1、.mcs-51單片機(jī)課程設(shè)計（交通控制燈的制作）第一講一單片機(jī)的概念所謂單片機(jī)就是將計算機(jī)的cpu、ram、rom、定時器/計數(shù)器和各種i/o口（如并行口、串行口等）集成在一片芯片上而制成的大規(guī)模集成電路。形成芯片級的計算機(jī)。因此單片機(jī)早期的含義稱為單片微型計算機(jī)，簡稱為單片機(jī)（single chip microcomputer）。cpu：是計算機(jī)的核心，叫做中央處理單元（center process unit）。所有的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯控制都由它完成。ram：隨機(jī)存取存儲器（random access memory），存放運(yùn)算過程中的數(shù)據(jù)。rom：只讀存儲器（read only memory）。

2、定時器/計數(shù)器：計算機(jī)內(nèi)部重要部件。i/o：輸入/輸出口（input/output），包括并行口、串行口等。二單片機(jī)的特點(diǎn)1 小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。2 面向控制，能針對性解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳性能價格比。3 抗干擾能力強(qiáng)，能在惡劣的環(huán)境下可靠工作。三單片機(jī)的應(yīng)用1 工業(yè)方面：電機(jī)控制、過程控制、智能傳感器等2 儀器儀表方面：智能儀器、醫(yī)療器械等3 民用方面：電子玩具、家電產(chǎn)品、游戲機(jī)等4 軍事方面：導(dǎo)彈控制、智能武器裝置等5 其它四、 mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖）內(nèi)部bus內(nèi)中斷振蕩器osc程序存儲器4kb rom數(shù)據(jù)存儲器128b ram216位定時器/

3、計數(shù)器8051cpu可編程并行口可編程串行口外中斷1 1個8位的cpu2 一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路3 4kb rom（不同型號內(nèi)容不同，看書）精品.4 128b 內(nèi)部ram5 可尋址64kb的外部rom和外部ram的控制電路6 兩個16位定時器/計數(shù)器（timer/counter）7 26個特殊功能寄存器（specialfunction register）8 4個8位并行（parallel）i/o口9 一個串行口（series）10 5個中斷源（interrupt）這些我們稱為單片機(jī)的資源（souce），單片機(jī)的應(yīng)用就是怎么充分合理地利用這些資源，來解決實(shí)際中的問題。五、mcs-51單片機(jī)的c

4、pumcs-51的cpu包括兩部分：運(yùn)算部件和控制器。1運(yùn)算部件運(yùn)算部件包括算術(shù)邏輯部件alu、布爾處理器、累加器a、寄存器b、暫存器以及程序狀態(tài)寄存器psw等。該部分的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)的傳送操作。alu的功能十分強(qiáng)，可以對8位變量進(jìn)行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)和清零等基本操作，還可以進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。還可對位（bit）變量進(jìn)行布爾處理，如置位、清零以及邏輯“與”、“或”等操作。累加器a是一個8位的累加器（也可以寫為acc），絕大部分運(yùn)算和操作都同a有關(guān)。在程序中用的最多。另外它有一個進(jìn)位標(biāo)志cy，同時又是布爾處理器的累加器。寄存器b是專

5、為執(zhí)行乘法和除法操作而設(shè)置的，一般情況下也可以作為暫存器使用。程序狀態(tài)寄存器psw是一個8位的寄存器，內(nèi)部存放程序運(yùn)行狀態(tài)的信息。2控制器（controler）控制器是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，以振蕩器的頻率位基準(zhǔn)，產(chǎn)生cpu時序，對指令（command）進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，實(shí)現(xiàn)各種操作。六、mcs-51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)1、最小硬件系統(tǒng)（system）所謂最小硬件系統(tǒng)是指單片機(jī)能工作所必須具備的硬件條件，它包括四個部分：1）電源芯片接上5v電源，即40腳接5v電源的正，20腳接5v電源的負(fù)。2）時鐘電路18、19腳接晶體振蕩器和電容構(gòu)成時鐘電路。3）程序存儲器選擇eaat89s51片內(nèi)有

6、eeprom，ea接“正”。4）復(fù)位電路8.2krstvcc+5v+5v+5v40 31 89c511 9 181920ea10f6mhz20p為保證單片機(jī)正常工作，必須有復(fù)位電路，電路復(fù)位后程序從頭開始運(yùn)行。要使電路復(fù)位，只要在復(fù)位引腳上加兩個機(jī)器周期以上的高電平。精品.2、mcs-51復(fù)位狀態(tài)1）復(fù)位后pc值為0000h，程序（program）從頭運(yùn)行（run）。2）sp為07h3）p0p3口為ffh4）其余的sfr被置為03、i/o口線 p0口：8位雙向i/o口。在訪問外部存儲器時，p0口可用于分時傳送低8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線。能驅(qū)動8個lsttl門。 p1口：8位準(zhǔn)雙向i/o口（“

7、準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻）。能驅(qū)動4個lsttl門。 p2口：8位準(zhǔn)雙向i/o口。在訪問外部存儲器時，p2口可用于高8位地址總線。能驅(qū)動4個lsttl門。 p3口：8位準(zhǔn)雙向i/o口。能驅(qū)動4個lsttl門。p3口還有第二功能。i/o口應(yīng)用要求: （at89s51）i/o口 作輸入使用 作輸出使用 帶負(fù)載能力 p0 先向?qū)?yīng)鎖存器寫入“1” 上拉電阻 8ttlp1 同上 / 4ttlp2 同上 / 4ttlp3 同上 / 4ttl七、單片機(jī)應(yīng)用的一般步驟:1硬件電路設(shè)計：單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)： 包括電源、時鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇四個方面。制作顯示電路。 狀態(tài)指示燈和led

