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单片机相关论文材料

MCS-51/MCS-52单片机实验教材

1-1MCS-51/MCS-52单片机的跑马灯的硬软件设计

1MCS-51/MCS-52单片机跑马灯的硬件电路的设计。

图1-1

如图1－1是一个利用51单片机设计的跑马灯电路，51单片机的第9引脚为复位电路，单片机上电之初，使用C-R充电过程使得第9脚保持10ms以上的高电位，使机器复位。

复位开关K可使之做到随机复位。

51单片机的第18，19引脚为外接晶振，接一个12M的晶振，同51单片机内部电路配合，上电后产生12兆的晶振频率和1兆的机器周期频率。

因为89S52机片内含8K程序存储器，机器运行程序将下载其中，故89S51的引脚EA接电源VCC。

51单片机第32—39引脚为P0口，分别对应P0.7—P0.0，P0口外接10KΩ的上拉排阻。

P0口的P0.0—P0.7与74HC573的D0—D7一一对应相连，74HC573的Q0—Q7为输出，分别经220Ω电阻后接于发光二极管（跑马灯）的D0—D7上。

74HC573为8位锁存器，其1脚为输出使能端

低电平有效。

本电路将其接地，所以74HC573的8位Q端为直通输出。

74HC573的第11引脚LE为输入使能端，高电平有效。

本电路中或非门的输出与其相连，而或非门的两个输入端分别连接于51机的

和P2.7引脚上。

将P0口的数据写入，74HC573的输入条件是在写入的瞬间必须使P2.7端为低电平，写入有效时，

也同时为低电平。

这就构成，74HC573（跑马灯）的写入地址为0X7FFF，此电路中的或非门在此时从低电平观点视为低与非门。

2MCS-51/MCS-52单片机跑马灯的软件设计

/********************************************/

/*51单片机学习板主程序，12MHz晶振*/

/********************************************/

#include

#include

#include"delay.h"

#include"scan_key.h"

#include"timer0srv.h"

#include"spd.h"

voidInitial（）//初始化函数

{

TMOD=0x11;

IT0=1;//键盘中断初始化

EX0=1;

PX0=0;

IT1=1;//直流电机转速计数初始化

EX1=1;

PX1=0;

ET1=1;//直流电机转速定时初始化

PT1=1;

TL1=0x00;

TH1=0x00;

TR1=1;

PT0=0;//步进电机调速和直流电机自动调速初始

ET0=1;

TL0=0x00;

TH0=0x00;

TR0=1;

EA=1;

P1=0xf0;

DAC_ADDR=0x7f;

}

voidmain（）

{

unsignedcharLEDval=0x0f,i=0,j=0;

unsignedinttemp,step_delay=0;

Initial（）;

while

（1）

{

P1=0xf0;//键盘初始化

/*///////跑马灯程序////////////////////////*/

for（i=1;i<10;i++）

{

for（temp=0;temp<256;temp+=i）

{

LED_ADDR=temp;

delay_nms（80）;

}

}

for（i=0,j=0x01;i<10;）

{

LED_ADDR=j;

delay_nms（100）;

j=j<<1;

if（j==0）

{

i++;

j++;

}

}

for（i=0,j=0x80;i<10;）

{

LED_ADDR=j;

delay_nms（60）;

j=j>>1;

if（j==0）

{

i++;

j=0x80;

}

}

}

}

在以上的程序中：

#include为51单片机中定义的特殊功能寄存器功能头文件。

#include为C语言头文件。

#include"delay.h"为延时函数。

#include"scan_key.h"为键盘控制函数。

initial（）函数为预置函数，为后续键盘控制程序，定时器中断程序，直流电机，步进电机驱动程序预置特殊功能寄存器。

在main（）函数中先对变量temp进行加i计数，采用双重循环方式，第一遍i=1，temp计数，每次加1，计数范围从0——255，达到256归零。

每计数一次，将结果送LED_ADDER。

LED_ADDR地址定义为0X7FFF，即将temp结果经P0口送锁存器74HC573，然后经发光二极管显示。

第二遍i=i+1=2,temp=temp+i,即temp每次加2，直到temp<256再对temp归零。

这一循环过程直到i＝9，在每次送LED_ADDER地址（P0口）显示后，调延时程序延时200ms左右，以便让学生看清楚显示过程。

然后进入跑马灯左移位程序。

先将j＝1，LED_ADDR=j,delay_nms（100）;j=j<<1，（左移一位）。

再将LED_ADDR=j……直到j＝0，再将j＝1……这样循环左移10遍。

再进入循环右移过程：

先将j＝0x80（即最左位置1）,LED_ADDR=j;延时，j＝j>>1（右移1位），LED_ADDR=j；直到j＝0（右移8位后）再将经＝0x80……如此循环10遍，再返回程序初始位置。

