1、课 程 设 计 任 务 书设计题目 多级外部中断控制灯移动学生姓名设计要求：1、利用多级外部中断控制灯的移动；2、具有电源开关及指示灯，有复位按钮；3、单片机 P1 端口接 8 只 LED，复位后，8 只灯闪烁；4、按下外部中断开关（即外部中断输入信号）K1 后，8 只灯中一个灯左右移三次，之后恢复闪烁；按下外部中断开关 K2 后， 8 只灯中两个灯左右移四次，之后 8 只灯恢复闪烁；5、注意多级中断优先级。学生应完成的工作：运用多级外部中断的工作原理设计外部电路，利用 Keil 软件编程并利用 Proteus 软件进行电路仿真。根据设计原理对电路进行焊接、烧录程序、调试，完成课程设计工作，并
2、提交课程设计说明书。该同学负责硬件部分设计。参考文献阅读：1 张毅刚.单片机原理及应用M. 北京：高等教育出版社， 2010.2 童诗白.模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社， 2005.3 白延敏.51 单片机典型系统开发实例精讲M. 北京：电子工业出版社， 2009.4 康维新.MCS-51 单片机原理与应用M.北京：中国轻工业出版社，2009.工作计划：5 月 6 号集体讲解，下达各组任务书；5 月 7 号12 号各组进行相应软硬件设计；5 月 13 号发放元器件及万能版，准备课程设计说明书；5 月 14 号15 号电路板安装与程序烧录及调试；5 月 17 号提交课程设计说明书。任
3、务下达日期：2013 年 5 月 6 日任务完成日期：2013 年 5 月 17 日指导教师（签名）： 学生（签名）：多级外部中断控制灯移动摘 要： 设计一个基于单片机 AT89S52 的多级外部中断控制灯移动电路。该电路具有两个外部中断，一个复位开关，按下外部中断时执行中断响应。例如：设置 K2 高优先级，K1 低优先级。按下 K1，一只灯左右移动，在此过程中按 K2，立即开始两灯左右移，然后再继续完成没有完成一只灯移动次数；若先按 K2，在两只灯左右移完成前按 K1，并不会影响到两只灯的移动，直至完成规定次数；复位时 8 只灯闪烁。要实现设计要求，外部电路应主要包括：电源电路、复位电路、时
4、钟电路、两级外部中断电路以及发光二极管显示五个部分。软件部分用汇编语言进行编程，用 Proteus进行仿真。关键词：单片机；外部中断；优先级；电路目 录1.设计背景 11.1 学习背景11.2 专业背景11.3 应用背景12.设计方案22.1 任务分析22.2 方案论证23.方案实施 33.1 原理图设计33.2 电路仿真73.3 系统制作 84.结果与结论95.收获与致谢106.参考文献107.附件 117.1 电路原理图117.2 汇编程序 127.3 元器件清单147.4 实物照片1511. 设计背景1.1 学习背景为了更好地理解以前所学课程内容，增强学生对单片机的学习兴趣和加深对单片机
5、在日常生活中应用的认识，特举行本次课程设计。希望通过本次课程设计提高同学们亲自动手操作设计实践的能力，为以后大家的毕业设计做准备。在设计前必须对各个电路块进行了解，掌握各个电路块的功能及其应用，以便更好地进行设计。我们要明确完成最终的设计任务并不是本次课程设计的终极目标，我们要通过这次设计机会增强对单片机技术这门课的综合认识，提高我们动手操作能力和解决问题的能力。1.2 专业背景单片机课程设计，从专业背景来讲就是一个小的工程设计，它是大工程的缩小版，一些大工程的设计都是基于这样的基础之上的。设计中会应用到许多电路，因此要求我们要有基本的设计基础。1.3 应用背景由于单片机具有集成度高、处理功能
6、强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在世界范围内已经得到广泛普及和应用。目前在工业控制、智能仪器仪表、家用电器、测控等领域，都可以看到单片机的踪影。在我国，单片机的开发和使用技术发展迅速。近年来，单片机成为全国各高校相关专业的重要课程。22. 设计方案2.1 任务分析根据设计要求分析：首先，电路需要外部供电因此需要电源模块进行整流；其次，单片机的内部电路是在时钟信号的控制下严格地按时序执行指令进行工作的，因此需要时钟电路；外部中断要用到中断电路；复位时用复位电路；最终输出用 8 只 LED 灯。2.2 方案论证方案一：运用以前所学的数模电知识，利用数种芯片相结合来实现课程设计
7、要求。此方案设计电路为纯硬件电路。电路结构框图如图 2.1 所示。图 2.1 电路结构框图方案二：利用单片机 AT89S52 和一些电路模块构造硬件部分，用汇编语言进行编程，设计一个满足设计要求的基于单片机应用的电路。此方案设计电路为软硬结合电路。电路框图如图 2.2 所示。图 2.2 电路框图振荡电路计数器译码器显示电路电源电路AT89S52单片机时钟电路复位电路显示电路直流 5V 电源电路中断电路3方案三：硬件部分与方案二相同，软件部分用 C 语言进行编程，设计一个满足要求的基于单片机应用的电路。此方案设计电路为软硬结合电路。电路框图如图 2.2 所示。结合设计任务书比较以上三种方案可知：