8、/lcd顯示電路。制作鍵盤電路。 行列式鍵盤或獨(dú)立式按鍵接口電路。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇自己的鍵盤電路。2軟件設(shè)計：精品.新建文件-保存(文件名和擴(kuò)展名有何要求?)文件名長度小于等于8個字符，擴(kuò)展名為asm文件要保存在自己的文件夾中程序的一般結(jié)構(gòu) org 0000h ljmp setup；起始程序 ；中斷入口地址 org 0030hsetup： ；初始化部分main： ；主程序 ljmp main ；子程序和中斷服務(wù)程序 end ；匯編程序結(jié)束先編好程序的一般結(jié)構(gòu)，具體程序添加在一般結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置，要始終保持程序結(jié)構(gòu)的完整性。 標(biāo)點(diǎn)符號要在英文格式下輸入。 編譯-編譯過程中自動檢查語法錯誤，出

9、現(xiàn)信息窗口提示錯誤類型，并指出所在行。修改錯誤直到編譯通過。仿真-觀察cpu窗口、data窗口 -復(fù)位后執(zhí)行單步f8或跟蹤f7比較單步f8和跟蹤f7的區(qū)別3下載：用編程器將目標(biāo)文件*.hex下載到單片機(jī)芯片中。 （器件選擇、目標(biāo)文件裝入、擦除、寫入）4通電調(diào)試：將單片機(jī)放到硬件電路上通電調(diào)試第二講一、特殊功能寄存器sfrsfr也屬于內(nèi)部存儲器，由于它是專用的，人們通常講的內(nèi)部ram只指前面的128個，而不包括sfr。共計21個，它們離散的分布在80hffh內(nèi)。參看p34-35頁的表。對特殊功能寄存器應(yīng)注意以下幾個問題：1 那些是可以位尋址的，字節(jié)地址（address）的末位為0或8。2 可位尋

10、址的sfr的幾種操作方式。3 不可位尋址的sfr的操作方式。4 80hffh中其余單元，不要使用。5 程序狀態(tài)寄存器psw位編號psw.7psw.6psw5psw.4psw.3psw.2psw.1psw.0位地址d7hd6hd5hd4hd3hd2hd1hd0h精品.位定義名cyacf0rs1rs0ovprs1、rs0=000區(qū)（00h07h）rs1、rs0=011區(qū)（08h0fh）rs1、rs0=102區(qū)（10h17h）rs1、rs0=113區(qū)（18h1fh）cy 與的區(qū)別ov：cy為無符號數(shù)運(yùn)算時的進(jìn)位或借位標(biāo)志，ov為有符號數(shù)運(yùn)算時的溢出標(biāo)志。二、ram內(nèi)部ram：（00h7fh）內(nèi)部數(shù)據(jù)

11、存儲器的空間編址是00h7fh，共128個，它又分為三部分：工作寄存器區(qū)，位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。堆棧、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（30h7fh）位尋址區(qū)（202fh）工作寄存器3區(qū)（18h1fh）工作寄存器2區(qū)（10h17h）工作寄存器1區(qū)（08h1fh）工作寄存器0區(qū)（00h07h）1 工作寄存器區(qū)00h1fh共32個單元，分為4組，每次只有一組處于工作狀態(tài)，通過改變狀態(tài)寄存器psw中rs1，rs0的設(shè)置來改變當(dāng)前使用的工作寄存器。指令系統(tǒng)中有專用于工作寄存器的操作，讀寫速度比一般內(nèi)ram要快，另外還具有間接尋址功能，使用很方便。精品.2 位尋址區(qū)20h2fh共16個單元為位尋址區(qū)，每個單元也就是一個字節(jié)8

12、位，共計128位，每位對應(yīng)一個地址，地址的范圍為00h7fh。位尋址區(qū)的主要用途是存放各種標(biāo)志位信息和位數(shù)據(jù)。3 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(buffer)內(nèi)ram中30h7fh為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用于存放各種數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。中斷源（at89c51）中斷源 5個 中斷源名稱 入口地址外部中斷0 int0 0003h定時器0 t0 000bh外部中斷1 int1 0013h定時器1 t1 001bh串行口 0023h三、外部中斷應(yīng)用步驟: 1）硬件上：在對應(yīng)的中斷引腳上加有效請求信號外中斷0 （12引腳p3.2）/外中斷1 （13引腳p3.3）2)在程序開頭送入口地址 org 0003h ljmp inexop 3)

13、外部中斷初始化 it0 信號觸發(fā)方式/setb it0 ex0 中斷允許/setb ex0 ea 總中斷允許/setb ea4)對應(yīng)中斷服務(wù)程序 保護(hù)現(xiàn)場 push （壓入堆棧） 恢復(fù)現(xiàn)場 pop （彈出堆棧）（堆棧：先進(jìn)后出，后進(jìn)先出）四、定時器中斷的應(yīng)用步驟:1.在程序開頭送入口地址2.定時器初始化2.1選擇定時器工作方式：mov tmod,#11h2.2送定時初值 th0(th1) /mov th0，#;定時初值高八位tl0(tl1)/ mov tl0，#;定時初值低八位2.3、啟動定時器 （tr0 tr1） setb tr0 精品.2.4、定時器中斷允許（eto et1） setb e

