課程設(shè)計(jì)---基于定時(shí)器的單片機(jī)仿真和c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目: 基于定時(shí)器的單片機(jī)仿真和C語(yǔ)言開(kāi)發(fā) </p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)，要求用使用Proteus仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真。</p><p&

2、gt;　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真。</p><p><b>　　2、技術(shù)要求：</b></p><p>　　1）試用定時(shí)器中斷方式或查詢定時(shí)器溢出標(biāo)志方式從P口輸出給定周期的方波。要求進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)，并使用C語(yǔ)言進(jìn)

3、行程序的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　2）要求學(xué)生主動(dòng)思考，自主發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的特色功能。</p><p>　　3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按《武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。</p><p>　　提交報(bào)告的主要內(nèi)容：（使用Proteus 7.5 sp3）</p><p><b>

4、　　題目</b></p><p>　　仿真所完成的主要功能和特色簡(jiǎn)介——摘要（特別是自己擴(kuò)展的功能，根據(jù)特色功能評(píng)優(yōu)）</p><p>　　Proteus仿真的基本流程</p><p>　　所使用芯片以及引腳功能簡(jiǎn)介（需要提供對(duì)應(yīng)芯片DataSheet的下載鏈接）</p><p>　　設(shè)計(jì)方案與工作原理，給出仿真電路圖</p

5、><p><b>　　實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)果分析</b></p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　1） 2011 年 7 月 9~10 日， 查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　2） 2011 年 7 月 11~12 日， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。</p>

6、<p>　　3） 2011 年 7 月 13 日， 設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫。</p><p>　　4） 2011 年 7 月 14 日 上交報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</

7、p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 摘要·························

8、3;·························</p><p>　　2 Proteus軟件和Keil軟件簡(jiǎn)介····&

9、#183;·························</p><p>　　2.1 Proteus軟件簡(jiǎn)介····

10、83;····································&

11、#183;··········</p><p>　　2.2 Keil軟件簡(jiǎn)介····················

12、··································</p><

13、p>　　3 設(shè)計(jì)過(guò)程··································

14、83;············</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)原理及拓展內(nèi)容說(shuō)明··················

15、;··························</p><p>　　3.2 所用主要元器件·····

16、;····································

17、83;··········</p><p>　　3.3 設(shè)計(jì)仿真電路····················

18、3;·································</p><p>

19、;　　3.4 C語(yǔ)言代碼··································

20、3;······················</p><p>　　4 仿真結(jié)果及分析·········

21、································</p><p>　　5 心得體

22、會(huì)····································

23、83;··········</p><p>　　6 參考文獻(xiàn)·····················&#

24、183;·························</p><p>　　7 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表·····

25、;··························</p><p><b>　　1 摘要</b></p><p

26、><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1）本課設(shè)的主要目的是應(yīng)用Proteus軟件和嵌入式C語(yǔ)言編程工具，結(jié)合單片機(jī)原理及應(yīng)用、微機(jī)原理與接口技術(shù)等專業(yè)課程，強(qiáng)化和鞏固專業(yè)理論基礎(chǔ)，掌握Proteus仿真的技巧和嵌入式C語(yǔ)言編程工具，提高單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力，并為嵌入式開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　2）本次課設(shè)我做的第五套題的題目是基于定時(shí)器/計(jì)

27、數(shù)器的單片機(jī)仿真和C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，其主要內(nèi)容是試用定時(shí)器中斷方式或查詢定時(shí)器溢出標(biāo)志方式從P口輸出給定周期的方波。要求進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)，并使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　特色功能，本人在基本要求的基礎(chǔ)上，增添了兩個(gè)特色功能：</p><p>　　1）增加了led顯示的功能，8個(gè)led循環(huán)顯示。</p><p>　　2）增加了對(duì)輸出方波可調(diào)整的功能。<

28、;/p><p>　　2 Proteus軟件和Keil軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 Proteus軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　PROTEUS是英國(guó)LabCenter Electronics公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。PROTEUS不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是目前世界上最先進(jìn)的、最完整的多種型號(hào)微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。

29、它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼及調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成PCB的完整的電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過(guò)程。PROTEUS從1989年問(wèn)世至今。經(jīng)過(guò)了近20年的使用、發(fā)展和完善，功能越來(lái)越強(qiáng)，性能越來(lái)越好。</p><p>　　PROTEUS該軟件具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單

30、片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。</p><p>　　支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC系列、Z80系列以及各種外圍芯片。</p><p>　　提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置

31、斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51等軟件。</p><p>　　具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。</p><p>　　總之，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。</p><p>　　2.2 Keil軟件簡(jiǎn)介</p&

32、gt;<p>　　本次編程所用到的C編譯器為Keil C51。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么K

