设计的实现方案和主要功能.doc

单片机低频信号发生器 28011方德祥0128260目录实现方案和主要功能-P2芯片说明-P21芯片说明MCS-51系列单片机系统结构-P22MCS-51单片机的外围设备-P53组合模块说明-P64单片机的输入/输出设备接口-P7程序流程及程序说明-P81程序流程-P82程序清单-P9硬件线路详图-见附录使用说明-P15设计的实现方案和主要功能:按照硬件设计要求，单片机低频信号发生器涉及80C51单片微型计算机,74LS138译码器,74LS373,74LS374等三态4锁存器及驱动器芯片,6116,6264静态RAM,27系列EPROM,8255并行I/O口,8155并行I/O口,0832数模转换器及LED显示,键盘等外设。本系统的主要功能是通过选择显示屏上给你的正向锯齿波的4个参数：1，2，3，8。分别显示不同频率的三角波形，1、2、3参数显示的频率分别为100HZ、50 HZ、30 HZ、的三角波，8为停止参数。 系统有键盘和显示电路，用来实现人机对话，执行频率和幅值的输入.。工作时，用户根据显示屏上的汉字提示，将所需频率、幅值用键盘输入，然后由单片机进行判断分析，最后输出需要的结果。汇编语言控制程序的结构如下图示，在键盘输入过程中有相应提示。系统初始化汉字提示：输入 1 2 3 8用户从键盘上输入所选参数 数按用户要求输出波形硬件线路详图：见附录芯片说明：1芯片说明MCS-51系列单片机系统结构MCS-51系列包括：8051、8031、8751。它们引脚和指令系统都是兼容的。总体结构18051片上硬件资源8051为典型的ROM型单片机，内部硬件资源有：面向控制的8位CPU；4K字节掩膜ROM程序存储器；128字节内部RAM数据存储器；2个16位定时器/计数器；1个全双工的异步串行口；5个中断源、2个中断优先级的中断控制器；片内振荡器、时钟电路，时钟频率在1.2MHz12MHz；21个特殊功能寄存器；4个8位并行I/O口；布尔功能；8031内部无ROM，其他与8051相同。8751内部有4KB EPROM，无ROM，其他与8051相同。2结构框图8051采用模块式的结构，有多个存储空间，每一个存储空间都留有一定的余量，这种结构为MCS-51系列单片机的发展留有充足的余地，其结构框图1-1所示：其中：电源: Vcc 接+5V电源 Vss 接地线时钟： XTAL1 XTAL2 外接晶振引脚控制线：RST 复位输入信号（两个机器周期的高电位） EA 为1：当PC0FFF时，CPU选择外ROM 为0：CPU选择外ROM PSEN：外ROM读选通，低电平有效 ALE： 地址输出锁存，使P0口分时作AB7-0和DB7-0输入/输出口：1) P0口：P0.7-0.0（双向漏极开路I/O）可作为I/O和AB7-0和DB7-0 2）P1口：P1.7-1.0（准双向I/O口）可作为I/O 3) P2口：P2.7-2.0（准双向I/O口）可作为I/O和AB15-8 4) P3口：P3.7-3.0（准双向I/O口）可作为I/O和特殊功能6116 静态RAM （2K*8位） A10-0 地址线(P2.2，P2.1，P2.0，P0.7-P0.0) D7-0 数据线 CS 片选信号，低电平有效 WE 写允许 OE 读允许2764 EPROM A12-0 地址线(P2.4，P2.3，P2.2，P2.1，P2.0，P0.7-P0.0) D7-0 数据线 CS 片选信号，低电平有效 OE 读允许MCS-51系列单片机的一般结构MCS-51系列单片机的所有产品都含有8051基本硬件资源（程序存储器除外），其一般结构包含有程序存储器、数据存储器、I/O模块和中央处理器CPU。中央处理器(CPU)所有的MCS-51系列单片机都有一个相同的8位微处理器CPU，它由算术逻辑运算部件ALU、布尔处理器、控制器和工作寄存器组成。算术逻辑运算部件(ALU 8位)主要功能是实现数据的传送、数据的算术逻辑运算和布尔运算。控制器是控制整个单片机系统操作的部件，它包括时钟发生器、定时控制器、指令寄存译码器、程序存储器和数据存储器的地址/数据传送控制等。MCS-51CPU：累加器（ACC） 位于SFR中寄存器(B) 作为一个中间结果寄存器使用程序计数器(PC) 数据指针(DPTR) 16位 由DPH和DPL组成程序状态寄存器(PSW) 堆栈指针(SP) 8位 在内RAM区 栈向地址变大方向发展 数据进栈前SP加1，数据退栈后SP减1程序存储器MCS-51可寻址64K字节程序存储器，内部程序存储器一般为4K32K字节，内部程序存储器类型有：ROM型单片机 内部具有工厂掩膜编程的ROM存储器 用MOVC指令EPROM型单片机内部具有EPROM程序存储器，其内容可由拥护通过编程器写入2MCS-51单片机的外围设备并行口（P0、P1、P2、P3）典型的MCS-51单片机有四个双向8位输入/输出口P0P3口，每一个口都由锁存器、输入缓冲器/输出驱动器所组成。P1、P2、P3口可以驱动四个LSTTL电路，P0口可以驱动8个LSTTL电路。P1 口P1 口为准双向口，它的每一位可以分别定义为输入线或输出线，用户可以把P1口的某些位作为输出线使用，另外的一些位作为输入线使用。对P1口的操作，可以采用字节操作，也可以采用位操作。P3口P3口为多功能口，它的第一功能为准双向口，其特性和P1口相似，第二功能为特殊输入/输出线。具体的特殊功能如下： P3.0 RXD 串行输入 P3.1 TXD 串行输出 P3.2 INT0 外中断0输入；T0门控输入 P3.3 INT1 外中断1输入；T1门控输入 P3.4 T0 定时器0 外事件脉冲输入 P3.5 T1 定时器1 外事件脉冲输入 P3.6 WR 外RAM写 P3.7 RD 外RAM读一般情况下，P3口部分线作为第一功能输入/输出线，另一部分作为第二功能输入/输出线，对于输入或第二功能输入/输出的口线，相应的锁存器不能写入0。