单片机课程设计——单片机定时器实验

课程设计

课题名称：

学生姓名：

学生学号：

院（系）：

年级专业：

指导教师：

二〇一二年六月

（一）课程设计的目的

（1）检验对所学知识的掌握程度和灵活运用情况。

（2）检验对具体问题的分析能力和解决问题的能力。

（3）锻炼实际设计能力，为毕业设计打基础。

（4）加强对单片机在应用设计中的感性认识。

（二）课程设计的内容和要求

（1）实验要求：

由8031内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。P1口的P1.0——P1.7分别接8个发光二极管。要求编写程序模拟一时序控制装置。开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟八个二极管全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3亮，然后L2，L4亮······一直循环下去。

（2）实验目的：

1）学习8031内部计数器的使用和编程方法。

2）掌握中断处理程序的编程方法。

（3）设计要求：

1）实验电路及连接。

2）实验程序设计框图及程序清单。

3）验证实验可靠性。

主要芯片简介

8031单片机简介

（一）8031单片机的引脚

（1）主电源引脚Vss和Vcc

1）Vss接地

2）Vcc正常操作时为+5伏电源

（2）外接晶振引脚XTAL1和XTAL2

1）XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。

2）XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。

（3）控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/ ，和/Vpp

1）RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位，在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。

2）ALE/ 正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（功能）

3）外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八LSTTL输入。

4）/Vpp 、/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当/Vpp为高电平时，访问内部程序存储器，当/Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21伏EPROM编程电源（Vpp）。

（二）8031单片机的定时器和中断

8031 片内有两个１６位定时/计数器（增量式计数）

（１）工作方式（方式０、方式１、方式２、方式３）

方式１（１６位定时/计数）

（２）控制寄存器

1）定时/计数器方式控制寄存器：TMOD

2）定时/计数器控制寄存器：TCON

TF1,TF0: 定时/计数器中断请求标志，１：有请求；０：无请求

TR1,TR0: 定时/计数器运行控制位，１：打开；０：关断

IE1,IE0: 外部中断INT1,INT0 中断请求标志，１：有请求；０：无请求

IT1,IT0: 外部中断INT1,INT0 触发方式，１：下降沿触发；０：低电平触发

（3）中断系统

５个中断源：

INT0：外部中断０

INT1：外部中断１

T0：定时/计数器０中断

T1：定时/计数器１中断

TI/RI：串行Ｉ/Ｏ中断

1）中断允许寄存器：IE（１：允许；０：不允许）

2）TF1：定时器T1 溢出中断请求。当定时器T1 产生溢出时，定时器T1中断请求标志位（TCON.7）置位（由硬件自动执行），请求中断处理。

3）中断处理过程

包含：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段.。

①中断请求：中断源将相应请求中断的标志位置“1”，表示发出请求，并由CPU 查询。

②中断响应：在一条指令的最后一个周期按优先级顺序查询中断标志，为“1”并满足响应

条件时响应。

③中断服务：根据入口地址转中断服务程序，保护现场、执行中断主体、恢复现场。

④中断返回：中断服务完后，计算机返回原来的断点位置，继续执行原来的程序。

74LS373简介

373为三态输出的八 D 透明锁存器，输出端 O0~O7 可直接与总线相连。

当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时，Q0～Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善

400mV。

引出端符号：

D0～D7 数据输入端

OE 三态允许控制端（低电平有效）

LE 锁存允许端

Q0～Q7 输出端

真值表：

2716简介

2716是一种2K×8的EPROM存储器芯片，双列直插式封装，24个引脚，其最基本的存储单元，就是采用如上所述的带有浮动栅的MOS管。

（一）芯片的内部结构

Intel 2716存储器芯片的内部结构框图如图4-13(b)所示，其主要组成部分包括：

A

1A 2A 3A 4A 5A 6A 7O 1O 2

O 0A 0地

V C C A 8A 9V P P

OE A 10CE O 7O 6O 5O 4O 3

V C C

O E

O E 地址输入

~ 数据输出A 0A 1012345678910111213

1415161718192021222324

? 存储阵列；Intel2716存储器芯片的存储阵列由2K ×8个带有浮动栅的MOS 管构成，共可保存2K ×8位二进制信息；

? X 译码器：又称为行译码器，可对7位行地址进行译码； ? Y 译码器：又称为列译码器，可对4位列地址进行译码； ? 输出允许、片选和编程逻辑：实现片选及控制信息的读/写； ? 数据输出缓冲器：实现对输出数据的缓冲。 （二）芯片的外部结构：