33、eil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。</p><p

34、>　　單片機(jī)的C語(yǔ)言采用C51編譯器（簡(jiǎn)稱C51）。由C51產(chǎn)生的目標(biāo)代碼短、運(yùn)行速度高、所需存儲(chǔ)空間小、符合C語(yǔ)言的ANSI標(biāo)準(zhǔn)，生成的代碼遵循INTEL目標(biāo)文件格式，而且可與A51匯編語(yǔ)言目標(biāo)代碼混合使用。</p><p>　　應(yīng)用C51編程具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）C51管理內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)器的分配，編程時(shí)，無(wú)需考慮不同寄存器的尋址和數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)問(wèn)題。<

35、/p><p>　?。?）程序由若干函數(shù)組成，具有良好的模擬結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）有豐富的子程序可直接引用，從而大大減少用戶編程的工作量。</p><p>　　（4）C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言可以交叉使用，匯編語(yǔ)言程序代碼短、運(yùn)行速度快，但復(fù)雜運(yùn)算編程耗時(shí)。如果用匯編語(yǔ)言編寫與硬件有關(guān)的部分程序，用C語(yǔ)言編寫與硬件無(wú)關(guān)的運(yùn)算部分程序，充分發(fā)揮兩種語(yǔ)言的長(zhǎng)處，可以提高開(kāi)發(fā)

36、效率。</p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)原理及拓展內(nèi)容說(shuō)明</p><p>　　首先題目的基本功能要求是利用試用定時(shí)器中斷方式或查詢定時(shí)器溢出標(biāo)志方式從P0口輸出給定周期的方波，在實(shí)際設(shè)計(jì)中我用的是中斷方式（利用的是T1定時(shí)器），而不是查詢方式。至于P0口我選擇了P0.0口用來(lái)輸出方波，輸出方

37、波的原理是：先對(duì)P0.0口置初值1，T1中斷時(shí)間一轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序執(zhí)行：首先利用次中斷服務(wù)程序?qū)0.0口取反，轉(zhuǎn)回中斷等待，下次再執(zhí)行中斷程序時(shí)再將P0.0取反，這樣就產(chǎn)生了所需要的方波，至于方波的周期則需要控制中斷時(shí)間，因此就是需要對(duì)定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值做改變。下面會(huì)做介紹。</p><p>　　對(duì)于拓展部分，我設(shè)計(jì)了兩個(gè)拓展：</p><p>　　利用定時(shí)器定時(shí)周期來(lái)循環(huán)顯示8個(gè)led，

38、用于led顯示在每次中斷服務(wù)程序中，讓數(shù)碼管下移顯示并循環(huán)顯示，即對(duì)P1口的輸入值做改變。</p><p>　　如何改變P0.0口輸出方波的周期，主要是對(duì)P0.0口取反的時(shí)間間隔，即T1定時(shí)器定時(shí)周期，即T1定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值，那么只要改變計(jì)數(shù)初值即可，在這里我設(shè)置了兩個(gè)數(shù)組a，b，a里面存放的是T1定時(shí)器TH1內(nèi)容，b里面存放的是T1定時(shí)器TL1的內(nèi)容（T1定時(shí)器采用定時(shí)方式1 ），再設(shè)立兩組指針ap，bp分別指

39、向a，b兩個(gè)數(shù)組，改變指針指向即可（本設(shè)計(jì)中我設(shè)立了兩級(jí)變頻，即數(shù)組中有三組數(shù)據(jù)）。對(duì)于變頻，我采用的是外部中斷方式0來(lái)控制：外部中斷程序執(zhí)行的內(nèi)容是對(duì)指針做修改3次以后再循環(huán)，這樣就控制了頻率。</p><p>　　3）整個(gè)程序由C來(lái)編寫，Keil來(lái)編譯，proteus仿真，由于設(shè)計(jì)得比較簡(jiǎn)潔，所以程序內(nèi)容不多，簡(jiǎn)潔明了。</p><p>　　3.2 所用主要元器件</p>

40、<p>　　AT89C52單片機(jī)，如下圖所示：</p><p>　　圖1 AT89C52芯片圖 </p><p>　　VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口

41、，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收；P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，

42、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(shí)，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；P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)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</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0

43、）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸

44、出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期

45、間，每個(gè)機(jī)器周期兩 </p><p><b>　　LCD液晶顯示：</b></p><p>　　圖2 LCD液晶顯示</p><p>　　P2口用于輸出顯示，</p><p>　　初始狀態(tài)顯示DIAN XIN 0804</p><p>　　0120809310405</p>&l

46、t;p>　　3.3 設(shè)計(jì)仿真電路</p><p><b>　　圖3 設(shè)計(jì)總圖</b></p><p><b>　　3.4 C語(yǔ)言代碼</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p

47、><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uchar code table[]="DIAN XIN 0804 ";</p><p>　　uchar code table1[]="0120809

