基于51单片基的方波周期的测量Word格式文档下载.docx
《基于51单片基的方波周期的测量Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片基的方波周期的测量Word格式文档下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
而且通过两个外部中断来控制单片机的计数和暂停。
编程时用keil软件编程，要求熟练运用protues软件进行仿真。
关键字：
计数器、keil编程、protues仿真
18051单片机简介
8051单片机概述
51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的进展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最普遍的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它普遍应用于工业测控系统当中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至此后很长的一段时刻内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机，仍是应用最普遍的一种。
需要注意的是52系列的单片机一般不具有自编程能力。
51单片机主要功能
51单片机的主要参数和功能功能如下：
8位CPU
4kbytes程序存储器（ROM）（52为8K）
256bytes的数据存储器（RAM）（52有384bytes的RAM）
2条I/O口线·
111条指令，大部份为单字节指令
21个专用寄放器
2个可编程按时/计数器
5个中断源，2个优先级（52有6个）
一个全双工串行通信口
外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为64kB
逻辑操作位寻址功能
双列直插40PinDIP封装
单一+5V电源供电
CPU：
由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部额外部特殊功能寄放器；
RAM：
用以寄存能够读写的数据，如运算的中间结果、最终结果和欲显示的数据；
ROM：
用以寄存程序、一些原始数据和表格；
I/O口：
四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；
T/C：
两个按时/记数器，既能够工作在按时模式，也能够工作在记数模式；
五个中断源的中断控制系统；
一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
最高振荡频率为12M。
2软件简介
PROTUES软件简介
概述
Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推行刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处置器模型支持805一、HC1一、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处置器，并持续增加其他系列处置器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
PROTUES功能特点
Protues软件除具有其它EDA工具软件（例：
multisim）的功能外，能够仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常常利用主流单片机。
还能够直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。
PROTUES电路功能仿真
在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：
*.HEX，能够在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和进程。
PROTUES是单片机课堂教学的先进助手。
PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行进程形象化。
前者可在相当程度上取得实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。
这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：
元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。
由于PROTUES提供了实验室无法相较的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相较的虚拟仪器、仪表，因此也提供了培育学生实践精神、创造精神的平台随着科技的进展，“运算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手腕。
它具有设计灵活，结果、进程的统一的特点。
可使设计时刻大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。
相信在单片机开发应用中PROTUES也能茯得愈来愈普遍的应用。
Keil简介
单片机开发中除必要的硬件外，一样离不开软件，咱们写的汇编语言源程序要变成CPU能够执行的机械码有两种方式，一种是手工汇编，另一种是机械汇编，目前已极少利用手工汇编的方式了。
机械汇编是通过汇编软件将源程序变成机械码，用于MCS-51单片机的汇编软件有初期的A51，随着单片机开发技术的不断进展，从普遍利用汇编语言到逐渐利用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断进展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从最近几年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能壮大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一路。
运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN9八、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
3设计思路及原理
设计思路
本次课程设计要求测定一方波的周期，由方波周期的公式T=1/F可知，要求输入方波的周期，需要明白在1s内计数的方波的个数，所以此刻面临两个问题：
第一、单片机怎么设定一秒钟的按时，第二、单片机怎么肯定在这一秒钟内计数的方波的个数。
对于第一个问题，能够利用按时器0的方式2自动重装模式，在晶振主频为12MHz的情形下，取得准确的按时结果。
在按时器0在方式2模式下，最大取得计数值为
28（256个脉冲）。
在这种方式下，在TH0和TL0两个寄放器中，TH0专用于寄放器8为计数初值并维持不变，TL0进行8位加1计数，当TL0计数溢出是，除产生溢出中断请求外，还自动将TH0中不变的初值从头转载到TL0。
对于第二个问题，由于不明白在一秒钟将要计数的脉冲的个数，所以应利用计数器所能达到的最大的模式，即计数器1的方式1。
在方式1下，计数寄放器的位数是16位，由TH1和TL1寄放器个提供8位计数初值，当TL1低8位计数满回零时TH1进位，即TH1中的1代表256。
在按时器0按时满1秒时，读取TH1和TL1中的数值，然后将TH1乘以256加上TL1中的数值，即为计数的总的脉冲数，脉冲数的倒数即为周期值。