Intel2716具有24个引脚，其引脚分配如图4-13(a)所示，各引脚的功能如下： ? A l0~A 0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的2K 个存储单元； ? O 7~O 0： 双向数据信号输入输出引脚；

? CE ：片选信号输入引脚，低电平有效，只有当该引脚转入低电平时，才能对相应的芯片进行操作；

? OE ：数据输出允许控制信号引脚，输入，低电平有效，用以允许数据输出； ? Vcc ：+5v 电源，用于在线的读操作；

? VPP ：+25v 电源，用于在专用装置上进行写操作； ? GND ：地。

（三）Intel2716的工作方式与操作时序 （1） 读方式

这是Intel2716连接在微机系统中的主要工作方式。在读操作时，片选信号CE 应为低电平，输出允许控制信号OE 也为低电平其时序波形如图4-14所示。

读周期由地址有效开始，经时间tACC 后，所选中单元的内容就可由存储阵列中读出，但能否送至外部的数据总线，还取决于片选信号CE 和输出允许信号OE 。时序中规定，必须从CE 有效经过t cs 时间以及从OE 有效经过时间t OE ，芯片的输出三态门才能完全打开，数据才能送到数据总线。

上述时序图中参数的具体值，请参考有关的技术手册。

除了读方式外，2716还有如下工作方式：

（2）禁止方式； （3）备用方式； （4）写入方式； （5）校核方式；

图4-14 Intel2716读时序波形 （6）编程。

设计步骤

（一）原理

以2716为8031程序存储，用P1控制LED 灯。 （二）实验电路图及连接

（三）实验程序设计框图及程序清单

地址

高阻

有效输出

CE OE

（1）实验程序设计框图如下：

（2）实验源程序如下：

#include

unsigned char shijian=0;

unsigned char time=0;

main()

{

EA=1; //开总中断

TMOD=0x10; //设置定时器1工作方式为1 TL1=15535%256; //对定时器1低8位赋值

TH1=15535/256; //对定时器1高8位赋值

ET1=1; //开定时器1中断

TR1=1; //启动定时器1

while(1)

{

switch(shijian)

{

case 0:P1=0xfa;break; //第1秒点亮L1，L3

case 1:P1=0xf5;break; //第2秒点亮L2，L4

case 2:P1=0xaf;break; //第3秒点亮L5，L7

case 3:P1=0x5f;break; //第4秒点亮L6，L8

case 4:P1=0xaa;break; //第5秒点亮L1，L3，L5，L7

case 5:P1=0x55;break; //第6秒点亮L2，L4，L6，L8 case 6:P1=0x00;break; //第7秒8个灯全点亮

case 7:P1=0xff;break; //第8秒8个灯全灭

}

}

}

void fun() interrupt 3

{

TL1=15535%256; //对定时器1低8位赋值

TH1=15535/256; //对定时器1高8位赋值

if(time<19)time++; //一秒钟定时

else

{

time=0;

if(shijian<7)shijian++;

else shijian=0;

}

}

（四）仿真结果

（1）第1秒钟

（2）第2秒钟

（3）第3秒钟

（4）第4秒钟

（5）第5秒钟

（6）第6秒钟

（7）第7秒钟

（8）第8秒钟

（五）结果分析

仿真结果符合设计要求。

参考文献

[1] 钟洪润刘秀英，单片机应用设计200例，北京航空航天大学出版社，2001

[2] 马忠梅藉顺心，单片机C语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，2007

[3] PROTEUS设计仿真软件

[4] KEIL编译软件

[5] 丁元杰，单片微机原理与应用，机械工业出版社，2005