8、利用数字电路装置控制，其电路不很复杂，制作相对较容易，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。采用单片机控制电路其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。采用汇编语言编程占用资源少，而且执行效率高，但是程序较繁琐。采用 C 语言编程程序较简短一些，编写比较难理解，占用资源多。但两种语言均可达到设计要求目的，因此可灵活选择。本组采用方案二完成设计。3. 方案实施3.1 原理图设计选择合适的元器件，应用 Proteus 或 DXP 绘制各单元电路模块，运用 Keil软件将程序转化为.hex 格式，用 Prote
9、us 将程序导入并进行仿真。1、 AT89S52AT89S52 如图 3.1 所示。 EA/VPXTL928RS7(D)6WIN045MOKGU图 3.1 AT89S52 引脚图（1） 电源引脚V CC（40 脚）：接+5V 电源；GND（20 脚）：接数字地。4（2） 时钟引脚XTAL1（19 脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外接时钟源时，该引脚接外部时钟振荡器的信号。XTAL2（18 脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外接时钟源时，该引脚悬空。（3）
10、 复位引脚RST（9 脚）：复位信号输入端，高电平有效。在此引脚加持续时间大于 2 个机器周期的高电平，就可使单片机复位。（4） /VPP（31 脚）：外部程序存储器访问允许控制端。高电平EA时先读片内程序存储器（4K）中的程序。（5） 中断引脚 （13 脚）：外部中断请求 1； ：外部中断1INT0INT请求 0。2、电源电路电源电路如图 3.2 所示。 DBridgeVnoutG78FCapPl.LRsSW-H图 3.2 电源电路本组设计采用双电源供电 P1 为 USB 接口，P2 为电压输入端子， D9 为桥堆 2W10 起整流作用，它的主要作用是将交流电变成单片机所需要的直流电，电解电
11、容 C1 是滤波电容，经过其滤波作用后电压趋于平滑。7805 是三端稳压器，它的作用是将一定范围内的电压变成+5V 电压。它的极限输入电压为36V，最 低 输 入 电 压 为 输 出 电 压 的 3-4V。 0.33uF，0.1uF 的电容是旁路电容，5作用是抑制电路中可能产生的自激振荡，尽量放在管脚根部，其中输入处的电容大于输出处的电容，是为了防止输入处的电容漏电时，放电速度大于输出端的速度，导致稳压器倒置而损坏。发光二极管是电源工作指示灯 。3、时钟电路时钟电路是微型计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。CPU 就是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的。MCS-5l 的时钟信号可以由两
12、种方式产生：一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号；另一种为外部方式，时钟信号由外部引入。本组设计采用内部时钟方式。外接晶振 Y1以及外接电容 C4 和 C5 构成并联谐振电路，接在放大器反馈回路中。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。由此可以得知，C1 和 C2 电容值的大小直接影响着振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和温度稳定性。本设计使用振荡频率为11.0592MHz 的晶振和两个 30pF 的电容。在安装时，晶振和电容应尽可能得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作。时钟振荡频率
13、fosc=12MHz，时钟周期 Tosc=1/fosc ；一个机器周期Tcy=12Tosc=1us。时钟电路如图 3.3 所示。 12YXAL0pFC4aGND图 3.3 时钟电路4、复位电路AT89S52 的复位是由外部电路的复位电路实现的，当 MCS-51 系列单片机的复位引脚 RST(全称 RESET)出现 2 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和按钮复位。本设计采用按键复位。其工作原理为：首先经过上电复位，当按下按钮时，RST 直接与 VCC 相连，为高电平形成复位，
14、同时电解电容被短路放电；按钮松开时，VCC 对电容充电，充电电流在电阻上， RST 依然为高电平，仍然是复6位，充电完成后，电容相当于开路，RST 为低电平，正常工作。复位电路如图 3.4 所示。 S3W-PB10uFCapKR2esGNDVT图 3.4 复位电路复位电容的作用是在电容充电时产生一个短暂的复位电平。单片机复位电路中电容 C=10uF，电阻 R=1K 完全满足要求。5、中断电路中断电路如图 3.5、3.6 所示。 int4图 3.5 中断电路图 3.6 中断电路7中断系统是计算机的重要组成部分。本设计有两个中断源并设置中断优先级，本组设置 K2 为高优先级，K1 为低优先级。即：
15、按下 K1 时，一只灯左右移动，在此过程中按下 K2，立即开始两灯左右移，然后再继续完成没有完成的一只灯的移动；若先按下 K2，则，两只灯左右移动，在此过程中按下 K1 不影响两灯移动，直至完成规定次数。中断管脚低电平有效，因此连接图如图 3.5 所示。当按下中断按钮时，开始执行中断程序。在设计这部分电路时，小组成员提出不同意见。有的成员认为不用+5V 点平也能实现中断要求，即如图 3.6 所示中断电路图。经过仿真验证这种接法也是正确的，但本组选择图 3.5 所示的中断电路接线方法。这种接法更能确保在无中断信号时中断端子保持高电平状态。6、LED 输出电路输出电路如图 3.7 所示。D1LE2
