ，機(jī)械工業(yè)出版社3 趙健領(lǐng)，51系列單片機(jī)開發(fā)寶典，電子工業(yè)出版社4 余錫存, 微機(jī)原理

42、及接口技術(shù) ,西安電子科技大學(xué)出版社5 劉同法，陳忠平，單片機(jī)基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實(shí)踐，北京航空航天大學(xué)出版社6 何宏， 單片機(jī)原理與接口技術(shù)，國(guó)防工業(yè)出版社7 樓然苗，51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例，北京航空航天大學(xué)出版社8 劉迎春，MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用教程，清華大學(xué)出版社附 錄完整的程序CS0832 EQU 0a000hMODE EQU 01010001b ;timer1:mode1、計(jì)數(shù)器 ;timer0:mode1、定時(shí)器DATA1 EQU 60HDATA2 EQU 62HDATA3 EQU 64HCWADD1 EQU 08000H ;寫指令代碼地址（E1）DWADD1 EQU 08001H ;寫顯示數(shù)據(jù)地址（E1）CRADD1 EQU 08002H ;讀狀態(tài)字地址（E1）DRADD1 EQU 08003H ;讀顯示數(shù)據(jù)地址（E1）CWADD2 EQU 08004H ;寫指令代碼地址（E2）DWADD2 EQU 08005H ;寫顯示數(shù)進(jìn)地址（E2）CRADD2 EQU 08006H ;讀狀態(tài)字地址（E2）DRADD2 EQU 08007H ;讀顯示數(shù)據(jù)地址（E2）PD1 EQU 3DH ;122/2 分成左右兩半屏 122x32COLUMN EQU 30H ;列數(shù)據(jù)寄存器PAGE_ EQU 3