由于51机指令系统多数为单机器周期指令，运行速度是μs级，肉眼无法鉴别temp的计数过程，故在每次执行LED_ADDR=temp指令后，要调用延时函数delay_nms（80）使temp的值经P0口送74HC573锁存器后，保存显示在发光二极管400ms左右。

1-2．MCS-51/MCS-52单片机键盘控制及键号显示电路的软硬件设计。

1MCS-51/MCS-52单片机键盘控制及键号显示电路的硬件设计。

图1-2

51单片机键盘控制及键号数码显示硬件电路如图1-2，51单片机的P1口控制键盘，其中P1.0，P1.1，P1.2，P1.3为列线，P1.4，P1.5，P1.6，P1.7为行线。

四根行线各接1只5.1K电阻，再与电源VCC（+5V）相连。

四根行线同时也与74HC21（四输入与门）的输入端口相连，其输出端与51单片机的外中断0输入端P3.2相连。

因为P1口通过指令设置为0xF0,即“11110000”，四列线均为“0”，如果没有键按下，则四个行线均为高电平。

74HC21输出为高电平。

当有任意一个键被按下，则如图1-2所示，则74HC21的四个输入端总有一个输入为低电平。

此时的74HC21的功能为：

只要有一个输入端为低电平，则其输出端为低电平。

此下降沿触发51单片机的外中断0而引发中断服务（搜索中断键号），所以对键盘控制方式采用的是中断搜索方式。

键号的数码显示方式仍采用P0口输出给两片4511译码器，如图1-4。

DC4511为四位BCD码输入，译码后产生7段数码管显示信号驱动数码管进行键号显示。

图1-3

图1-4

4511的6脚，2脚，1脚，7脚为8421BCD码的输入端，引脚

为输入使能端，低电平有效。

B1为工作使能端，高电平有效。

其控制功能见表1-1。

表1-1

输入端

输出端

B1

LT

LE

DCBA

gfedcba

1

1

0

0001

0000110

1

1

0

0010

1011011

1

1

0

0011

1001111

1

1

0

…………………

……………………

0

1

0

××××

0000000

1

0

0

××××

1111111

当控制地址为0xBFFF时，（即P2状态为10111111），与

配合，驱动74HC02至4511的第5脚LE端，打开4511的锁存器，键号的显示由P0口输出。

见图1-2。

P0口的P0.3，P0.2，P0.1，P0.0与4511-1的D、C、B、A相连，再经译码后驱动数码管Ⅰ，显示键号的个位。

而P0的P0.7，P0.6，P0.5，P0.4与4511-2的D、C、B、A相连，经译码后驱动数码管Ⅱ，显示键盘号的十位数。

2MCS-51/MCS/52单片机键盘控制及键号显示电路的软件设计。

键盘控制程序采用外中断的方式进入，即有人按下任意一个键，则外中断0启动，外中断0的中断服务程序主要采用两级循环程序嵌套的方式。

键盘号码变量为一个无符号的8位nkeynumber。

外循环中首先将P1.3设置为0，P1其它端口设置为1，再读入P1口状态，进入内循环程序。

第一步测试P1.4是否为0，（见图1-2及扫描键盘子程序scan_key.h）。

若是，则是0号键被按下，将键号0送nkeynumber，退出。

若不是，则检查P1.5是否为0，若是，是4号键被按下，则将键号4送nkeynumber，退出。

若不是，则检查P1.6是否为0………一直检查到P1.7。

若没查到键号，则退出内循环，进入外循环，再将P1.2置0，P1其它端口置1，再读入P1口状态，又进入内循环，再分别查1，5，9，13号键。

若是其中某键，则将键号送nkeynumber，若没查到键号，则退出内循环，进入外循环，将P1.1置0，P1其它端口置1，读入P1口状态，又进入内循环，再分别查2，6，10，14号键。

若是其中某键，则将键号送nkeynumber，若没查到键号，则退出内循环，进入外循环，最后将P1.0置0，查找最后的四个键号。

当查找到键号后，对nkeynumber进行2－10进制数的处理，过程是：

nkeynumber/10<<4，即取得nkeynumber除以10后取整再左移4位，由P1.7—P1.4输出键盘号码的十位给4511-Ⅱ，将nkeynumber%10取余数，即键盘号码的个位由P1.3—P1.0输出给4511-Ⅰ。

键盘中断及控制，键号显示子程序如下：

/****************扫描矩阵键盘子程序scan_key.h******************/

#include

#include

#include"delay.h"

#ifndef_SCAN_KEY

#define_SCAN_KEY

#defineSEG_ADDRXBYTE[0xbfff]

