单片机原理实验指导书(5)

2.1 实验五定时/计数器实验

一、实验目的

加深对MCS-51单片机定时/计数器基础知识的理解。

二、实验设备

Keil C单片机程序开发软件。

Proteus仿真软件

DP51-PROC单片机综合实验仪。

DT-2003数字万用表。

三、实验内容和步骤

内容：

利用定时/计数器测量电动机的转速。

实验程序：

使用T1作为定时器（定时时间为50毫秒），T0作为计数器（计数由电机测速电路产生的脉冲个数，每转4个脉冲），每1秒时间后，读出T0的值（读出后须将T0清0），将该值（速度值*4）显示到LCM显示器上（显示子程序/函数由实验库文件提供）。

本次实验程序需要使用实验库文件（LCMDRV_12864.LIB）。该库中的子程序/函数占用单片机片内RAM中地址为18H~20H的单元，因此实验程序不能使用这些单元。

如果用汇编编写实验程序，必须先用$INCLUDE (LCMDRV_12864.INC )指令加载实验库头文件，表2.5说明了LCMDRV_12864.LIB中子程序的功能和在汇编语言编程时的调用方法。

如果用C51编写实验程序，必须先用#include "LCMDRV_12864.h"指令加载实验库头文件，库函数的使用详见LCMDRV_12864.h中的说明）。

设计思路：

①主程序在完成对T0和T1的设置后，可进入死循环（等待中断请求）。

②在T1的中断服务程序中需要使用一存储单元对T1的中断次数进行计数，当计

数次数达20次时，意味着定时1秒时间到（此后需要重置存储单元的内容，以

便进行下1秒定时）。

③为便于理解，速度值在显示前应进行BCD转换（库文件自动完成转换）。

表2.5 LCMDRV_12864.LIB的子程序说明

设计参考：

①主程序需要设置的控制位如下：

ET0和ET1 中断允许控制0=屏蔽1=允许

PT0和PT1 中断优先级级别控制0=低级1=高级

在同级别（PT0=PT1）时T0的优先级高于T1 EA 中断允许总控制0=屏蔽1=允许

TR0和TR1 定时/计数器运行控制0=停止1=允许

②定时/计数器工作方式控制寄存器（TMOD）：

GATE 门控位0=由TR X控制定时/计数器运行

1=TR X和INT X信号共同控制

（X = 0或1）

C/T 定时/计数方式选择

0=定时 1=计数

M1M0 工作方式选择

00=13位定时/计数器工作方式 01=16位定时/计数器工作方式 10=常数自动装入的8位定时/计数

器工作方式

11=两个8位定时/计数器工作方式

（仅适用于T0）

③ 中断服务程序的入口地址：

000BH 定时/计数器0 001BH 定时/计数器1

预习：

1） 编写好实验程序。

2） 根据编写的程序和实验步骤的要求制定调试仿真的操作方案。

实验单元电路：

1） 电机测速电路。

电机测速电路使用光电检测传感器，通过联接在电机转轴上的光码盘，将电机的转动变换成脉冲序列（每转4个脉冲）。如图2.9。

2） 电机驱动电路

当ZDJ_A 为高电平，ZDJ_B 为低电平时，电机正转；反之，则电机反转。如果两端电平相同，则电机不转。

图2.9 电机测速电路原理图

图2.10 直流电机驱动电路原理图

3） 显示器电路

步骤：

1） 在S : \ STUDY \ Kiel 文件夹中新建Ex05文件夹（该文件夹用于保存本次实验的

所有内容），通过网上邻居将服务器上本次实验共享文件夹下的所有文件拷贝到S : \ STUDY \ Kiel \ Ex05文件夹中。 2） 在Keil C 中创建一个新工程，新工程保存为S : \ STUDY \ Kiel \ Ex05\Ex05. uv2，

然后选择单片机型号为Generic 中的8051。 3） 设置工程选项，将工程选项设置如下：

Target 页夹： Xtal= 12 MHz Output 页夹： Create HEX File

Debug 页夹：

根据步骤的需要正确设定（参见实验1中步骤5、6、7） BL51 Locate 页夹：

取消Use Memory Layout from Target Dialog 设置Code Range 属性为0x40-0xFFF 设置Bit 属性的Base 为0x08 设置Data 属性的Base 为0x30

如用C51编程，才需设置此页夹。

4） 将LCMDRV_12864.LIB 加入到工程中。操作方法与把实验源程序文件加入到工

程的方法相同，只不过此时文件类型应选择“Libray file ”。如果使用C51编写源程序，还需要将STARTUP .A51加入到工程中(文件类型选择“Asm Source file ”)。然后，创建新文件并输入编写的实验程序，将其保存在与工程相同的文件夹中（文件名为Ex05. ASM 或Ex05. C ），最后将实验源程序文件加入到工程中并通过编译。 5） 按预习制定的调试方案利用Keil 自身的软件仿真功能调试程序，确认实验程序