48、310405 ";</p><p>　　uchar code table2[]="f=10Hz ";</p><p>　　uchar code table3[]="f=16Hz ";</p><p>　　uchar code table4[]="f=25Hz

49、 ";</p><p>　　char *ap;</p><p>　　char *bp;</p><p>　　char b[3]={0x3c,0x63,0xb0};</p><p>　　char a[3]={0xb0,0xc4,0xe0};</p><p>　　sbit d1=P0^0;<

50、/p><p>　　sbit rs=P3^7;</p><p>　　sbit rw=P3^6;</p><p>　　sbit en=P3^5;</p><p>　　uchar temp;</p><p>　　uchar num;</p><p><b>　　uint i;</b>

51、</p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--

52、);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_com(uchar com)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　P2=co

53、m;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　en=0;</b></p>

54、<p><b>　　}</b></p><p>　　void write_data(uchar date)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=1;</b></p><p><b>　　P2=date;</b>

55、;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>&l

56、t;b>　　}</b></p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　write_com(0x38);</p><p>　　write_com(0x0e

57、);</p><p>　　write_com(0x06);</p><p>　　write_com(0x01);</p><p>　　write_com(0x80+0x00);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p&g

58、t;<b>　　{ </b></p><p><b>　　init();</b></p><p>　　for(num=0;num<15;num++)</p><p>　　{write_data(table[num]);</p><p>　　delay(20);}</p><

59、;p>　　//write_com(1);</p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　for(num=0;num<15;num++)</p><p>　　{write_data(table1[num]);</p><p>　　delay(20);}</p><p&g

60、t;　　IE=0x81; //允許INT0中斷</p><p>　　IT0=1; //下降沿觸發(fā)</p><p>　　TMOD=0x10; //T1工作于方式1</p><p>　　EA=1;ET1=1; //開(kāi)總中斷，允許T1中斷</p><p><b>　　d1=1;</b></p><p>

61、;　　P1=0xfe; //第一盞LED亮</p><p><b>　　i=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ }</b></p><p><b>　　}</b></p><

62、;p>　　timer1()interrupt 3 using 1</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　d1=~d1;</b></p><p><b>　　P1=P1<<1;</b></p><p>　　P1=P1|0x01;&

63、lt;/p><p>　　if(P1==0xff)</p><p><b>　　P1=0xfe;</b></p><p><b>　　if(i==1)</b></p><p>　　{ TH1=0x3c;TL1=0xb0;}</p><p><b>　　if(i==2)&l

64、t;/b></p><p>　　{ TH1=0x63;TL1=0xc4;}</p><p><b>　　if(i==0)</b></p><p>　　{TH1=0xb4;TL1=0xe0;}//重新裝入計(jì)數(shù)初值</p><p><b>　　}</b></p><p>　

65、　void ex_int0()interrupt 0</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TR1=1; //開(kāi)啟T1</p><p><b>　　switch(i)</b></p><p><b>　　{</b></p><p&g

66、t;<b>　　case 0 : </b></p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(num=0;num<15;num++){write_data(table2[num]);delay(20);} </p><p><b>　　break; </b></p>

67、<p><b>　　case 1 : </b></p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(num=0;num<15;num++){write_data(table3[num]);delay(20);}</p><p><b>　　break;</b></

68、p><p><b>　　case 2 :</b></p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(num=0;num<15;num++){write_data(table4[num]);delay(20);}</p><p><b>　　break;</b>

69、;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　i++; </b></p><p><b>　　if (i>2)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　

70、i=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4 仿真結(jié)果及分析</b></p><p>　　輸出波形控制記錄（2級(jí)變頻）：</p><p><b>　

71、　初始頻率波形：</b></p><p><b>　　圖3 初始方波</b></p><p><b>　　一次變頻波形：</b></p><p><b>　　圖4 一次變頻方波</b></p><p><b>　　二次變頻方波：</b><

72、/p><p><b>　　圖5 二次變頻方波</b></p><p>　　仿真分析：我對(duì)本次仿真主要有一下幾點(diǎn)說(shuō)明：①對(duì)于led循環(huán)顯示部分記錄不夠明顯，所以沒(méi)有截圖；②外部中斷是下降沿觸發(fā)，用開(kāi)關(guān)控制；③變頻可循環(huán)，只要一直按開(kāi)關(guān)即可不斷變換。</p><p><b>　　5 心得體會(huì)</b></p><

73、p><b>　　6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】李群芳 張士軍 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) 電子工業(yè)出版社2008版</p><p>　　【2】李群芳 肖看 單片機(jī)原理接口與應(yīng)用 清華大學(xué)出版社2005版</p><p>　　【3】謝瑞和等 串行技術(shù)大全 清華大學(xué)出版社20