#defineLED_ADDRXBYTE[0x7fff]

unsignedcharnKeyNumber;

voidint0（）interrupt0

{

inti,j;

intPin1;

EX0=0;

delay_nms（20）;

//if（P3_2==0）

//{

for（i=0;i<4;i++）//i代表行,j代表列,每列逐行扫描

{

P1=0xff&（~（0x01<<3-i））;

Pin1=P1;

for（j=0;j<4;j++）

{

if（（（Pin1>>（4+j））&0x01）==0）

{

nKeyNumber=i+j*4;

i=4;

j=4;

P1=0xf0;

SEG_ADDR=（nKeyNumber/10<<4）+nKeyNumber%10;

delay_nms（20）;

EX0=1;

return;

}

}

}

//}

P1=0xf0;

EX0=1;

}

#endif

1-3MCS-51/MCS/52单片机控制直流电机转速电路的软硬件设计。

1MCS-51/MCS/52单片机控制直流电机转速电路的硬件设计。

如图1-5所示，将P0口的P0.0－P0.7与A/D转换器0832的D0-D7相连，单片机的待转换数据由P0口输出给8位D/A转换器0832的输入寄存器，写入地址为0xDFFF，即89S51的P2.5=0与

同时为低，经74HC02反向后，则8位输入寄存器的输入使能端ILE为高，将D0—D7的8位转换数据送入0832寄存器，DAC0832内部两级寄存器接成直通状态，即0832的

，

，XFER均接低电平，所以DAC0832的D/A转换器对输入的数据信号实时进行转换输出。

输出端口为IOUT1和IOUT2。

输出的模拟信号由两级运放LM324放大馈送至直流电机。

LM324均由负极端口输入而正极端口接地，构成两极反向放大电路。

故最终给电机的直流电流信号与DAC0832的输出端口的电流电压信号为同相信号，运算放大器的供电电压为±9V。

图1-5

直流电机一端接LM324的输出，另一端接地。

由于LM324用±9V供电，则LM324的输出电压则会以0V为中心点，对DAC0832的输出端的输出信号进行电流电压放大，使LM324的输出在+8V—-8V之间成比例地浮动，从而驱动直流电机以不同速度正转和反转。

2MCS-51/MCS/52单片机控制直流电机转速电路的软件设计。

如下程序所示，用多分支语句SWITCH语句对不同按键下对0832数模转换器赋给不同的转换值。

当键值变量nkeynumber的值为0时，给数模转换器0832赋值7F，其十进制值为127。

经模数转换后，在LM324输出给直流电机的电压为0V，使得直流电机停转。

同时，经步进电机控制端口赋值为SEG_ADDR=0x00，所以步进电机停转。

当键值变量nkeynumber的值为1时，给数模转换器0832的数值量为0x00，经模数转换LM324比例放大后，赋给直流电机电压为-8V，直流电机以反向最快速度转动，转速达到48转/S。

当键值变量nkeynumber的值为2时，给数模转换器0832的数值量为25，经模数转换LM324比例放大后，赋给直流电机电压为-6.8V，直流电机以39转/S左右反向转动。

键值由1逐步增加到6，数模转换值逐次递增至25，LM324输出电压，以每次递增1.3V左右。

当键值为6时，赋给模数转换器的数值为127，此时LM324输出值为0V，直流电机停止转动。

当键值nkeynumber=7时，模数转换赋值为150，经过模数转换器后由LM324比例放大输出电压为+1.2V，直流电机以2转/S左右的速度正向转动。

当键值变量nkeynumber的值为8时，给数模转换器0832的数值量为175，经模数转换LM324比例放大后，赋给直流电机电压为+2.5V，直流电机以10转/S正向转动。

当键值逐次增大，赋给数模转换器的数值以25的速度递增，LM324则以每次1.3V逐次递增。

当键值变量nkeynumber的值为12时，LM324赋给直流电机电压为+8V，直流电机正向运动，速度为48转/S。

/***********************************/

/*键盘中断及直流电机手动变速速控制*/

/**********************************/

#include

#include

#include"delay.h"

#ifndef_SCAN_KEY

#define_SCAN_KEY

#defineSEG_ADDRXBYTE[0xbfff]//数码管地址

#defineLED_ADDRXBYTE[0x7fff]//跑马灯地址

#defineDAC_ADDRXBYTE[0xdfff]//直流电机地址

#defineSTEP_ADDRXBYTE[0xefff]//步进电机地址

unsignedcharnKeyNumber;

voidint0（）interrupt0

{

inti,j;

intPin1;

EX0=0;

delay_nms（20）;

for（i=0;i<4;i++）//i代表行,j代表列,每列逐行扫描

{

P1=0xff&（~（0x01<<3-i））;

