單片機課程設計報告-99秒馬表設計

1、單片機課程設計報告99秒馬表設計專業(yè)班級： 電子信息工程技術0501班 姓名： 學 號： (80514050) 61 63 46 時 間： 16 周 18 周指導教師： 2007年 12 月 10日南大共青學院工程技術系電子信息1、 設計要求l 開始時，顯示“00”，第1次按下按鍵SP1后就開始計時l 第2次按按鍵SP1后，計時停止l 第3次按按鍵SP1后，計時歸零2、 設計原理該設計重點在于軟件程序的編寫，要利用定時器產生一秒的延時，對一秒延的時進行計數，關鍵之處在于“一鍵多任務識別”問題。3、 實物圖99秒馬表張永昌 張正旺 王云飛（南大共青學院，工程技術系，電子信息工程技術）摘要：隨著時

2、代的進步和發(fā)展，單片機技術已經普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經成為一種比較成熟的技術,本文將介紹一種基于單片機內部功能基礎上的計數器關鍵詞：單片機，99馬表，AT89S51，計數器/定時器，中斷1 引言隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，人們對它的要求越來越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數單片機技術入手，一切向著數字化控制，智能化控制方向發(fā)展。定時器/計數器是單片機內部重要的功能部件，靈活運用定時器/計數器的功能，不僅能夠節(jié)約硬件資源，而且還能夠時程序簡練、控制靈活。99秒馬表設計控制器使用

3、單片機AT89S51，四路靜態(tài)數碼顯示模塊2 總體設計方案2.1 99秒馬表設計方案論證本實驗是通過復位電路控制單片機系統(tǒng)，第一次按下復位鍵，開始計時，第二次按下復位鍵，響應中斷，計時器停止工作，第三次按下復位鍵，計時歸零。2.2方案二的總體設計框圖99秒馬表電路設計總體設計方框圖如圖1所示，控制器采用單片機AT89S51，用四路靜態(tài)數碼顯示并以并口傳送數據實現數碼顯示。主 控 制 器數碼顯示單片機復位圖1總體設計方框圖2.2.1 主控制器單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。2.2

4、.2 顯示電路把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0/A8P2.7/A15端口用8芯排線連接到“四路靜態(tài)數碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個ah端口上；要求：P2.0/A8對應著a，P2.1/A9對應著b，P2.7/A15對應著h。把“單片機系統(tǒng)“區(qū)域中的P3.5/T1用導線連接到”獨立式鍵盤“區(qū)域中的SP1端口上；并口數據傳輸實現數碼顯示。2.2.3 延時時鐘的最小單位是秒，但使用單片機定時起來進行計時時，若使用6.0MHZ的晶振，即使按工作方式1工作，最大的計時時間也只能到131ms，可把每個定時時間取125ms，這樣定時器溢出8次（125*8=1000ms）就得到最小的計時單位秒。若使用12MHZ的晶

5、振時，一個機器周期為Tm=1。采用三重循環(huán)程序結構。執(zhí)行內循環(huán)需10，三重循環(huán)延時：10*250*250*2=1s2.2.4 中斷MCS-51 單片機的中斷系統(tǒng)有5個中斷請求源，具有2個中斷優(yōu)先級，可以實現2級中斷復位程序嵌套。5個中斷源為：（1）INT0外部中斷請求0，標志為IE0（2）INT1外部中斷請求1，標志為IE1（3）定時器/計數器T0溢出中斷請求，標志為TF0（4）定時器/計數器T1溢出中斷請求，標志為TF1（5）串行口中斷請求，標志為TI或RI中斷源的請求標志位分別由SFR中的TCON和SCON相應位鎖存。MCS-51的中斷系統(tǒng)結構如圖所示：圖2 中斷結構圖MCS-51的CPU

6、對中斷源的開放或屏蔽，是由片內的IE寄存器控制的。IE對中斷的開放和關閉實現2級控制，所謂兩級控制，就是有1個總的開關中斷控制位EA，若EA0，所有中斷被屏蔽了，CPU對任何中斷請求都不接受；還有每個中斷請求允許位來確定的。當有多個中斷請求同時出現時，系統(tǒng)該響應哪個中斷？MCS-51針對這個問題引入了一個中斷優(yōu)先級寄存器IP，來決定響應的先后順序。MCS-51提供了2級優(yōu)先級，因此可以實現兩級中斷嵌套。如圖3所示：MCS-51的優(yōu)先級有兩條基本規(guī)則：1） 低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷；2） 任何一種中斷，若得到響應，不會在被它的同級中斷源所中斷。IP寄存器結構如下：中斷的響應1 外部中斷的觸發(fā)方式

