烟台大学单片机课程设计频率计模拟无误版.docx
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烟台大学单片机课程设计频率计模拟无误版
单片机课程设计
题目:
频率计
班级:
机101-5
学号
2013年6月4日
设计任务...............................................
功能与框图..........................................
单片机部分.........................................
基本人机接口设计..........................
附录........................................................
总程序..................................................
任务分工..............................................
参考文献..............................................
一.设计任务
1.1设计题目:
频率计
1.2任务要求:
检测十秒内人按按钮的最快频率,并用三位LED显示出实际检测的频率。
1.3设计内容:
⑴设计思路:
根据任务要求,确定设计要分为三个小部分:
首先,设计程序检测出人按按键的频率;然后,设计一个比较子程序,筛选出人按按键的最快频率;最后,将筛选出的频率值输出到LED上进行显示。
其中最主要的是如何检测人按按钮的频率,对此,有三种设计方案,
(1)通过定时器定时1S,检测人按按钮的频率;
(2)通过检测相邻两次按键动作的时间间隔计算频率,也需用到定时器;(3)直接定时检测十秒内人按按键的频率(因为任务要求可以理解为不同的含义)。
综合考虑,我们选择了第一种设计方案。
(2)基本人机接口设计
1完成显示接口设计。
2完成按键接口设计。
设计要求:
①完成设计说明书;
②软件设计;
3件设计;
4序仿真;
1.4设计步骤
⑴理解并确定设计要求
⑵确定整体控制方案
⑶编写程序
说明书附录附上电路图一张及汇编控制程序一份。
二.功能与框图
按键接外部中断一→89C51单片机→LED显示端口
AT89C51是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机,其输出引脚指令系统都与MCS-51兼容;片内的FlashROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失控型编程器来编程,内部除CPU外,还包括256字节RAM,四个8位并行I/O口,5个中断源,2个中断优先系统,2个16位可编程定时计数器。
AT89C51功能强、灵活性高且价格合理,完全可以满足本系统设计需要。
其连接电路如图3.1所示。
晶振选择为11.0592MHz,以产生精确的时钟频率。
本次课程设计中P0作为LED的输出口,P1.0-P1.6与P2.0-2.6口用于3只LCD的选通控制,P3口用于按键可开关控制。
上图,按键按下,外部中断一产生中断,此时定时器0已经开始计时,等时间到后记录数据,将数据送至单片机。
此后单片机换算整理数据,将所算得的频率送至显示电路。
三.单片机部分
一主要特性:
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
寿命:
1000写/擦循环
数据保留时间:
10年
·全静态工作:
0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
二管脚说明
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/
89C51引脚图
地址的低八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出
复位电路与时钟电路
该电路采用上电复位,利用电容充电来实现的,即上电瞬间RST端的电位与VCC相同,随着充电电流的减少,RST的电位逐渐下降。
由于频率较大时,三角波、正弦波、方波中每一点延时时间为几微秒,故延时时间还要加上指令时间才能获得较大的功率波形,该电路采用12MHZ晶振。
原理图如下:
复位电路与时钟电路
。
三振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
由于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
四芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。
此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下,CPU停止工作。
但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。
五结构特点
8位CPU;
片内振荡器和时钟电路;
32根I/O线;
2个16位的定时器/计数器;
5个中断源,两个中断优先级;
全双工串行口;
四.基本人机接口设计
本系统采用3个LED数码管为显示单元,从左到右依次显示频率值的三位数。
LED显示采用静态显示方式(因所需显示位数较少,只有三位),用共阳极接法,型号为7SEG-COM-ANODE。
五.附录
六.总程序
FCOUNTDATA10H;存放第一个数的地址
FDATADATA15H;存放第二个数的地址
ORG0000H;上电和复位后(pc)=0000H,是主程序的入口
MOVA,#00H;将00H送入ACC,(初始化)
MOVR5,#0AH;将0AH送入R5
MOVP0,#0C0H;P0,初值为0(LED处置状态显示0)
MOVP1,#0C0H
MOVP2,#0C0H
LJMPSTART;只有3字节存放一条长转移指令
ORG001BH;定时器1中断服务程序入口地址为001BH
LJMPT1INT;设置T1INT中断服务程序进入点
ORG0013H;外部中断1服务程序入口地址为0013H
LJMPEINT1;设置EINT1中断服务程序进入点
ORG0030H;程序开始于30H地址
START:
MOVSP,#60H;使用中断时,初始化时设置堆栈指针
MOVTMOD,#10H;置定时器1计数器T1工作方式
MOVTH1,#3CH;计时器初值
MOVTL1,#0B0H
SETBPX1;INT1中断优先级控制
SETBIT1;外部中断1下降沿触发
SETBET1;定时器1允许中断
SETBEX1;外部中断1允许中断
SETBTR1;定时开始
SETBEA;开中断
MOVFCOUNT,#00H;指向数控首地址
MOVFDATA,#00H
SJMP$;等待中断指令
EINT1:
PUSHACC;保护
PUSHPSW
INCFCOUNT;记录按键次数
POPPSW
POPACC
RETI;中断返回
T1INT:
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H
INCR7
CJNER7,#20,ELP0;R7不等于20跳转(定时器50ms溢出一次)
MOVR7,#00H
MOVFDATA,FCOUNT
ACALLCOMPARE
DJNZR5,ELP0
CLREA;清除
CLREX1
CLRET1
LJMPXS
ELP0:
RETI
*************************比较每秒按键次数并求出最大值*************************
COMPARE:
MOVR0,A
SUBBA,FDATA
JCLOP
MOVA,R0
RET
LOP:
MOVA,FDATA
RET
A1:
MOVDPTR,#TABLE;数据指针指到TABLE的开头
MOVCA,@A+DPTR;到TABLE取数据
RET
********************将最大频率的百十个位分别放入R0,R1,R2中********************
XS:
MOVB,#100
DIVAB
MOVR0,A
XCHA,B
MOVB,#10
DIVAB
MOVR1,A
MOVA,B
MOVR2,A
********************查表,并将R0,R1,R2中的数显示到相应的LED管中***************
MOVA,R0
ACALLA1
MOVP0,A
MOVA,R1
ACALLA1
MOVP1,A
MOVA,R2
ACALLA1
MOVP2,A
LJMPSTART
ORG0300H
TABLE:
DB0C0H,0F9H,0A4H
DB0B0H,99H,92H
DB82H,0F8H,80H
DB90H
END