14、t0 setb et12.5、開總中斷ea setb ea3.定時器服務(wù)程序 保護(hù)現(xiàn)場 重裝初值 恢復(fù)現(xiàn)場 五、 mcs-51單片機(jī)的設(shè)計思路和步驟一個單片機(jī)的控制系統(tǒng)在運(yùn)行時，一般情況下都需要和使用它的人之間交換信息。單片機(jī)運(yùn)行的狀況要有指示或顯示，便于人掌握運(yùn)行情況，同時人也要給單片機(jī)系統(tǒng)輸入適當(dāng)?shù)膮?shù)，控制或改變其運(yùn)行。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)一般都包含顯示和鍵盤電路（除特別簡單的應(yīng)用），在設(shè)計制作時應(yīng)首先做好顯示電路，便于后面的工作展開，如鍵盤電路是否正確可以通過顯示電路表現(xiàn)出來。硬件制作和軟件互相配合，程序編制也應(yīng)跟硬件制作同步，即某部分電路制作好以后編寫相應(yīng)的程序?qū)ζ洳僮?，看是否達(dá)到設(shè)想的要

15、求。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計步驟如下：1 制作最小應(yīng)用系統(tǒng)，也即單片機(jī)能工作的最基本的必要條件。包括電源、時鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇四各方面。2 制作顯示電路。狀態(tài)指示燈和led/lcd顯示電路，根據(jù)系統(tǒng)工作的性能要求確定顯示電路的形式，分配資源并要考慮后面制作對資源的要求，綜合考慮。編寫相應(yīng)的控制或顯示程序。3 制作鍵盤電路。行列式鍵盤或個獨(dú)立式按鍵接口電路。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇自己的鍵盤電路，如果是系統(tǒng)要求的按鍵比較多，或要求直接能輸入數(shù)字、字符，一般選用行列式鍵盤，其它情況下一般用獨(dú)立式按鍵，并且可以采用復(fù)合功能的方法減少鍵的數(shù)量。同樣硬件的制作也要和軟件同步，特別要和顯示程序

16、結(jié)合起來。4 其它功能電路設(shè)計制作。包括輸出的驅(qū)動電路、數(shù)字量輸入的緩沖整形電路、a/d、d/a轉(zhuǎn)換電路、模擬量的變換電路等。需要根據(jù)它們之間內(nèi)在關(guān)系確定制作的前后順序，同步地編寫控制程序。合理使用定時器，定時器也可以看作是硬件的資源，由于數(shù)量有限，需合理配置滿足系統(tǒng)要求。六、 mcs-51單片機(jī)應(yīng)用程序的一般結(jié)構(gòu)org 0000hljmp setup ；起始程序 ；中斷服務(wù)程序入口地址精品.org 0030hsetup： ；初始化部分 main： ；主程序 ljmp main ；子程序和中斷服務(wù)程序end匯編語言的程序結(jié)構(gòu)在軟件設(shè)計過程中非常重要，程序結(jié)構(gòu)的錯誤將導(dǎo)致系統(tǒng)不能運(yùn)行，因此在編寫

17、程序過程中應(yīng)始終保持程序結(jié)構(gòu)的完整性。程序的開頭一般都是一句跳轉(zhuǎn)語句，要跳過中斷服務(wù)入口地址。初始化部分一般包括系統(tǒng)運(yùn)行的起始參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志的設(shè)置，內(nèi)部中斷源的設(shè)置等。初始化程序還應(yīng)考慮堆棧的設(shè)置，一般應(yīng)將堆棧設(shè)置在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，跳過工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)。主程序一般是顯示程序和鍵盤程序（鍵盤用程序控制掃描方式時）。主程序是循環(huán)程序。程序內(nèi)容上的錯誤是容易檢查，通過運(yùn)行的狀態(tài)和結(jié)果可以判斷出問題所在，而結(jié)構(gòu)的錯誤往往較難判斷，最好在編寫過程中注意。七、 位信息的使用在實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計中，程序比我們實(shí)驗上設(shè)計的程序要復(fù)雜得多，不是課堂上講的順序程序和循環(huán)程序，更多的是分支程序，分支程

18、序的設(shè)計要根據(jù)某一狀態(tài)確定程序執(zhí)行的分支。在程序設(shè)計中大多數(shù)要編程者人為分配位地址，來存放這些狀態(tài)信息。位信息的使用需要注意以下幾個方面：1 位信息只能用來存放兩個相反的狀態(tài)，對于多狀態(tài)的情況需要用多個位信息的組合表示。如：表示燈的亮滅，開關(guān)的閉合都可以用一個位信息來表示，而要表示紅燈、綠燈和黃燈量的狀態(tài)，一個位信息顯然無法存放，我們可以用兩個位信息的組合來表示，bit1=1時，bit2任意值表示紅燈亮、綠燈滅、黃燈滅的狀態(tài)；bit1=0時，bit2=0表示紅燈滅、綠燈亮、黃燈滅的狀態(tài)；bit1=0時，bit2=1表示紅燈滅、綠燈滅、黃燈亮的狀態(tài)；2 位信息在使用前都必須初始化，在初始化程序中

19、確定其初始的狀態(tài)值以及所表示的狀態(tài)。一般在初始化時都設(shè)為0（可以根據(jù)編程者的習(xí)慣任意設(shè)定），在需要改變時用指令切換。3 位信息的修改一般都是“雙次”的，“雙次”的意思是某一位信息被改變了，在程序的其它地方一定有使其恢復(fù)的操作。只有極個別情況下不是這樣，如系統(tǒng)出現(xiàn)某一種特殊狀態(tài)，不允許繼續(xù)運(yùn)行程序，繼續(xù)運(yùn)行可能造成控制系統(tǒng)設(shè)備或人員的損傷。這時系統(tǒng)待外部檢查沒有問題了，從上電開始重新運(yùn)行。精品.4 位信息的使用在很多情況下是和定時器配合使用，編寫多延時程序；或者和鍵盤程序配合使用，實(shí)現(xiàn)按鍵的復(fù)合功能。八、 多延時程序設(shè)計在單片機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用中，經(jīng)常遇到多個同時（三個以上）與延時有關(guān)的程序設(shè)計，我們