Pin1=P1;

for（j=0;j<4;j++）

{

if（（（Pin1>>（4+j））&0x01）==0）

{

nKeyNumber=i+j*4;

i=4;

j=4;

P1=0xf0;

SEG_ADDR=nKeyNumber/10+（nKeyNumber%10<<4）;//交换键值位置并赋键值

//////////*根据键盘键值，调整直流电机转速*///////////////////////

switch（nKeyNumber）

{

case0:

DAC_ADDR=0x7f;

SEG_ADDR=0x00;

break;

case1:

DAC_ADDR=0x00;

break;

case2:

DAC_ADDR=25;

break;

case3:

DAC_ADDR=50;

break;

case4:

DAC_ADDR=75;

break;

case5:

DAC_ADDR=100;

break;

case6:

DAC_ADDR=127;

break;

case7:

DAC_ADDR=150;

break;

case8:

DAC_ADDR=175;

break;

case9:

DAC_ADDR=200;

break;

case10:

DAC_ADDR=225;

break;

case11:

DAC_ADDR=240;

break;

case12:

DAC_ADDR=255;

break;

default:

break;

}

EX0=1;

return;

}

}

}

P1=0xf0;

EX0=1;

}

#endif

1-4MCS-51/MCS-52单片机转速计数控制电路的软硬件设计

图1-6

1MCS-51/MCS-52单片机转速计数控制电路的硬件电路设计

如图1-6所示，由红外发射管D和红外接收管T组成的转速检测电路中，当D和T之间没有遮挡物时，红外光由D照向T，红外接收管T受光后饱和导通，A点电位为0.3V，经或非门输出高电平。

P3.3端因高电平无中断触发；当转动轴上的叶片经过D-T之间划过瞬间，T管因叶片遮挡不受光而截止，A点呈高电平。

在P3.3端口接收到一个由高电平至低电平的下降沿，导致外中断1被触发而引起中断请求。

转动轴上的叶片每转动一周，划过D-T一次，红外光被遮一次而中断一次。

如果在单位时间（秒）内D-T间被遮挡n次，则被中断n次，直流电机的转速便是n。

2MCS-51/MCS-52单片机转速计数控制电路的软件设计

在头文件中设外中断1为0级中断，定时器1为1级中断，开外中断0，开定时器1中断，开定时器1。

在直流电机测速程序中，ft为转轴转速次数变量，外中断1每中断一次，则对ft进行加1操作。

Pt为定时器1的中断次数，定时器1工作于方式1，即十六位计数。

每中断一次pt+1，若中断15次，总时间为65535μs*15=983ms。

外加每中断一次，所占用的时间，总时间约1秒钟。

计时1秒后，先将转动圈数变量修正（因为用频率计检测后，51单片机所计转速与频率计计数略有误差，所以需要修正。

）51单片机每秒测得转速为大于45转时，ft减4与频率计计数相当，51单片机每秒测得转速大于40转时，ft减3与频率计计数相当；当转速大于35转时，ft减2合适。

修正后将ft的值送数码管显示。

Ft清零后重新计数。

/******************************************/

/*直流电机测速程序*/

/*pt:

T1中断次数，ft:

直流电机旋转圈数变量*/

/******************************************/

#include

#include

#include"delay.h"

#ifndef_SPD_H

#define_SPD_H

unsignedintpt=0;

unsignedcharft=0;

voidint1（）interrupt2

{

ft=ft+1;

}

voidtimer1_isr（）interrupt3

{

unsignedcharpp;

if（pt>=15）

{

pt=0;

if（ft!

=0）

{

if（ft>45）

ft=ft-4;

elseif（ft>40）

ft=ft-3;

elseif（ft<35）

ft=ft-3;

}

pp=ft/10+（ft%10<<4）;

SEG_ADDR=pp;

ft=0;

}

else

pt=pt+1;

}

#endif

1-5MCS-51/MCS-52单片机控制步进电机转速的硬软件设计

如图1-7所示，步进电机的驱动数码信号经P0.3,P0.2,P0.1,P0.0传送至HC573的D3,D2,D1,D0和D7,D6,D5,D4，传送到D7,D6,D5,D4的数码信号由HC573的Q7,Q6,Q5,Q4输出，再驱动四只发光二极管，显示驱动步进电机的数码及转速频率，而另外一路经过Q3,Q2,Q1,Q0传送至LM2003电流放大，LM2003的最大驱动电流可以达到0.5A。

图1-7

1MCS-51/MCS-52单片机控制步进电机转速的硬件电路设计

由LM2003去驱动步进电机正向或者反向转动。

由于步进电机为感性负载，当驱动器LM2003输出端关断时，势必引起电机与LM2003D端口较大的反向电动势，危及LM2003输出端口的安全。

因此电路中在LM2003与步进电机的输入端并接四只二