7、1） 電平觸發(fā)方式：防止信號毛刺、尖峰的影響。2） 邊沿觸發(fā)方式：圖4 邊沿觸發(fā)中斷與電平觸發(fā)中斷的輸入脈沖的比較2 中斷請求的響應條件1） CPU開中斷2） 中斷源發(fā)出請求3） 該中斷沒有被屏蔽4） 無同級或更高級的中斷在服務中斷響應的主要過程是首先由硬件自動生成一條長調用指令LCALL addr16，其中的地址是中斷的入口地址。MCS-51對中斷的入口地址進行統(tǒng)一分配，各中斷的入口地址是固定的。如表所示： 中斷源 入口地址 外部中斷0 0003H 定時器T0 000BH 外部中斷1 0013H 定時器T1 001BH 串行口中斷 0023H 定時器T2（增強型） 002BH當某個中斷請求被

8、響應后，就需要將該中斷請求撤消，否則又會觸發(fā)中斷，如此會導致中斷的循環(huán)，使得系統(tǒng)處于無效狀態(tài)。下面按照中斷類型分別說明中斷請求的撤消方法。1 定時器/計數器中斷請求的撤消：中斷響應后會自動把請求標志位TF0或TF1清0，屬于自動撤消。2 串行口中斷請求的撤消：因為串行口中斷分接收和發(fā)送兩種情況，所以需要通過軟件來判定是哪個中斷，然后才能清除。因此串行口中斷請求的撤消只能使用軟件的方法，在ISR中用軟件方法清除。3 外部中斷請求的撤消：對于用邊沿方式觸發(fā)的中斷系統(tǒng)是自動清除的；對于電平觸發(fā)的中斷需要通過軟硬件相結合的方法來實現。圖5 電平觸發(fā)方式的中斷請求撤消電路3 中斷的條件響應中斷響應是有條

9、件的，并不是查詢到中斷請求就可以立即響應，當存在下面三種情況時，中斷被封鎖，1） CPU在處理同級或高級優(yōu)先級的中斷；2） 所查詢的機器周期不是當前所正在執(zhí)行指令的最后一個機器周期；3） 正在執(zhí)行RETI或訪問IE或IP的指令。4中斷服務程序ISR（Interrupt Service Routine）的設計由于各中斷入口地址是固定的，而程序又必須從起始地址0000H開始執(zhí)行，下面是常用的程序結構：ORG 0000HLJMP MAINORG 中斷入口地址LJMP INTORG *HMAIN: 主程序INT: ISR中斷服務程序的設計流程，如圖6所示。2.2.5計時器/定時器MCS-51單片機內部

10、有兩個可編程的定時器/計數器T0、T1。兩個定時器/計數器都具有定時器和計數器兩種工作模式。1） 計數器模式計數功能是對外來脈沖進行計數，每當輸入引腳的脈沖發(fā)生負跳變時，計數值加1。2）定時器工作模式定時器工作模式仍然是通過計數來實現的，不過此時的計數脈沖來自單片機的內部，每經過1個機器周期，計數器加1。定時器/計數器的結構如圖7所示：圖 7 定時器/計數器結構框圖工作方式控制寄存器TMOD，用于選擇定時器/計數器的工作模式和方式，不能進行位尋址。GATE門控位C/T計數或定時模式選擇位M1、M0工作方式選擇位M1M000：13位定時器/計數器M1M001：16位定時器/計數器M1M010：8

11、位的常數自動重新裝載的定時器/計數器M1M011：僅適用于T0，分為2個8位計數器，T1停止計數定時器/計數器控制寄存器TCON TF0、TF1計數溢出標志位TR0、TR1計數運行控制位定時器/計數器的4種工作方式1） 方式013位定時器/計數器：由TLX的低5位和THX的高8位所構成，TLX低5位溢出向THX進位，THX計數溢出則置位TCON中的TFX。如圖8所示：圖 8 定時器/計數器方式0邏輯圖2）方式116位定時器/計數器：方式1和方式0工作原理是一樣的，差別僅在于計數器的位數不同，方式1為16位。如圖9所示：圖 9定時器/計數器方式1邏輯圖3）方式28位的常數自動重新裝載的定時器/計

