基于单片机的窄带脉冲宽度检测数字钟频率计电子琴程序.docx

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基于单片机的窄带脉冲宽度检测数字钟频率计电子琴程序

JIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

单片机原理与应用课程设计

学院名称：

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

基于单片机（AT89C51）的频率计设计

1.3技术指标

设计要求的技术指标有：

①输入脉冲幅度：

0-5v

②周期量测量范围：

0.1ms—50ms

③测量精度±1%

④显示方式：

四位数字显示

ORG0000H;程序复位入口地址

AJMPMAIN

ORG001BH;计时器T1的中断入口

AJMPPTF0;跳转到中断程序中

ORG0033H;主程序入口地址

MAIN:

MOVSP,#60H

MOVTH1,#0FAH

MOVTL1,#60H;定时4mS

SETBEA;开放CPU中断

SETBET1;开放定时器中断

MOVTH0,#00H

MOVTL0,#00H;给计数器T0赋初值0

MOVTMOD,#15H;计时器T1工作在方式1定时模式，计数器T0工作在方式1计数模式

MOV30H,#0FAH;循环250次，共定时1S

MOV40H,#0;用于判断显示数码管哪一位

SETBTR0;启动计数器0

SETBTR1;启动定时器1

LOOP1:

ACALLZHUANH;将二进制数转换为压缩BCD码

ACALLCHAIF;将压缩BCD码转换为非压缩BCD码

AJMPLOOP1;循环处理计数器T0采集得到的数据

PTF0:

MOVTH1,#0F0H

MOVTL1,#60H;给定时器T1重新赋值

INC40H;数码管判断位加1

MOVA,50H

CJNEA,#00H,DAY;判断50H单元是否为零，若为0继续往下执行，若不为0，则跳转到子程序DAY中

MOVA,40H;每4ms显示一位，从最高位开始，到最低位时，返回高位

CJNEA,#1,LOP1

ACALLQIANW

AJMPTIAO

LOP1:

CJNEA,#2,LOP2

ACALLBAIW

AJMPTIAO

LOP2:

CJNEA,#3,LOP3

ACALLSHIW

AJMPTIAO

LOP3:

ACALLGEW

MOV40H,#0

AJMPTIAO

DAY:

MOVA,40H

CJNEA,#1,LP1

ACALLQIANW1

AJMPTIAO

LP1:

CJNEA,#2,LP2

ACALLBAIW1

AJMPTIAO

LP2:

CJNEA,#3,LP3

ACALLSHIW1

AJMPTIAO

LP3:

ACALLGEW1

MOV40H,#0

TIAO:

DJNZ30H,PTFR;判断是否到1S

MOV20H,TH0

MOV21H,TL0;将计数器T0中的数转移到20H，21H中

MOVTH0,#0

MOVTL0,#0;将计数器T0重新赋0

MOV30H,#0FAH

PTFR:

RETI

ZHUANH:

MOVR2,20H;将计数得到的值存入R2和R3中

MOVR3,21H

CLRA

MOVR4,A;将R4、R5、R6清零

MOVR5,A

MOVR6,A

MOVR7,#16

LOOP:

CLRC;将16位二进制数逐位左移一位，移得的数据放入进位C中

MOVA,R3

RLCA

MOVR3,A

MOVA,R2

RLCA

MOVR2,A

MOVA,R6;（R4R5R6）+（R4R5R6）+C=（R4R5R6）*2+C

ADDCA,R6

DAA

MOVR6,A

MOVA,R5

ADDCA,R5

DAA

MOVR5,A

MOVA,R4

ADDCA,R4

DAA

MOVR4,A

DJNZR7,LOOP

RET

CHAIF:

MOVA,R5;将压缩BCD码R4R5R6转换为非压缩BCD码,从高到低依次放于50H、51H、52H、53H、54H

ANLA,#0F0H

SWAPA

MOV52H,A

MOVA,R5

ANLA,#0FH

MOV51H,A

MOVA,R6

ANLA,#0F0H

SWAPA

MOV53H,A

MOVA,R6

ANLA,#0FH

MOV54H,A

MOV50H,R4

RET

QIANW:

MOVA,52H;频率不超过10KHZ时，以HZ为单位，四位显示，最高位为千位，以此类推

MOVDPTR,#TAB;千位上显示51H单元中的内容

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0F7H

RET

BAIW:

MOVA,51H;百位上显示52H单元中的内容

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FBH

RET

SHIW:

MOVA,53H;十位上显示53H单元中的内容

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FDH

RET

GEW:

MOVA,54H;个位上显示54H单元中的内容

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FEH

RET

QIANW1:

MOVA,50H;频率大于10KHZ时，小数点放千位，以KHZ为单位，省去个位，以四位显示

MOVDPTR,#TAB;千位上显示50H单元中的内容

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0F7H

RET

BAIW1:

MOVA,52H;百位上显示51H单元中的内容和显示小数点

MOVDPTR,#TAB1

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FBH

RET

SHIW1:

MOVA,51H;十位上显示52H单元中的内容

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FDH

RET

GEW1:

MOVA,53H;个位上显示53H单元中的内容

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FEH

RET

TAB:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH

TAB1:

DB0F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,0C3H,0FFH,0EFH

NOP

END

基于单片机的数字钟设计

1.3技术指标

设计要求的技术指标有：

①输入脉冲幅度：

0-5v

②周期量测量范围：

0.1ms—50ms

③测量精度±1%

④显示方式：

四位数字显示

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG000BH

AJMPPTF0

ORG0033H

TAB:

DB7EH,48H,3DH,6DH,4BH,67H,77H,4CH,7FH,6FH;不带小数点

TAB1:

DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH;带小数点

TAB2:

DB01H,02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H,00H;自检a--h

PTF0:

PUSHPSW;保护现场PSW，ACC进栈

PUSHACC;选工作寄存器1区

MOVTH0,#0ECH;T0初始化

MOVTL0,#78H

DJNZ36H,PTFOR

MOV36H,#92;判断中断次数计数单元减1是否为0

XRL33H,#0FFH

DJNZ37H,PTFOR;中断次数计数单元36H，37H

MOV37H,#2

MOVA,32H;秒单元32H加1

ADDA,#1

DAA;十进制调整

MOV32H,A

CJNEA,#60H,PTFOR;判断单元是否计数到60

MOV32H,#0

MOVA,31H;分单元31H加1

ADDA,#1

DAA

MOV31H,A

CJNEA,#60H,PTFOR

MOV31H,#0

MOV32H,#0

MOVA,30H;时单元30H加1

ADDA,#1

DAA

MOV30H,A

CJNEA,#24H,PTFOR;判断计数单元是否到24

MOV30H,#0

MOV31H,#0

MOV32H,#0

PTFOR:

POPACC;恢复现场，ACC，PSW退栈

POPPSW

RETI

MAIN:

MOVP2,#0FH;数码管自检

MOVDPTR,#TAB2

SS:

MOVR2,#00H

SST:

MOVA,R2

MOVCA,@A+DPTR

JZSS

MOVP0,A

INCR2

ACALLDEL3

MOVA,P0

CJNEA,#80H,SST

MOV30H,#00H;状态数初始化

MOV31H,#00H

MOV32H,#00H

MOV33H,#00H

MOV36H,#92

MOV37H,#2

MOVSP,#0EFH;栈指针初始化

MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#78H

MOVTMOD,#1

MOVIP,#2

MOVIE,#82H;中断初始化

SETBTR0;允许T0计数

LOOP:

ACALLLOP0

JBP1.0,XX;校时按键按下但未松开（低电平）转移到校时模块

ACALLJS1

XX:

JBP1.1,YY;校分按键按下但未松开（低电平）转移到校分模块

ACALLJF1

ACALLLOP0

YY:

AJMPLOOP

JS1:

LCALLDEL

JS2:

JBP1.0,JS3;校时按键松开（高电平）校时

ACALLLOP0

AJMPJS2

JS3:

MOVA,30H

ADDA,#1

DAA

MOV30H,A

CJNEA,#24H,RT;校时到24时，采用24进制计时

MOV30H,#0

JF1:

LCALLDEL

JF2:

JBP1.1,JF3;校分按键松开（高电平）校分

ACALLLOP0

AJMPJF2

JF3:

MOVA,31H

ADDA,#1

DAA

MOV31H,A

CJNEA,#60H,RT;分为60进制计时

MOV31H,#0

MOVA,30H

INCA,

MOV30H,A;分校时到60时，时自加一

RT:

RET

LOP0:

MOVR6,33H

CJNER6,#00H,ZZ;保证秒的闪烁，采用小数点的闪烁

MOVDPTR,#TAB1

LJMPLOP1

ZZ:

MOVDPTR,#TAB

LOP1:

MOVA,31H

ANLA,#0FH;利用与0F从中取出分个位，显示分个位

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FFH

MOVP2,#0EFH;保证数码管的显示不变，原理来源于任务5

ACALLDEL

MOVA,31H

ANLA,#0F0H;利用与F0相与取出分十位，显示分十位

SWAPA;交换高低半字节

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FFH

MOVP2,#0DFH

ACALLDEL

MOVA,30H;时个位的显示（原理与分同）

ANLA,#00FH

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FFH

MOVP2,#0BFH

ACALLDEL

MOVA,30H;时十位的显示

ANLA,#0F0H

SWAPA

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVP2,#0FFH

MOVP2,#7FH

ACALLDEL

RET

DEL:

MOVR4,#20;延时程序1

DEL1:

MOVR5,#40

DEL2:

DJNZR5,DEL2

DJNZR4,DEL1

RET

DEL3:

MOVR7,#0FFH;延时程序2

DEL4:

MOVR6,#0FFH

DEL5:

DJNZR6,DEL5

DJNZR7,DEL4

RET

END

基于单片机的窄带脉冲宽度检测

第1节引言

一般单片机能够检测较宽的脉冲，但很难检测窄带脉冲，该系统只要是用于检测窄带脉冲，并显示其宽度的功能。

1．1系统概述

本系统使用AT89C2051单片机，利用定时器T1门控GATE的功能，测量引脚上出现的正脉冲宽度，并用LED数码管显示出来。

1．2设计任务

设计要完成的任务有硬件设计和软件设计。

硬件方面，AT89C2051单片机的P3.3口测试外部脉冲。

P1口可以接LED数码管。

软件方面，利用单片机的定时完成正脉冲宽度的读取，然后用到P1口使LED数码管显示。

第2节系统硬件设计

硬件电路关系到软件的编程，也要有利用系统的实际应用。

2．1系统的硬件构成及功能

本系统有以下几个部件组成：

单片机AT89C2051，CD4511芯片电源，LED数码管等。

单片机即单片微型计算机，是集CPU，ROM，RAM，I/O口，内部总线及中断系统于一体的微控制器，它体积小，重量轻，功能强，广泛应用于智能产品及工业自动控制上，而51单片机是各单片机最为典型和最有代表性的一种。

电源提供单片机正常工作，单片机只需+5V的电压，可以通过220V的市电通过变压、整流稳压来得到，维持系统的正常工作。

LED数码管用于显示所检测外部输入脉冲的宽度，直观

2．2AT89C2051单片机及其引脚说明

AT89C2051单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版。

内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器，与IntelMCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。