20、把這樣的程序稱為多延時任務(wù)程序。多延時任務(wù)程序從任務(wù)間的關(guān)系上分為兩類：一是各延時時任務(wù)間無時間關(guān)聯(lián)，稱為簡單多延時任務(wù)程序。二是延時任務(wù)程序間有時間關(guān)聯(lián)，延時任務(wù)的執(zhí)行同時啟動其它一個或多個延時任務(wù)操作，或者延時任務(wù)執(zhí)行的同時啟動自己的取消操作延時，這類多任務(wù)程序稱為復(fù)合多延時任務(wù)程序。由于單片機(jī)內(nèi)部的定時器數(shù)量總是有限的，如mcs51系列單片機(jī)，內(nèi)部只有23個定時器。這時就需要用位信息和定時器配合設(shè)計多延時程序。方法步驟如下：1 首先，為每個時間任務(wù)分配一個計時標(biāo)志（用位尋址區(qū)的位存放，1計時，0不計時）、計時單元（一般用內(nèi)部ram）和執(zhí)行標(biāo)志（1有效，0撤消）。2 找出所有時間任務(wù)的公倍

21、時間值，這個時間值要小于單片機(jī)系統(tǒng)的定時器能產(chǎn)生的最大定時值，定時值時間越長越好，可以減少定時器中斷的次數(shù)。3 分配一個定時器反復(fù)產(chǎn)生確定的公倍時間。4 在需要執(zhí)行某一時間任務(wù)時，置位該任務(wù)的計時標(biāo)志并清除其計時單元。該操作可能在系統(tǒng)初始化時執(zhí)行，也可在主程序中，或者是某一延時任務(wù)動作時執(zhí)行，示具體的任務(wù)間關(guān)系而定。在定時器的服務(wù)程序中，判斷這些任務(wù)的計時標(biāo)志是否為1，為0不計時，去判斷下一任務(wù)的標(biāo)志。如果為1，相應(yīng)計時單元加1，并和設(shè)定的值比較，達(dá)到設(shè)定值時，置該任務(wù)的執(zhí)行標(biāo)志為1，同時清除其計時標(biāo)志。5 主程序或其它程序檢查到某一任務(wù)執(zhí)行標(biāo)志時執(zhí)行相應(yīng)的操作。例：用一個定時器輸出多路矩形波

22、在p1.0和p1.1引腳輸出圖3所示的多路矩形波（輸出更多路信號，方法類似）。將要輸出的信號分解成若干個延時任務(wù)。p1.0輸出信號可以分成兩個延時任務(wù)，task1延時2ms使p1.0輸出低電平，task2延時3ms使p1.0輸出高電平，且task1和task2相互交替啟動對方延時。同樣可以把p1.1輸出分解成延時任務(wù)task3和task4。顯然這4個延時任務(wù)的最大公倍延時時間為1ms。 p1.0p1.12ms3ms3ms4ms 單片機(jī)輸出多路矩形波精品.延時任務(wù)task1task2task3task4計時標(biāo)志00h01h02h03h計時單元70h71h72h73h計時標(biāo)志位和計時單元由于4個延

23、時任務(wù)的操作都是簡單的操作，可以直接放在定時器的服務(wù)程序中執(zhí)行，只需為每個任務(wù)分配一個計時標(biāo)志和一個計時單元，如表1所示。在初始化程序中將定時器t0設(shè)置為方式1定時模式，定時1ms，所有計時單元清為0，位地址00h、02h置為1，位地址01h、03h置為0，p1.0置為1，p1.1置為0，波形的輸出在t0的中斷服務(wù)程序中完成。第三講一、課題：設(shè)計一個交通控制燈二、設(shè)計目的 1、掌握mcs-51單片機(jī)應(yīng)用的一般步驟 2、掌握單片機(jī)內(nèi)部資源的使用方法 3、了解位信息的使用、多延時程序設(shè)計 4、設(shè)計制作一個交通控制燈三1基本要求（1）用紅、綠燈（led二極管）指示某一方向通行狀態(tài)，并有時間提示（le

24、d數(shù)碼管）。（2）紅、綠燈時間參數(shù)可設(shè)置。（3）控制燈切換原則：紅燈倒計時結(jié)束切換為綠燈，綠燈倒計時結(jié)束切換為紅燈，某一時刻只能有一個方向為綠燈。狀態(tài)指示燈切換和數(shù)碼管上時間同步切換。（4）提供具體的修改參數(shù)方法，便于用戶操作。（5）為簡化設(shè)計，不考慮轉(zhuǎn)向、行人通道。2高級要求（1）用紅、綠、黃燈指示通行狀態(tài)。（2）紅、綠燈時間參數(shù)可設(shè)置，在斷電情況下不丟失。（3）控制燈切換原則：同一時刻一個方向的紅燈顯示時間比另外一個方向綠燈顯示多3秒鐘，綠燈結(jié)束黃燈閃爍2秒，然后變紅燈，紅燈結(jié)束后變綠燈。（4）修改參數(shù)期間各個方向都黃燈閃亮，指示車輛減速慢行。（5）提供具體的修改參數(shù)方法，便于用戶操作。（

