单片机课程设计 河北科技大学

河北科技大学

《单片机原理及接口技术》

课程设计报告

学生姓名：肖轶超学号：130707121

专业班级：物联网工程131

课程名称：单片机原理与接口技术

学年学期：2 015 —2 0 16 学年第一学期

指导教师：武卫东

2 0 1 6 年1月

目录

一、设计题目： (3)

二、设计目的： (3)

三、设计原理及方案： (3)

四、实现方法（包括实验电路测试、软件调试等） (7)

五、实施结果： (12)

六、设计体会： (12)

一、设计题目：

数字秒表计时器

二、设计目的：

通过单片机控制数码管模拟数字秒表的计时功能。

1．必做要求

能够通过按键对秒表进行“开始”、“暂停”、“继续”、“停止”、“记录”等操作。

2．扩展要求

（1）通过按键可翻查所记录的各分项值。

（2）其他功能

三、设计原理及方案：

现在方案中采用了三个中断，外部中断INT0，INT1和定时中断T0。CPU在响应中断时，先处理高级中断，在处理低级中断，若有多个同级中断时，则按自然优先顺序处理。例如当CPU正在处理一个中断申请时，有出现了另一个优先级比它高的中断请求，这是，CPU就暂停终止对当前优先级较低的中断源的服务，转去响应优先级比它高的中断请求，并为其服务。待服务结束，再继续执行原来较低级的中断服务程序。而当CPU为级别高的终端服务程序服务时，如果级别低的中断发出中断请求，此时CPU是不会响应的，所以为了避免开始和暂停两个按键中的一个出现没有响应的情况，在进行程序编辑时要注意对中断的使用，避免出现中断的嵌套。，合理分配中断对本设计的实现是至关重要的。

另外由于数字式电子秒表的最小精度位1ms，属于高精度电子秒表。定时器T0的定时周期也为1ms，为了使电子秒表暂停键按下后CPU能马上去响应中断程序，必须将暂停的外部中断级别高于定时计数器的中断级别。避免出现CPU执行完定时溢出中断程序后再响应外部中断程序，影响计时精度。

8051的自然优先级顺序排列如下：

中断源最高

外部中断0

定时/计数器0溢出中断

外部中断1

定时/计数器1溢出中断

串行口中断最低

3

数字式秒表中的两个按键采用了中断实现功能。开始采用外部中断INT0，暂停采用外部中断INT1。另外程序中还用到了定时/计数器0溢出中断进行计时。依据设计要求，暂停的外部中断INT1中断级别最高，计时的定时/计数器0溢出中断次之，开始的外部中断INT0级别最低。

（1）外部中断0服务程序：

外部中断0服务程序结合外部P3.2停止键实现数字电子秒表的停止功能，具体流程图如图2.2。

当按下P3.2停止键按下向CPU发出外部中断请求，CPU转向外部中断0服务程序执行，停止定时器。另外将当前显示的时间进行一次存储，存进中间寄存区。最后中断返回。

图2.2 外部中断0服务程序流程图

（2）外部中断1服务程序

外部中断1服务程序结合外部P3.3停止键实现数字电子秒表的启动功能，具体流程图如图2.2。

当按下P3.3启动键按下向CPU发出外部中断请求，CPU转向外部中断1服务程序执行，启动定时器。另外进行二次存储，将之前进行一次存储的数码管显示数据存入最终缓存区，避免下次计时暂停时一次存储将数据掩盖，从而起到保护数据的作用。二次存储后就中断返回。

图2.3 外部中断1服务程序流程图

（3）定时中断服务程序

当定时/计数器T0器溢出后，向CPU发出中断请求信号。CPU跳转到定时中断程序执行，具体流程如图2.4。定时中断程序是一个进位程序，主要负责对1ms的加一。1ms位没有满十就跳出中断程序，返回显示程序。当1ms位满十后就对1ms位清零，向10ms位加一，同时检测10ms位是否满十，没有满十就跳出中断程序，返回显示程序。如果满十就向100ms位加一，依次类推，最终达到99.99秒后归零，从零开始再次计时。

定时/计数器T0工作在方式0下，TH0和TL0组成一个13位的二进制数计数器。单片机开机或复位时，它的值为00H，当T0启动后，从第一个输入脉冲开始计时，每来一个脉冲计数加一，即从0000000000000开始计数到1111111111111，再计数一个脉冲时TH0和TL0组成的13位计数器将会从13个1变成13个0，并产生溢出，溢出位将被送到TF0标志位，通过溢出标志产生溢出中断请求。显然，T0定时器在方式0下引起一次中断所允许计数的最多脉冲个数为213 个。

但如果定时计数器如果每次都固定从0开始计数，到计满后，再向CPU发出溢出中断请求信号那是毫无意义的。为了使定时计数器在规定的计数脉冲个数字之后（此时应小于213 个脉冲），向CPU发出溢出中断请求，可采取预先向TH0和TL0中放入一个初值X的方法，使计数器以X值为起始值开始计数，即X+1，X+2，……直至计数器计满，从1全变为0。设需要计数的脉冲个数为Y，则有：

X+Y=213

在定时方式下:定时时间间隔位t=（213—X）*振荡周期*12

现在本设计要求1ms实现一次中断，选择定时器T0工作在方式0。所以需要根据以上条件计算出T0的初值。

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设T0的初值为X，则

（213—X）*12/12*106 =1*10-3

转换位十六进制数X=7192=1110000011000B

即TH0=0E0H（取X的高8位）

TL0=18H（取X的低5位）

由于定时1ms只是一个理想化的时间，其中并没有考虑到中断后单片机执行语句所花的时间。虽然执行语句所花的时间很短只有即微秒，但积少成多，数字秒表一秒中要溢出中断1000次，积累起来误差就能达到毫秒级，这对于精度到达毫秒级的数字电子秒表来说是很大的误差。所以要在后期编程时还要将单片机读程序的时间考虑进去，

在对定时器赋初值时将单片机需要执行的语句所花的时间加上，这样就能使数字电子秒表的误差达到最小。

否

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