12、數器方式0和方式1的最大特點是計數溢出后，計數器為全0，在循環(huán)計數的時候需要反復裝入計數初值的問題，嚴重影響定時精度，給程序設計帶來困難。方式2就解決了這個問題。常用在需要精確定時的場合。圖10 定時器/計數器方式2邏輯圖4）方式3：方式3相對于增加了一個8位定時器/計數器，而使MCS-51具有3個定時器/計數器。此方式只適用于T0。方式3下的定時器/計數器T0的邏輯圖如圖10所示。1工作方式3下的T0TL0使用了T0的所有的狀態(tài)和控制位，而TH0使用了T1的狀態(tài)控制位TR1和TF1，同時占用了T1的中斷請求源。因為TH0占用了T1的中斷請求源TF1，T1只能用來做串行口的波特率發(fā)生器。（a）

13、 TL0做8位定時器/計數器（b） TH0做8位定時器圖11 T0工作在方式3下的邏輯圖2T0工作在方式3下T1的各種工作方式（1）T1工作在方式0（2）T1工作在方式1（3）T1工作在方式2圖122.3 系統(tǒng)整體硬件電路系統(tǒng)整體硬件電路包括，復位控制模塊，四路數碼顯示模塊，單片機系統(tǒng)電路等，如原理圖所示。3系統(tǒng)軟件算法分析系統(tǒng)程序主要包括主程序，1s延時子程序，計數命令子程序等。3.1主程序主程序的主要功能是負責數碼的實時顯示、讀出并處理復位命令，通過中斷控制數碼的顯示。開始SEC0，并顯示“00”開中斷，并允許T0中斷SP1識別成功否？KEYCNT加1KEYCNT1KEYCNT2KEYCN

14、T3TH0，TL0初始化停止T0SEC0，顯示00計數清0KEYCNT0啟動T0工作是否圖13主程序框圖3.2 T0中斷服務程序T0中斷入口TCNT加1TCNT=400嗎？TCNT0SEC加1SEC=100嗎？SEC0處理SEC并顯示中斷返回4總結與體會經過將近三周的單片機課程設計，終于完成了99秒馬表的設計，基本上完成了設計要求，高興之余不得不深思呀！在本次設計的過程中，發(fā)現很多的問題，單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，在本次實驗中用到了時間的延時算法，真正算起來才發(fā)現不是一件簡單的事，時鐘的最小單位是秒，但使用單片機定時起來進行計時時，若使用6.0mhz的晶振

15、，即使按工作方式1工作，最大的計時時間也只能到131ms，可把每個定時時間取125ms，這樣定時器溢出8次（125*8=1000ms）就得到最小的計時單位秒。一個時鐘的計時累加，要實現分，時的進位，要用到多種進制，秒，分，時中的進位是十進制，秒向分進位和分向時進位是六十進制，而每天又有十二小時或二十四小時制，它們分別有是十二進制和二十四進制。從秒到分和從分到時可以通過軟件累加和數值比較方法實現。有好多的東西，我們在學習的時候總是以為自己掌握了，在實踐中才發(fā)現其實不是我們想當然人為的那樣，只有我們實踐了，才能真正的掌握。 5參考文獻1李朝青.單片機原理及接口技術（簡明修訂版）.杭州：北京航空航天

16、大學出版社，19982李廣弟.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社，19943閻石.數字電子技術基礎（第三版）. 北京：高等教育出版社，19894譚浩強.MCS-51單片機應用教程 .清華大學出版社，20045 李任清 熊勇勇。單片機原理實驗機應用。昌大共院工程技術系，2007部分源程序清單;99馬表;= TCNTA EQU 30HTCNTB EQU 31HSEC EQU 32HKEYCNT EQU 33HSP1 BIT P3.7 ORG 0000H LJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0 ORG 0030HSTART: MOV KEYCNT,#00H MOV SEC

17、,#00H MOV A,SEC MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV TMOD,#02H SETB ET0 SETB EAWT: JB SP1,WT LCALL DELY10MS JB SP1,WT INC KEYCNT MOV A,KEYCNT CJNE A,#01H,KN1 SETB TR0 MOV TH0,#06H MOV TL0,#06H MOV TCNTA,#00H MOV TCNTB,#00H LJMP DK

18、NKN1: CJNE A,#02H,KN2 CLR TR0 LJMP DKNKN2: CJNE A,#03H,DKN MOV SEC,#00H MOV A,SEC MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV KEYCNT,#00HDKN: JNB SP1,$ LJMP WTDELY10MS: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RETINT_T0: INC TCNTA MOV A,TCNTA CJNE A,#100,NEXT MOV TCNTA,#