25、6）為簡化設(shè)計，不考慮轉(zhuǎn)向、行人通道。二、系統(tǒng)控制方案分析精品.1控制方案（以高級要求為例，基本要求參照高級要求適當(dāng)刪減）通過分析控制系統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)中需要以下功能電路：單片機(jī)最小系統(tǒng)（核心）、顯示電路（led指示燈和數(shù)碼管）、鍵盤接口和存儲器電路。系統(tǒng)如右圖所示。2單片機(jī)資源分配1）顯示電路。本例中用普通的led數(shù)碼管作為時間顯示器件，led二極管作為作為交通控制的指示燈（實(shí)際交通燈中都是高亮度的二極管點(diǎn)陣構(gòu)成，和本例的區(qū)別僅是驅(qū)動電路，控制的過程是一致的）。共需要8個數(shù)碼管，12個二極管（紅、綠、黃各4個），由于相對方向碼管顯示的時間和二極管的狀態(tài)是一致的，可以用同一個驅(qū)動電路控制，所

26、以只需要設(shè)計4個數(shù)碼管和6個二極管的控制電路。6個led二極管用p1口的六位控制，4個led數(shù)碼管的段用p0控制，位用p2口的4位控制。（用共陽型的數(shù)碼管）2）鍵盤電路。系統(tǒng)操作的內(nèi)容不多，僅修改紅綠燈參數(shù)，鍵的數(shù)量要求不多，可以采用34個鍵的獨(dú)立式鍵盤接口電路，采用中斷控制掃描方式，鍵輸入口線用p2的其它幾位。按鍵功能和數(shù)碼管的顯示配合起來使用，在正常指揮交通時數(shù)碼管上顯示紅、綠剩余時間，在修改參數(shù)時分別用來顯示某一方向的紅綠燈參數(shù)（只要設(shè)置一個方向的參數(shù)即可，兩個方向參數(shù)之間有內(nèi)在聯(lián)系，知道一個方向的參數(shù)可以計算出另一方向的參數(shù)，參數(shù)間相互關(guān)系學(xué)生可以根據(jù)要求中的紅綠燈變化規(guī)律推導(dǎo)）鍵的功

27、能定義如下：第一個鍵：從指揮交通狀態(tài)進(jìn)入?yún)?shù)修改狀態(tài)，并調(diào)出系統(tǒng)原來的參數(shù)，前面2個數(shù)碼管顯示南北方向紅燈時間，后兩個顯示南北方向綠燈時間，以備修改，修改時有一個數(shù)碼管閃爍，表示該位顯示的數(shù)可以修改。第二個鍵：（在指揮交通狀態(tài)該鍵不起作用，后面兩個鍵也是這樣）加1鍵，使閃爍的數(shù)碼管加1，并在09之間變化。第三個鍵：移位鍵，使4個數(shù)碼管閃爍狀態(tài)依次循環(huán)切換，和第二個鍵配合可以修改四個數(shù)碼管上的數(shù)據(jù)，達(dá)到修改參數(shù)的目的。第四個鍵：運(yùn)行鍵，保存設(shè)置的參數(shù)，并按照修改的參數(shù)進(jìn)入指揮交通狀態(tài)。3）電源。上述電路可以和單片機(jī)共用5v電源即可。4）一個定時器用于產(chǎn)生秒的倒計時，另一個用于在修改參數(shù)狀態(tài)控制數(shù)

28、碼管的閃爍。（鼓勵學(xué)生自主提出設(shè)計方案或不同的解題思路，鼓勵創(chuàng)新）精品.單片機(jī)課程設(shè)計的報告要求:一、要有封面、正文兩部分，裝訂成冊二、正文內(nèi)容1課題2實(shí)訓(xùn)目的3實(shí)訓(xùn)任務(wù)（設(shè)計要求）4硬件設(shè)計方案： （1）交通控制燈原理框圖和原理圖 （2）交通控制燈各單元電路進(jìn)行原理闡述5軟件設(shè)計： （1）交通燈的設(shè)計調(diào)試過程（分步進(jìn)行，遇到問題和解決方法） （2）交通燈功能程序框圖和總的交通燈源程序6收獲體會精品.第四講 顯示電路1顯示電路設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的顯示電路一般有三種形式的顯示電路：led指示燈、led數(shù)碼管、lcd（液晶）。（1）led指示燈一般被用來表示系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，數(shù)量不多可以單片機(jī)的i/

29、o直接控制。led指示燈發(fā)光的條件是兩端加正向電壓1.8v左右，流過電流大于4毫安，小于10毫安，單片機(jī)系統(tǒng)的工作電壓一般都是5v，不能直接用來驅(qū)動，要在led回路中串接限流電阻，如下圖所示：360+5v單片機(jī)口驅(qū)動可以用高電平或者低電平，電路分別如下（以at89c51為例）：+5vat89c51360圖b 低電平驅(qū)動at89c51360+5v圖a 高電平驅(qū)動高電平驅(qū)動由于單片機(jī)i/o輸出拉電流較小，不足以驅(qū)動led，需要接一個上拉電阻。一般情況采用低電平驅(qū)動，如圖b所示。led指示燈的程序控制很簡單，用內(nèi)部ram操作指令對口操作。（略）如果系統(tǒng)需要的狀態(tài)指示燈非常多，就不能直接用i/o驅(qū)動了