但考虑到单片机不易显示小数值，所以可将一秒钟转换为106微秒，用106除以计数的脉冲数，取得所测量脉冲周期的微秒表示形式，并利用四位数码管显示出来。
计数方式：
外部输入信号是加到T1（P）。
外部输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时，按时器加1,外部输入信号最高的计数速度是晶振频率的1/24。
程序流程图
按时器/计数器的工作原理
当按时器/计数器为按时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机械周期，计数器加1，直至计满溢出为止。
显然，按时器的按不时刻与系统的振荡频率有关。
因一个机械周期等于12个振荡周期，所以计数频率fcount=1/12osc。
若是晶振为12MHz，则计数周期为：
T=1/（12×
106）Hz×
1/12=1μs
这是最短的按时周期。
若要延长按不时刻，则需要改变按时器的初值，并要适被选择按时器的长度（如8位、13位、16位等）。
TMOD按时器/计数器方式寄放器
按时器方式控制寄放器TMOD在特殊功能寄放器中，字节地址为89H，无位地址。
TMOD的格式如表所示。
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
符号
GATE
C/T
M1
M0
表按时器/计数器方式寄放器
由上可见，TMOD的高4位用于T1，低4利用于T0，4种符号的含义如下：
GATE：
门控制位。
GATE和软件控制位TR、外部引脚信号INT的状态,一路控制按时器计数器的打开或关闭。
C／T：
按时器／计数器选择位。
C/T＝1，为计数器方式；
C／T＝0，为按时器方式。
M1M0：
工作方式选择位，按时器／计数器的4种工作方式由M1M0设定。
其工作方式如表所示：
M1M0
工作方式
功能描述
00
工作方式0
13位计数器
01
工作方式1
16位计数器
10
工作方式2
自动再装入8位计数器
11
工作方式3
定时器0：
分成两个8位计数器；
定时器1：
停止计数
表TMOD工作方式
按时器/计数器方式控制寄放器TMOD不能进行位寻址，只能用字节传送指令设置按时器工作方式，低半字节概念为按时器0，高半字节概念为按时器1。
复位时，TMOD所有位均为0。
TCON按时器/计数器控制寄放器
TCON在特殊功能寄放器中，字节地址为88H，位地址（由低位到高位）为88H一8FH。
TCON是一个多功能的寄放器，其格式如表所示：
地址
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
符号位
TF1
TR1
TF0
TR0
ID1
IT1
IE0
IT0
表TCON按时器/计数器控制寄放器TCON
在TCON寄放器中，按时/计数器的控制仅用了其中的高4位，其意义如下：
TF1：
T1溢出中断请求标志。
TF1=1，T1有溢出中断请求。
TF1=0，T1无溢出中断请求。
TR1：
T1运行控制位。
TR1=1，启动T1工作。
TR1=0，停止T1工作。
TF0：
T0溢出中断请求标志。
其功能及操作情形同TF1。
TR0：
T0运行控制位。
其功能及操作情形同TR1。
IE1：
外部中断1请求标志。
IT1：
外部中断1触发方式选择位。
IE0：
外部中断0请求标志。
IT0：
外部中断0触发方式选择位。
4单片机模块电路分析
单片机最小系统模块
图单片机最小模块电路图
89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片组成的最小系统简单﹑靠得住。
用80C51单片机组成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如上图89C51单片机最小系统所示。
由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
其应用特点：
有可供用户利用的大量I/O口线。
内部存储器容量有限。
应用系统开发具有特殊性。
本次课设用到单片机的P0和P1口管脚，P0口管脚接数码管段码的显示，P1口管脚的~控制四个数码管的选通信号，另外，外部中断用来暂停和复位的信号通过和控制，当外部中断1开启时按时器关闭，数码管显示数值0，当外部中断0时，开启按时器，中断返回。
而且通过输入方波信号。
所用的晶振的频率为12MHz。
数码管显示电路
图数码管显示电路
在本次课程设计中采用的是四位七段共阳数码管，由于单片机输出的电流小，难以驱动四位数码管，因此，在数码管的位选端加入反相器作为对数码管的驱动，段选信号由P0口提供，由于是共阳数码管，所以流经P0口的电流为灌电流，所以不需要加驱动电路。
在程序中不断地对数码管的端口进行刷新，当刷新的频率达到某一值时，由于人眼的视觉暂留效应，会感觉到数码管上显示的是持续的数字。
独立键盘
图键盘电路
在本次课程设计中需要用到外部中断来停止计数，外部中断由独立按键引入，按键没有按下去时，输入端为高电平，当按键被按下去后，输入端立刻被拉为低电平，现在将产生一个下降沿，并引发单片机产生中毕命令。
本次课设用到两个外部中断，别离控制暂停和复位。
5总电路图
6程序代码
#include<
>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
图整体电路图
/*共阳数码管段码表*/
ucharcodesmgd[]={
0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,
0x99,0x92,0x82,0xf8,
0x80,0x90,0x88,0x83,
0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
/***数码管位选表***/
ucharcodesmgw[]=
{0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
uintcount=0,n=0,prd=0;
uintread（）
{
uchartl1,th1;
uintt1;
tl1=TL1;
TL1=0;
th1=TH1;
TH1=0;
t1=th1*256+tl1;
returnt1;
}
voiddelayms（uintt）
uintx,y;
for（x=t;
x>
0;
x--）
{
for（y=114;
y>
1;
y--）;
}
voidT0timer（）interrupt1
n=n+1;
if（n==10000）
n=0;
count=read（）;
prd=2000000/count;
voidsmgdisplay（uintsmgdata）
{
uchars0,s1,s2,s3;
s3=smgdata/1000;
if（s3>
15）
s3=15;
s2=smgdata%1000/100;
s1=smgdata%100/10;
s0=smgdata%10;
P1=smgw[0];
P0=smgd[s0];
delayms（5）;
P1=smgw[1];
P0=smgd[s1];
P1=smgw[2];
P0=smgd[s2];
P1=smgw[3];
P0=smgd[s3];
voidEXint0（）interrupt0
片微型运算机与接口技术.北京：
电子工业出版社；
[2]孙育才主编，MCS-51系列单片微型运算机及其应用.东南大学出版社；
[3]张毅刚，彭喜源，谭晓昀，曲春波.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社；
[4]李群芳，肖看。
单片机原理借口与应用.北京：
清华大学出版社，2005；
[5]黄智伟，朱卫华.单片机与嵌入式系统应用[M].南华大学.；
升级会员 