由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比。

AT89C2051单片机是一个有20个引脚的芯片，引脚配置如图1所示。

与8051相比，AT89C2051减少了两个对外端口（即P0、P2口），使它最大可能地减少了对外引脚下，因而芯片尺寸有所减小。

图1AT89C2051引脚配置

AT89C2051芯片的20个引脚功能为：

VCC电源电压。

GND接地。

RST复位输入。

当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”。

XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2来自反向振荡放大器的输出。

P1口8位双向I/O口。

引脚P1.2～P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。

P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器；P1口引脚写入“1”后，可用作输入。

在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。

P3口引脚P3.0～P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚。

P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。

P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。

P3口也可用作特殊功能口，其功能见表1。

P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。

2．3CD4511芯片说明

CD4511是BCD锁存—段码译码—共阴LED驱动集成电路，其引脚如图2所示，各引脚功能如下：

图2CD4511各引脚配置

VCC：

接正电源；

VSS：

接地；

A,B,C,D：

BCD码输入脚（A为最低位，D为最高位）；

Qa～Qg：

段码输出脚，高电平有效，最大可输出25mA电流；

BI：

熄灭，接低电平则Qa～Qg全部输出低电平；

LT：

点亮测试，接低电平则Qa～Qg全部输出高电平；

LE：

锁存允许，接高电平锁存，则输出不会随BCD码输入改变

2．4LED数码管显示说明

由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。

LED有共阴极和共阳极两种。

如图所示。

二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。

一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。

当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。

为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。

LED数码管结构原理图：

gfcomab

符号和引脚

共阴极高电平驱动共阳极低电平驱动

LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。

本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。

所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的轮换。

从LED数码管结构原理图可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节。

各段码位与显示段的对应关系如表：

各段码位的对应关系

段码位

显示段

当用数据口连接LED数码管a～dp引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。

通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，……D7位与dp段连接，如上表所示，LED数码管显示的十六制数和空白字符与P的显示段码。

LED显示段码

字型

共阳极段

共阴极段

字型

共阳极段

共阴极段

C0H

3FH

90H

6FH

F9H

06H

88H

77H

A4H

5BH

83H

7CH

B0H

4FH

C6H

39H

99H

66H

A1H

5EH

92H

6DH

86H

79H

82H

7DH

84H

71H

F8H

07H

空白

FFH

00H

80H

7FH

8CH

73H

在该系统中，根据由于硬件连线的不同，各段码的关系如下：

段码位

显示段

因此在该系统中所出现的LED数码管显示的十六进制数和空白字符与P的显示段码也要根据此修改。

根据AT89C2051单片机灌电流能力强，拉电流能力弱的特点，选用共阳数码管。

将AT89C2051的P1.0～P1.7分别与共阳数码管的a～g及dp相连，高电平的位对应的LED数码管的段暗，低电平的位对应的LED数码管的段亮，这样，当P0口输出不同的段码，就可以控制数码管显示不同的字符。

例如：

当P0口输出的段码为11000000，数码管显示的字符为0。

数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。

为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。

动态扫描显示方式需要解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的通过P1口实现：

而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制。

这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。

在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗。

在本系统中，字位线的选通与否是通过PNP三极管的导通与截止来控制，即三极管处于“开头”状态。

2．5硬件电路

单片机的P3.3引脚接外部的脉冲源，通过内部的定时器控制计算脉冲个数，这与单片机的晶振频率有关。

通过2片CD4511芯片输出2个4位BCD码，再输出到LED数码管显示。

其具体的系统电路图参见图3所示。

图3系统电路图

第3节系统的软件设计

本系统的软件设计主要是通过定时器计脉冲个数，然后显示在LED数码管上。

3．1系统主程序设计

通过外部脉冲输入到P3.3口。

当引脚上出现高电平时，定时器T1即开始对12分频时钟周期计数，直到引脚变低电平为止，然后读出T1计数器的值并显示。

图4脉冲源

假设我们使用的脉冲源如图4所示。

3．2系统源程序设计

ORG0000H

AJMPSTART

ORG1000H

START:

MOVTMOD,#90H；对定时器初始化

MOVTL1,#00H

MOVTH1,#00H

WAIT1:

JBP3.3，WAIT1；等待变低

SETBTR1；启动T1计数

WAIT2：

JNBP3.3，WAIT2；等待升高

WAIT3：

JBP3.3，WAIT3；等待变低

CLRTR1；停止T1计数

MOVA，TL1；读出TL1的计数值

CLRC

SUBBA，#30H

SWAPA

MOV40H，A；暂存A的内容

MOVA，TH1

CLR

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