30、，需要將led指示燈設(shè)計成led數(shù)碼管形式來控制，后面介紹。led流水燈電路原理390+5v8.2krstvcc+5v+5v+5v40 31 89s511 8 9 181920ea10f6mhz20p圖 15流水燈電路原理圖如圖所示。用p1口的8位分別驅(qū)動一個發(fā)光二極管，從圖上可見，某位口上輸出0（低電平）對應(yīng)的發(fā)光二極管就亮，反之某位口上輸出1（高電平）對應(yīng)的發(fā)光二極管就熄滅。我們可以根據(jù)自己的思路設(shè)計燈亮滅次序從而形成不同的樣式的流水燈。其余電路就是我們常講的最小系統(tǒng)，實(shí)驗箱已設(shè)計連接好。精品.示例程序如下：（小燈依次亮滅程序。學(xué)生應(yīng)編寫自己的程序。） org 0000h ；匯編程序開頭

31、ljmp setup ；跳過中斷入口地址區(qū) org 0030hsetup： clr p1.0 ；點(diǎn)亮第一個小燈 lcall delay ；調(diào)用延時子程序 setb p1.0 ；熄滅第一個小燈（下同） clr p1.1 lcall delay setb p1.1 clr p1.7 lcall delay setb p1.7 ljmp setup ；所有燈依次亮滅后回到第一個燈delay： mov r7，#80h ；延時子程序del： mov r6，#0ffhdel1： dj nz r6，del1 djnz r7，del ret end ；匯編程序結(jié)束這是一個簡單的順序程序，下面設(shè)計的是循環(huán)程序。

32、 org 0000h ；匯編程序開頭 ljmp setup ；跳過中斷入口地址區(qū) org 0030hsetup： mov a，#0feh ；a中賦初值（第一個燈亮，其余不亮信息）aa： mov p1，a ；a中信息送給p1口，驅(qū)動對應(yīng)的燈亮 lcall delay ；調(diào)用延時子程序 rl a ；a中信息循環(huán)轉(zhuǎn)移一次，改變了信息 ljmp aa ；將a中改變后的信息再從p1口輸出delay： mov r7，#80h ；延時子程序del： mov r6，#0ffhdel1： dj nz r6，del1 djnz r7，del精品. ret end ；匯編程序結(jié)束（2）led數(shù)碼管在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中

33、經(jīng)常采用，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：引腳共陽型共陰型a、b、c、d、e、f、g、h 8個引腳為數(shù)碼管的段引腳，其余兩個引腳內(nèi)部是相通的，為數(shù)碼管的位引腳，led數(shù)碼管內(nèi)部是由8個led二極管，根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同分為共陽型和共陰型。從數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)上看需要在其位和段加上適當(dāng)?shù)男盘?，使二極管兩端有正向電壓，流過的電流達(dá)到4毫安以上。數(shù)碼管的顯示電路分為靜態(tài)顯示電路和動態(tài)顯示電路，靜態(tài)顯示電路控制的方式與led發(fā)光類似，用一個8位的i/o口作為段控制信號，將公共端接地或電源即可，在實(shí)際應(yīng)用中比較少，略去不講。常用的是動態(tài)顯示方式，如下圖所示：精品.將所有數(shù)碼管相同的段連接在一起用一個8位的i/o口去控制，每個

34、數(shù)碼管的公共端用一位的i/o口控制開關(guān)使其接地或電源，如下圖為共陽型數(shù)碼管的動態(tài)顯示電路。9012p0.7p0.0p2.7p2.410kadp p0最小系統(tǒng) p2+5v+5v3601.5k數(shù)碼管1234comp0口作為數(shù)碼管段控制口，p2.4p2.7為位控制口，控制三極管導(dǎo)通使公共端接到電源，控制三極管截止關(guān)斷。數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的工作原理是：循環(huán)顯示，動態(tài)掃描，視覺暫留。利用人眼的視覺暫留特性，在某一時刻只控制一個數(shù)碼管顯示，保留很短時間，再控制另一數(shù)碼管顯示，依次顯示，到最后一個再返回到第一個，如此反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)掃描的速度達(dá)到一定值時，人眼就感覺不到數(shù)碼管熄滅，看到所有數(shù)碼管都穩(wěn)定顯示。一個

35、有實(shí)際意義的數(shù)碼管動態(tài)掃描程序，匯編語言編寫需要用到查表指令，設(shè)計查表程序。數(shù)碼管動態(tài)顯示電路檢查硬件檢查主要檢查位和段的控制電路，取下單片機(jī)芯片，上電，將兩根連接線與地線相連，其中一根接到p2口的某個位控制引腳，另一根依次碰觸p0口的某一位，如果硬件正確，則對應(yīng)數(shù)碼管的段亮，否則檢查對應(yīng)的段或位。三、查表程序設(shè)計數(shù)碼管的動態(tài)掃描程序是單片機(jī)應(yīng)用中最重要的程序之一，是進(jìn)一步應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。數(shù)碼管的動態(tài)掃描程序都是用查表程序設(shè)計的，包括lcd（液晶）也是用查表程序設(shè)計的。首先要命名一個標(biāo)號，用db偽指令定義表格，編寫系統(tǒng)所要顯示的所有數(shù)字和字符的字段碼，并按順序存放（如下面程序09的編碼）。表