能够运行（操作方法参见实验1中步骤5，此步骤建议在预习时完成）。

图2.11 LCM 电路原理图

P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7

6）利用Proteus调试程序，确认实验程序能够实现功能（操作方法参见实验1中步骤6，此步骤建议在预习时完成）。

7）利用实验仪运行程序，观察真实环境的工作现象。

①检查实验仪与计算机之间的通信线连接，然后打开实验仪电源。

②测试实验仪中涉及本次实验的电路是否完好。

I．测试显示电路完好。

图2.12 LCM连接线路

操作方法：

i.关闭实验仪电源，按图2.12连接电路后重新打开实验仪电源。

ii.双击S: \ STUDY \ Kiel \ Ex05 \ Test5 \ Test5_0.Uv2文件。

iii.在新窗口中进入调试，然后连续运行程序。

iv.在实验仪上观察LCM显示器是否显示字符串“Welcom”。如果能够显示，说明显示器及其电路连线是正确的；如果不能显示，立即关闭实验仪电源，

然后仔细检查连线是否与图2.12完全相同，在确认连线和操作正确后向

教师示意。

v.测试完成后退出调试，然后关闭这个用于测试的Keil窗口。

vi.连接线路保留（在后面将会使用）。

II．测试电机驱动及其测速电路完好。

图2.13 电机测速连接线路

操作方法：

i.关闭实验仪电源，将D1区的SW2开关拨到下方，按图2.13连接电路后

重新打开实验仪电源。

ii.双击S: \ STUDY \ Kiel \ Ex05 \ Test5 \ Test5_1.Uv2文件。

iii.在新窗口中进入调试，然后连续运行程序。

iv.用手拨动B10区电机的转盘（至少半圈），观察C2区逻辑笔状态是否有变化，同时观察LCM显示器的数字显示情况（显示刷新周期为1秒，数值

为转速脉冲信号的累加计数），如果没有观察到数字变化，在确认连线和

操作正确后向教师示意。

v.将D1区的SW2开关拨到上方，观察电机是否转动，如果不转，立即关闭实验仪电源，在确认连线和操作正确后向教师示意。

vi.测试完成后退出调试，然后关闭这个用于测试的Keil窗口。

vii.将D1区的SW2开关重新拨到下方。

③将万用表设置成测量频率的状态，黑表笔插入C1区的GND插孔，红表笔

插入连在B10区DCM_SPEED信号的导线的插孔中。

④运行实验程序（操作方法参见实验1中步骤7）。将D1区的SW2开关拨到

上方，记录几组由实验程序测得的数据和用万用表测得的数据（可用手指轻

轻接触电机转盘的边缘，利用摩擦改变电机的转速），将它们填入表2.6。

表2.6 实验数据表

四、实验报告要求

1、工整书写实验程序并画出其流程图。

2、根据实验记录计算表2.6中的偏差，分析其规律，解释产生的原因。

五、参考

实验程序架构：

$INCLUDE(LCMDRV_12864.INC) ;包含库程序定义

;资源定义**************************************

;位变量********************************

REFRESHDISP EQU 08H ;刷新显示标志

;字节变量******************************

SPEED_CNTH EQU 30H ;速度脉冲计数高8位

SPEED_CNTL EQU 31H ;速度脉冲计数低8位

SECOND_CNT EQU 32H ;秒计数

V AR_END EQU 32H ;最后一个字节变量的位置，

;应根据实际需要修改

;堆栈定义******************************

STACK_INI EQU V AR_END+1 ;须保证足够的空间

;程序******************************************

ORG 0000H ;复位入口

LJMP RESET

ORG 0003H ;外部中断0 服务程序入口

RETI

ORG 000BH ;定时器/计数器0 溢出中断服务程序入口

RETI

ORG 0013H ;外部中断1 服务程序入口

RETI

ORG 001BH ;定时器/计数器1 溢出中断服务程序入口

LJMP INT_T1

ORG 0023H ;串行口中断服务程序入口

RETI

ORG 040H ;复位处理程序

RESET: MOV SP,#STACK_INI ;设置栈底指针

;初始化外部设备********************************

MOV R7,#00H ;初始化显示器(不显示光标)

LCALL _LCM_Init

;中断设置******************************

;此处添加设置中断许可和优先的指令(ET1, PT1)

;定时/计数设置*************************

;此处添加设置定时/计数器的指令(TMOD, THx, TLx)

;初始化变量****************************

;如果定义了变量, 此处添加对变量的初始化指令

CLR REFRESHDISP ;清刷新显示标志

MOV SECOND_CNT,#20

;启动内部定时**************************

;此处添加启动定时/计数的指令(TRx)

;开中断********************************

SETB EA

;主程序****************************************

MAIN: JNB REFRESHDISP,$ ;判断是否需要刷新显示

CLR REFRESHDISP ;清刷新显示标志

MOV R7,#01H ;从第2行第8列开始显示速度值(5位数值)

MOV R5,#07H

MOV R2,SPEED_CNTH

MOV R3,SPEED_CNTL

CALL _LCM_DispUIntXY

SJMP MAIN

;内部定时中断服务程序**************************

INT_T1:

;此处添加重置定时常数的指令

;此处添加保护现场内容的指令(如果有的话)

;此处添加判断一秒钟时间到的指令, 如果没到时间则跳转恢复现场,

;否则执行下面的指令。

;此处添加重置秒计数单元的指令

MOV SPEED_CNTL, TL0 ;记录速度检测计数(供主程序显示用)

MOV SPEED_CNTH, TH0

MOV TL0, #00 ;速度检测计数归零

MOV TH0, #00

SETB REFRESHDISP ;设置刷新显示标志(控制主程序刷新显示)

;此处添加恢复现场内容的指令(如果有的话)

RETI

;程序结束**************************************

END