1、中北大學單片機課程設計說明書1 引言 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，為了增強社會的安全保障，電子報警這門綜合技術(shù)的正在進入我們的研究領(lǐng)域?！班?、嘀”報警聲設計是我們今天的課題，本設計包括確定控制任務、系統(tǒng)總體方案設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件程序的設計等，以便使我們掌握有關(guān)單片機控制的設計思想和設計方法。為今后從事單片機控制系統(tǒng)開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。2 設計內(nèi)容及要求本課程設計的基本要求是使大家全面掌握單片機控制系統(tǒng)設計的基本理論，熟悉掌握MCS51 系列單片機的編程方法，具體方法是：用AT89S51單片機產(chǎn)生“嘀、嘀、”報警聲從P1.0端口輸出，產(chǎn)生頻率為1KHz， 1）1KHZ方波從P1.0輸出0.2秒。

2、2）接著0.2秒從P1.0輸出電平信號，如此循環(huán)下去，就形成所需的報警聲了。3 AT89C51的主要特性和管腳說明 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.1 主要特性：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ·壽命：

3、1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路3.2 管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當

4、FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲

5、器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P

6、3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將

7、跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引

8、腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.3 振蕩器特性：  XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.4 芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列

9、全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。4 電路原理圖及仿真分解圖圖14.1 時鐘電路設計TAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周

10、期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us。圖24.2 聲音報警電路的設計圖34.3 Proteus軟件繪制電路圖圖4用AT89S51單片機產(chǎn)生“嘀、嘀、”報警聲從P1.0端口輸出，產(chǎn)生頻率為1KHz，根據(jù)上面圖可知：1KHZ方波從P1.0輸出0.2秒，接著0.2秒從P1.0輸出電平信號，如此循環(huán)下去，就形成我們所需的報警聲（1） 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0端口用導線連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK IN端口上。 （2） 在“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK OUT端口上接上一個8歐或者是16

11、歐的喇叭。（3） 生活中我們常常到各種各樣的報警聲，例如“嘀、嘀、”就是常見的一種聲音報警聲，但對于這種報警聲，嘀0.2秒鐘，然后斷0.2秒鐘，如此循環(huán)下去，假設嘀聲的頻率為1KHz，則報警聲時序圖如下：圖5（4） 由于要產(chǎn)生上面的信號，我們把上面的信號分成兩部分，一部分為1KHZ方波，占用時間為0.2秒；另一部分為電平，也是占用0.2秒；因此，我們利用單片機的定時/計數(shù)器T0作為定時，可以定時0.2秒；同時，也要用單片機產(chǎn)生1KHZ的方波，對于1KHZ的方波信號周期為1ms，高電平占用0.5ms，低電平占用0.5ms，因此也采用定時器T0來完成0.5ms的定時；最后，可以選定定時/計數(shù)器T0

12、的定時時間為0.5ms，而要定時0.2秒則是 0.5ms的400倍，也就是以0.5ms定時400次就達到0.2秒的定時時間了。5 軟件的程序流程圖及程序5.1 程序流程圖按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖所示：主程序框圖 中斷服務程序框圖 5.2 匯編源程序T02SAEQU 30H ；把30H賦值給T02SAT02SBEQU 31H ；把31H賦值給T02SBFLAGBIT 00H ；把00H位地址賦值給FLAGORG 00HLJMP START ；上電，轉(zhuǎn)向STARTORG 0BH ；T0的中斷入口地址LJMP INT_T0 ；轉(zhuǎn)向中斷服務程序START:MOV T0

13、2SA,#00H ；將00H賦值給T02SAMOV T02SB,#00H ；將00H賦值給T02SBCLR FLAG ；清空FLAG MOV TMOD,#01H ；設置定時器T0工作于模式1MOV TH0,#0FCH ；裝入T0計數(shù)初值MOV TL0,#06HSETB TR0 ；TR0置1，啟動T0 SETB ET0 ；打開定時器ET0中斷允許標志位SETB EA ；打開CPU中斷允許標志位SJMP $INT_T0: MOV TH0,#0FCH ；裝入T0計數(shù)初值MOV TL0,#06H INC T02SA ；T02SA加1MOV A,T02SA ；將T02SA的內(nèi)容放入ACJNE A,#10

14、0,NEXT ；(A)與100比較，不相等跳轉(zhuǎn)INC T02SB ；T02SB加1MOV A,T02SB ；將T02SB的內(nèi)容放入ACJNE A,#04H,NEXT ；(A)與4比較，不相等跳轉(zhuǎn)MOV T02SA,#00H ；將00H賦值給TO2SAMOV T02SB,#00H ；將00H賦值給TO2SBCPL FLAG ；將FLAG取反NEXT:JB FLAG,DONE ；若FLAG=1，跳轉(zhuǎn)到DONECPL P1.0 ；將P1.0取反DONE:RETI ；中斷返回END 6 編譯調(diào)試及仿真運行圖67 心得體會這次單片機課程設計我們歷時兩個星期，學到了很多的東西。同時不僅鞏固了以前所學過的知識，而且還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高