36、格在程序結(jié)構(gòu)中的位置一般放在查表程序的后面，在子程序區(qū)，注意不能放在某個子程序的內(nèi)部，需放在兩個子程序之間。查表指令有兩條：精品.movc a， a+dptrmovc a， a+pc指令的具體功能請查閱課本。一般情況下用前一條指令，只有在系統(tǒng)有外部擴(kuò)展并行數(shù)據(jù)存儲器或擴(kuò)展外部并行口使用movx指令來操作時，才使用第二條指令，使用該指令時表格位置與查表指令間的距離有限制，不能超過256個字節(jié)。以第一條指令說明查表程序設(shè)計的步驟。分為三步：第一步：將表格的首地址送給數(shù)據(jù)指針dptr；第二步：將要查找的項（顯示內(nèi)容的字段碼）與表格首地址的間隔數(shù)送給累加器a；第三步：執(zhí)行指令movc a， a+dpt

37、r；則累加器中就是要顯示內(nèi)容的字段碼，將其送段控制口即可。編寫顯示程序時一般都為每個數(shù)碼管設(shè)置一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，顯示緩沖區(qū)存放的是顯示內(nèi)容的字段碼在表格中的位置。參考程序如下： org 0000h ；匯編程序開頭 ljmp setup ；跳過中斷入口地址區(qū) org 0030hsetup： mov 70h，#0 ；顯示緩沖區(qū)賦初值 mov 71h，#1 ； mov 72h，#2 ； mov 73h，#3 ； main： lcall dis ；調(diào)用顯示子程序 ljmp maindis： ；顯示子程序mov dptr，#tab ；表格首地址送給數(shù)據(jù)指針dptr mov a，70h ；第一個顯示的數(shù)送a

38、 movc a，a+dptr ；查表得顯示內(nèi)容的字段碼 mov p0，a ；字段碼從p0口輸出 clr p2.4 ；開通第一個數(shù)碼管的位，顯示相應(yīng)信息 lcall del ；調(diào)用延時子程序 setb p2.4 ；關(guān)閉第一個數(shù)碼管的位，以下依次類推 ； mov a，73h ；第略個顯示的數(shù)送a movc a，a+dptr ；查表得顯示內(nèi)容的字段碼 mov p0，a ；字段碼從p0口輸出精品. clr p2.7 ；開通第略個數(shù)碼管的位，顯示相應(yīng)信息 lcall del ；調(diào)用延時子程序 setb p2.7 ；關(guān)閉第略個數(shù)碼管的位 ret ；顯示子程序結(jié)束tab： db 0c0h，0f9h，0a4h

39、，0b0h，99h，92h，82h，0f8h，80h，90h ；共陽型數(shù)碼管09字段碼del： mov r7，#80h ；延時子程序 djnz r7，$ ；$在轉(zhuǎn)移指令中表示轉(zhuǎn)移到該指令本身 ret end ；匯編程序結(jié)束前面曾提到有許多l(xiāng)ed狀態(tài)指示時可以設(shè)計成數(shù)碼管的電路形式，實(shí)際上就是把led狀態(tài)指示燈人為設(shè)計成數(shù)碼管的形式，用數(shù)碼管的動態(tài)顯示方式來控制數(shù)碼管的筆畫，如上圖虛線框內(nèi)，只要將二極管不相連的管腳分別連到數(shù)碼管的段上，在用一個位控制公共端，和前面的電路構(gòu)成有5個數(shù)碼管的動態(tài)顯示電路，編寫程序（最后數(shù)碼管不需查表，直接輸出控制即可）。（3）lcd顯示電路要求高的場合可以采用lcd

40、液晶顯示器，lcd液晶顯示器有數(shù)碼型和字符型，顯示器一般自帶驅(qū)動模塊，使用者按照驅(qū)動接口要求用單片機(jī)的i/o口去控制。批量大的產(chǎn)品可以定做。第五講 鍵盤接口電路鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最基礎(chǔ)的電路之一，用于人和單片機(jī)系統(tǒng)的對話，通過鍵的操作控制系統(tǒng)的執(zhí)行或獲取系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等，一般是和顯示電路一起構(gòu)成完整的人機(jī)交互系統(tǒng)。單片機(jī)常用的鍵盤接口電路有兩類：行列式鍵盤和獨(dú)立式按鍵。由于按鍵的操作都是通過機(jī)械的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，存在著抖動現(xiàn)象，影響按鍵操作，因此鍵盤電路都需要有消抖動的措施，消抖動方法有：硬件消抖動和軟件消抖動。硬件主要采用濾波電路、單穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路等。軟件主要采用軟件延時。鍵盤程序設(shè)計一般

41、有三種控制掃描方法：第一，程序控制掃描。就是將鍵盤程序作為主程序的一部分，在程序運(yùn)行時循環(huán)檢測。程序結(jié)構(gòu)思路簡單易理解，存在著兩個缺陷，一是不能及時響應(yīng)鍵的操作，因為只有在程序執(zhí)行到鍵盤程序時按鍵才會被響應(yīng)。在沒有按鍵操作時也執(zhí)行鍵盤掃描程序，浪費(fèi)cpu時間。但這種響應(yīng)的及時性和浪費(fèi)時間也是相對的。對一般的應(yīng)用沒有多大影響。第二，定時控制掃描。用定時器控制掃描的周期，每隔一段時間檢測一次鍵盤，同樣存在著響應(yīng)的及時性和浪費(fèi)cpu時間，并且占用了一個定時器，一般很少采用。第三，中斷控制掃描。在硬件上將所有的按鍵操作都轉(zhuǎn)換成外部中斷的請求信號，然后在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行鍵盤程序?？朔似渌麅煞N方法的缺

