PAGEword文檔可自由復(fù)制編輯工程設(shè)計介紹用8051單片機(jī)實現(xiàn)的99秒馬表計時系統(tǒng)，系統(tǒng)充分利用了8051各種內(nèi)部資源，使得整個系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計相對簡化，易于實現(xiàn)。關(guān)鍵字：8051單片機(jī)馬表Abstract:Inthisarticle，akindof99sstopwatchsystemonbasisofthe8051Mictoconrtollerisintroduced.Thehardwaredesignandsoftwaredesignofthesystemaresimplifiedbymakinggooduseoftheinternalresourcesofthe8051Microcontroller.Itcaneasilyberealizedandhasbroadappliedfields.Keywords:8051Microcontrollerstopwatch實現(xiàn)功能系統(tǒng)從0開始計時，到99后再循環(huán)，觸動一次開關(guān)為開始計時信號，觸動第二次后暫停計時，觸動第三次后清零。二．設(shè)計概要該系統(tǒng)以8051單片機(jī)為主芯片，通過兩個LED數(shù)碼管顯示計時輸出的時間，通過開中斷實現(xiàn)按鍵的讀取。此外設(shè)有加電和手動復(fù)位功能，以便出現(xiàn)系統(tǒng)錯誤時進(jìn)行復(fù)位。器件介紹1.8051單片機(jī)8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，

8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明：·中央處理器：

中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作?！?shù)據(jù)存儲器(RAM)

8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 圖1·程序存儲器(ROM)：8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格?！ざ〞r/計數(shù)器(ROM)：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。·并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸?！とp工串行口：8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用?！ぶ袛嘞到y(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇?！r鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。圖28051的引腳說明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在對這些引腳的功能加以說明：如圖3：Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PCP0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051單片機(jī)8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖3。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 圖3·Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖?！in29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。·Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。2．七段共陰LED數(shù)碼管七段共陰數(shù)碼管由七個發(fā)光二極管（LED）和一個小數(shù)位燈組成，LED由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等組成。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管，外加正電壓時二極管導(dǎo)通，通過不同的配合顯示出所要的數(shù)字。LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分，如圖所示位共陰數(shù)碼管，其所有二極管的陰極共用一端，使用時，公共陰極接地，7個陽極a～g由對應(yīng)的端口驅(qū)動，下表為分別顯示0～9時對應(yīng)的輸入：共陰LED數(shù)碼管輸入顯示abcdefg11111100011000011101101211110013011001141011011510111116111000071111111811110119四．硬件電路總電路如下：總電路圖1．復(fù)位電路復(fù)位電路圖電路圖如上所示，采用上電或開關(guān)復(fù)位，原理是通過電容的充放電實現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，可以通過開關(guān)復(fù)位使其正常。2．時鐘電路時鐘電路圖如上圖所示，該電路采用12MHz晶振，用C2、C3增強(qiáng)抗干擾能力，選10pF～50pF之間的電容即可。由于該系統(tǒng)用的是12MHz的晶振，所以振蕩周期為1/12μS，一個振蕩脈沖為一個拍節(jié)，振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后就是單片機(jī)的時鐘信號，即一個時鐘信號包括兩個振蕩脈沖，每兩個振蕩周期就組成狀態(tài)周期，狀態(tài)周期是完成一種微機(jī)操作的周期。機(jī)器周期包括6個狀態(tài)周期，是指完成一種基本操作的周期，所以機(jī)器周期為1μS。3．?dāng)?shù)碼管接口電路數(shù)碼管接口電路如上圖所示：把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0－P0.7端口用8芯排線連接到數(shù)碼管1的a－dp端口上，要求：P0.0對應(yīng)著a，P0.1對應(yīng)著b，……，P0.7對應(yīng)著dp；“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0－P2.7端口用8芯排線連接到數(shù)碼管2的a－h(huán)端口上，要求同上，共陰級接地。4．中斷輸入電路中斷輸入電路如上圖所示，系統(tǒng)采用從T0口讀取中斷形式，直接用開關(guān)與地相連，當(dāng)開關(guān)閉合時，端口輸入為低電位。五．軟件系統(tǒng)主程序框圖T0中斷服務(wù)程序框圖匯編源程序主程序

TCNTAEQU30H初始化數(shù)據(jù)

TCNTBEQU31H

SECEQU32H

KEYCNTEQU33H

SP1BITP3.5中斷輸入位

ORG00H

LJMPSTART為復(fù)位做準(zhǔn)備

ORG0BH

LJMPINT_T0

START:MOVKEYCNT,#00H

MOVSEC,#00H

MOVA,SEC

MOVB,#10被除數(shù)賦值

DIVAB除10后便于十進(jìn)制輸出

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A輸出十位

MOVA,B

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A輸出個位

MOVTMOD,#02H設(shè)T0計數(shù)器為方式2工作方式

SETBET0允許t0中斷

SETBEA開中斷允許總控位

WT:JBSP1,WT

LCALLDELY10MS延時，防止干擾信號

JBSP1,WT延時后再次測輸入信號

INCKEYCNT

MOVA,KEYCNT

CJNEA,#01H,KN1是否觸發(fā)開始計時

SETBTR0啟動定時器T0

MOVTH0,#06H送初值

MOVTL0,#06H送重裝初值

MOVTCNTA,#00H

MOVTCNTB,#00H

LJMPDKN

KN1:CJNEA,#02H,KN2是否觸發(fā)暫停

CLRTR0關(guān)閉定時器T0

LJMPDKN

KN2:CJNEA,#03H,DKN是否觸發(fā)清零

清零程序段MOVSEC,#00H

MOVA,SEC

MOVB,#10

DIVAB

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVA,B

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

MOVKEYCNT,#00H

DKN:JNBSP1,$

LJMPWT延時程序段

DELY10MS:

MOVR6,#20

D1:MOVR7,#248

DJNZR7,$

DJNZR6,D1

RET中斷服務(wù)程序

INT_T0:

INCTCNTA

MOVA,TCNTA

CJNEA,#100,NEXT判斷時間間隔是否達(dá)到0.1s

MOVTCNTA,#00H

INCTCNTB

MOVA,TCNTB

CJNEA,#4,NEXT

MOVTCNTB,#00H

INCSEC

MOVA,SEC

CJNEA,#100,DONE判斷計時是否達(dá)到100

MOVSEC,#00H

DONE:MOVA,SEC輸出顯示

MOVB,#10

DIVAB

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVA,B

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

NEXT:RETI中斷返回輸出數(shù)字查表

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

END

程序說明

1）主程序中T0初始化程序段如下：

SETBTR0啟動定時器T0

MOVTH0,#06H送初值

MOVTL0,#06H送重裝初值

其中初試值為6，且系統(tǒng)所用的的時12MHz的晶體振蕩，所以計算得計數(shù)脈沖為：（256-6）×12/12＝250μS，所以后面要用400（400×250＝100000μS＝0.1S）作為計數(shù)循環(huán)，以實現(xiàn)0.1秒的間隔。

2）DELY10MS的作用與算法

DELY10MS程序的加入主要是為了防