P2口P2口也有两种功能，对于内部有程序存储器的单片机（如定制的8051），P2口可以作为输入口或输出口使用，直接连外部的输入/输出设备；也可以作为系统扩展地址总线口，输出高8位的地址A15A8。对于内部没有程序存储器的单片机（如8031），必须外接存储器，一般情况下P2口只能作为系统扩展的高8位地址总线口，而不能作为外部设备的输入/输出口。P0口P0口为三态双向I/O口。对于内部有程序存储器的单片机（如定制的8051），P0口可以作为输入/输出口使用，直接连外部的输入/输出设备；也可以作为系统扩展的地址/数据总线口。对于内部没有程序存储器的单片机（如8031），P0口只能作为地址/数据总线口使用。3组合模块说明可编程并行接口8255A在本硬件设计中其主要用于字符显示8255A的结构8255A是Intel公司的一种通用的可编程的并行接口电路，它具有三个8位平行口PA、PB、PC。其中A1A0为端口地址输入线，用于选择内部端口寄存器 A1 A0 0 0 PA口(#0FCH) 0 1 PB口(#0FDH) 1 0 PC口(#0FEH) 1 1 控制字寄存器口(#0FFH)在这次的实验中将8255A用于字符显示，用它来构成16*16的点阵（即16行*64列）其中：PA口 作为行出PB口 作为行出PC口 作为列出 8255A操作方式8255A有方式0、方式1、方式2三种操作方式。在这里只讨论方式0。方式0（基本I/O方式）8255A的PA、PB、PC4-PC7、PC0-PC3可分别被定义为方式0输入或方式0输出。方式0输出具有锁存功能，输入没有锁存。方式0适用于无条件传输数据的设备，如读一组开关状态、控制一组指示灯，不需要应答信号，CPU可以随时读出开关状态，随时可以把一组数据送指示灯显示。8255A的控制字8255A有两种，即方式控制字和PC口为置位/复位控制字。在这里只讨论方式控制字。方式控制字方式控制字控制8255A三个口的工作方式，其格式见下图： RAM/IO扩展器81558155片内资源有：256字节的静态RAM；两个可编程的8位并行I/O口PA、PB；一个可编程的6位并行I/O口PC；一个可编程的14位减法计数器TC。8155命令字格式，参见下图： 4单片机的输入/输出设备接口LED显示器常用的LED显示器的结构如下所示： 发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。在本实验的所采用的是共阴极接法。其中：0表示发光二极管暗 1表示发光二极管亮所以显示与编码的关系如下： 显示 编码 0 3FH1 06H2 5Bh3 4FH与8155相连时：8155中的 PB口作为 字型编码输出口 PA口作为 8位数选择 PA0=1:最右的LED亮 PA0=0:最右的LED暗二键盘键盘是由若干个按键组成的开关距阵，它是最简单的单片机输入设备，操作员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。与8155相连时：8155中的 PA口作为列输出口，可测试对应列是否有键按下PC口作为行输入口，可测试对应行是否有键按下若PA口输出为0，则“0”键按下，PC0输入“0”；“1”键未按下，PC1输入“1”若PA口输出为1，则无论键是否被按下均不能测试8031和8155与键盘和显示器的简易连接图如下所示： 程序流程及程序说明 1程序流程流程图如下：2程序清单:DATA SEGMENTDB 00H,00H,03H,30H,16H,20H,1FH,FCH, 7AH,40H,14H,40H,06H,40H,0DH,F8H, 16H,A0H,67H,F8H,44H,00H,25H,E0H, 1CH,08H,0BH,FCH,40H,00H,00H,00H ;输 00H,00H,00H,08H,00H,18H,00H,20H, 00H,40H,40H,80H,41H,00H,62H,00H, 1CH,00H,60H,00H,01H,80H,00H,40H, 00H,20H,00H,10H,00H,08H,00H,00H ;入 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,0EH, 00H,70H,07H,80H,78H,00H,00H,00H, 00H,00H,00H,06H,10H,0AH,20H,12H, 40H,62H,41H,82H,3EH,02H,00H,00H ;12 00H,00H,00H,10H,10H,08H,22H,04H, 42H,04H,46H,04H,25H,08H,19H,F0H, 00H,00H,00H,3CH,1CH,C2H,23H,02H, 42H,02H,47H,04H,38H,F8H,00H,00H ;38 DA: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ；数字字形编码DATA ENDSSTACK SEGMENTSTACKSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACKSTART:MAIN CALL HZDIP ；调用LED显示程序 CALL SZDIP ；调用键盘扫描及显示程序 MOV R0, #58H ；判断是否输入的为“8” CJNE R0, #08H，DLOOP1 ；调用波形显示程序 RETMAIN ENDPHZDIP： ORG 0030HMOV R0, #0FFH ；控制字口址MOV A, #80H ；控制字10000000MOVX R0, A ； 标志 PA,PB,PC口出口方式AGAI: MOV DPTR, #DATA ；数据表首址 MOV A, DPL ADD A, #0FFH ；表长-1的低位(总的表长256) MOV 30H, A MOV A, DPH ADDC A, #0FFH ；表长-1的高位 MOV 31H, AREPT: MOV R2, #0FFH ；4字符重复次数R2STAR: MOV R3, #00H ；相对DATA首址偏移量R3 MOV R4, #0FEH ；从最左一列开始 SCAL: MOV P1, #0FEH ；左半字扫描P1.0=0 MOV R0, #0FEH ；PC口址 MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH ；PA口址 MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3 ；偏移量+1MOV A, R4 ；列出ASETB C ；1CYRLC A ；A左移循环MOV R4, A ；列出R4CJNE A, #0FFH, SCAL ；8列扫描完？没有，转SCAL MOV R4, #0FEH ；重置列出，从第1列开始SCAR: MOV P1, #0FDH ；右半字扫描 MOV R0, #0FEH MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3MOV A, R4SETB CRLC AMOV R4, ACJNE A, #0FFH, SCALMOV R4, #0FEH ；第一个字完毕MOV P1, #0FBH ；第二个字左半字开始MOV R0, #0FEH ；PC口址 MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH ；PA口址 MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3 ；偏移量+1MOV A, R4 ；列出ASETB C ；1CYRLC A ；A左移循环MOV R4, A ；列出R4CJNE A, #0FFH, SCAL ；8列扫描完？没，转SCAL MOV R4, #0FEH ；重置列出，从第1列开始MOV P1, #0F7H ；第二个字右半字扫描开始 MOV R0, #0FEH MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3MOV A, R4SETB CRLC AMOV R4, ACJNE A, #0FFH, SCALMOV R4, #0FEH ；第二个字结束MOV P1, #0EFH ；第三个字左半字开始MOV R0, #0FEH ；PC口址 MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH ；PA口址 MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3 ；偏移量+1MOV A, R4 ；列出ASETB C ；1CYRLC A ；A左移循环MOV R4, A ；列出R4CJNE A, #0FFH, SCAL ；8列扫描完？没，转SCAL MOV R4, #0FEH ；重置列出，从第1列开始MOV P1, #0DFH ；第三个字右半字扫描开始 MOV R0, #0FEH MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3MOV A, R4SETB CRLC AMOV R4, ACJNE A, #0FFH, SCALMOV R4, #0FEH ；第三个字结束MOV P1, #0BFH ；第四个字左半字开始MOV R0, #0FEH ；PC口址 MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH ；PA口址 MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3 ；偏移量+1MOV A, R4 ；列出ASETB C ；1CYRLC A ；A左移循环MOV R4, A ；列出R4CJNE A, #0FFH, SCAL ；8列扫描完？没，转SCAL MOV R4, #0FEH ；重置列出，从第1列开始MOV P1, #07FH ；第四个字右半字扫描开始 MOV R0, #0FEH MOV A, R4 MOVX R0, A MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV R0, #0FCH MOVX R0, A INC R3 MOV A, R3 MOVC A, A+DPTR MOV RO, #0FDH MOVX R0, A INC R3MOV A, R4SETB CRLC AMOV R4, ACJNE A, #0FFH, SCALMOV R4, #0FEH ；第四个字结束SZDIP PROC NEAR:ORG 0100H ；数字显示程序 MOV DPTR, #8100H MOVA, #03H MOVX DPTR, A ORG 0400HDSPY: MOV R0, #58H MOVR1, #01HLOOP: MOV A, R1 MOV DPTR, #8101H MOV DPTR, A INC DPTR MOV A, R0 ADD A, #12H MOVC A,A+PC MOVX DPTR, A MOV R7, #0FFHDL0: MOV R6, #0FFHDL1: DTNZ R6, DL1 DTNZ R7, DL0 INC R0