42、陷，但要占用一個外部中斷資源。在具體應(yīng)用中采用那種控制方式可以根據(jù)系統(tǒng)對鍵盤的綜合要求確定。精品.獨(dú)立式按鍵接口電路在按鍵需要不多的系統(tǒng)一般設(shè)計獨(dú)立式按鍵接口電路作為系統(tǒng)的鍵盤電路。電路結(jié)構(gòu)簡單，如下圖所示：s1s40.1p3.2最小系統(tǒng)+5v+5v10k15k沒有鍵按下時，4個端口都被上拉到高電平，有鍵按下時，對應(yīng)的端口被拉為低電平，這樣鍵的動作被轉(zhuǎn)換成電平的變化，通過檢測4個輸入端口電平的變化就可確定哪個鍵按下。本電路還通過二極管與門電路將按鍵轉(zhuǎn)變成中斷請求信號，加到p3.2外部中斷0，用電容濾波消抖動。程序設(shè)計按編寫外中斷應(yīng)用程序的步驟：初始化、入口地址、服務(wù)程序。按鍵個數(shù)根據(jù)實(shí)際情況配

43、置，也可以將每個按鍵功能復(fù)用，減少鍵的數(shù)量，但程序結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜?？梢跃C合考慮。程序結(jié)構(gòu)如下：org 0000hljmp setuporg 0003h ；外部中斷0入口地址ljmp inex0p ；轉(zhuǎn)中斷0服務(wù)程序org 0030hsetup：setb it0 ；設(shè)置中斷0為邊沿觸發(fā)方式setb ex0 ；開中斷0允許位setb ea ；開總的允許位main： ；主程序精品.lcall dis ；調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序ljmp maindis： ；數(shù)碼管顯示子程序retdelay： ；數(shù)碼管顯示子程序的延時子程序retinex0p：；中斷0的服務(wù)程序setb p2.0jnb p2.0，key1

44、；第一個鍵按下轉(zhuǎn)執(zhí)行其功能setb p2.1jnb p2.1，key2 ；第二個鍵按下轉(zhuǎn)執(zhí)行其功能setb p2.2jnb p2.2，key3 ；第三個鍵按下轉(zhuǎn)執(zhí)行其功能setb p2.3jnb p2.3，key4 ；第四個鍵按下轉(zhuǎn)執(zhí)行其功能retikey1： ；第一個鍵功能程序retikey2： ；第二個鍵功能程序retikey3： ；第三個鍵功能程序retikey4： ；第四個鍵功能程序retiend四、鍵盤電路檢查接通電源，用萬用表測量p2.0p2.3引腳電平，沒有鍵按下時，4個端口都是高電平，當(dāng)某一鍵按下時，對應(yīng)端口電平由高到低變化，說明該按鍵連接正確，否則不正確，檢查電路，修改后再試

45、。另外每次按鍵檢測p2.0p2.3的同時，檢測p3.2引腳電平，也應(yīng)有相同的變化，說明與門電路也正確，就可以編寫程序來實(shí)現(xiàn)設(shè)想的功能。2）鍵盤電路。系統(tǒng)操作的內(nèi)容不多，僅修改紅綠燈參數(shù)，鍵的數(shù)量要求不多，可以采用34個鍵的獨(dú)立式鍵盤接口電路，采用中斷控制掃描方式，鍵輸入口線用p2的其它幾位。按鍵功能和數(shù)碼管的顯示配合起來使用，在正常指揮交通時數(shù)碼管上顯示紅、綠、黃燈剩余時間，在修改參數(shù)時分別用來顯示某一方向的紅綠燈參數(shù)（只要設(shè)置一個方向的參數(shù)即可，兩個方向參數(shù)之間有內(nèi)在聯(lián)系，知道一個方向的參數(shù)可以計算出另一方向的參數(shù)，參數(shù)間相互關(guān)系學(xué)生可以根據(jù)要求中的紅綠燈變化規(guī)律推導(dǎo)）精品.鍵的功能定義如下

46、：第一個鍵：從指揮交通狀態(tài)進(jìn)入?yún)?shù)修改狀態(tài)，并調(diào)出系統(tǒng)原來的參數(shù)，前面2個數(shù)碼管顯示南北方向紅燈時間，后兩個顯示南北方向綠燈時間，以備修改，修改時有一個數(shù)碼管閃爍，表示該位顯示的數(shù)可以修改。第二個鍵：（在指揮交通狀態(tài)該鍵不起作用，后面兩個鍵也是這樣）加1鍵，使閃爍的數(shù)碼管加1，并在09之間變化。第三個鍵：移位鍵，使4個數(shù)碼管閃爍狀態(tài)依次循環(huán)切換，和第二個鍵配合可以修改四個數(shù)碼管上的數(shù)據(jù)，達(dá)到修改參數(shù)的目的。第四個鍵：運(yùn)行鍵，保存設(shè)置的參數(shù)，并按照修改的參數(shù)進(jìn)入指揮交通狀態(tài)。第六講 定時器應(yīng)用定時器應(yīng)用一般分為三部分，提供定時器的中斷入口地址（如果用定時器中斷）、定時器的初始化、定時器的中斷服務(wù)程序，本次實(shí)驗用其產(chǎn)生秒計時?？梢杂脙蓚€定時器中的一個。（假設(shè)用t0）1定時器的中斷入口地址t0：000bh t1：001bh2定時器的初始化定時器初始化包括：定時器工作方式選擇、賦定時初值、啟動定時器、開通相應(yīng)的中斷等。定時器的工作方式通過定時器方式寄存器tcom來設(shè)置，其字節(jié)地址為89h，不可位尋址。低4位用于t0，高4位用于t1。d7d6d5d4d3d2d1d0gatec/tm1m0gatec/tm1m0（1）m1m0工作方式選擇m1m0 工作方式 功能