16、34580ResVCP.图 3.7 输出电路输出电路部分有 8 只发光二极管，1 个 200 的电阻和一个高电平组成。8只发光二极管连接到通用端口 P1 口上，P1 口驱动 LED 发光二极管时，应该采用低电平驱动。3.2 电路仿真系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。仿真时本组运用 Proteus 软件进行，仿真前先在软件中绘制原理图，用 Kiel 软件进行编程并转换为.hex 格式导入 Proteus 中进行仿真。仿真电路图如图 3.8 所示。按下仿真开关开始仿真，此时 8 只发光二极管闪烁，按下中断开关 K1 后一只灯左右移，在此过程中按 K2，立即开始两灯左右移
17、，然后再继续完成没有完成一只灯移动次数，之后恢复闪烁；若先按 K2，在两只灯左右移没进行完时按8K1，并不会影响到两只灯的移动，直至完成规定次数。复位时 8 只灯闪烁，完全符合设计要求。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD63P0.7/AD732P1.0/T21P1./T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD1P3.2/INT012P3./INT113P3.4/T014
18、P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A92P2./A1023P2.3/A124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52D8REDD6REDD5REDD3YELOWD2YELOWD1YELOWD4YELOWX1 CRYSTALC230pC30pC110p R21kD7REDR120R图 3.8 电路仿真图3.3 系统制作（1）硬件焊接：根据仿真图 3.8 焊接硬件。本次设计使用万能版，因此焊接比较复杂。这就要求我们认真对照电路，仔细焊接，以确保焊接的正确性。（2）软件设计：采用汇编语言编程，在
19、主程序中，先初始化中断，中断要先设置优先级，在设计中将 K1 接 作为低级中断，让一个工作寄存器循0INT环向左移动一位并延时，在执行 8 次循环之后右移 8 次，总体循环 3 次后返回主程序，K2 接 作为高级中断，让两个灯左右移动 1 位并延时，循环 4 次1INT原样回归初始状态总体循环 4 次，然后返回主程序，主程序中 P1 赋初值0FFH，灯灭，延时之后取反点亮灯再延时，无限循环。在写完程序之后，要使用 Keil 软件进行编译，然后，导入到仿真软件中。程序流程图如图 3.9 所示。9Y Y YY Y YY Y YN Y NY YYN Y YY NNY YN NYY Y图 3.9 程序
20、流程图4. 结果与结论本组所制作的多级外部中断控制灯能够按照所给要求正常工作。总体来讲本次设计基本完成了老师的要求和设计的目的。为了综合运用课上所学的知识，我们选择了一种应用查表方法的汇编程序来实现 K2 的中断,但程序显得过于繁杂且晦涩难懂，在这部分可以用多次赋值来替代，这样就减少了工作量且便于理解。K1 中断采用普通循环指令多次循环，在程序中多次调用延时程序以便更好地节省编程量。开始初始化8 只灯灭延时8 只灯亮延时中断 0点亮 1 个灯左移一次延时是否左移 8 次右移一次延时是否右移 8 次是否循环 3 次返回中断 1点亮中间两灯向两边移一次动向中间移一次是否移动 4 次返回是否移动 4
21、 次是否循环 4 次105. 收获与致谢本次为期两周的课程设计强化了我们的动手能力和同学间的相互合作精神。本次课程设计加深了我对课本的理解及对单片机的认识，掌握了一些以前不曾接触的知识，开阔了视野。在这次课程设计中我充分体会到团结合作的重要性，设计的刚开始我们一片迷茫，不知道该如何下手，尤其是软件的设计，以前只是学习理论知识，真到动手操作时突然感到毫无头绪。最后经过本小组成员查阅资料、共同探讨才找到了设计方法，在此对本小组成员深表感谢和祝贺。本次课程设计让我深刻认识到了理论与实际的差异，理论不能代表实际,实际是理论的升华，理论是实际的基石。这次课程设计要特别感谢雷慧杰老师和段德功老师的耐心辅导
22、以及在设计中给出的宝贵建议和意见，在这次课程设计中我深刻认识到老师的辛劳和认真工作的态度，在此我对各位老师的耐心教导和热情讲解表示衷心的感谢！6. 参考文献1张毅刚.单片机原理及应用M. 北京：高等教育出版社， 2010.2童诗白.模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社， 2005.3白延敏.51 单片机典型系统开发实例精讲M. 北京：电子工业出版社， 2009.4康维新.MCS-51 单片机原理与应用M.北京：中国轻工业出版社，2009.5邱关源，罗先觉.电路（第五版）M. 北京：高等教育出版社， 2006.117. 附件7.1 电路原理图 EA/VP31XTL928RS.7(D)6WI
23、N045MOCKGUBridgenoutFapl-YsH127.2 汇编程序ORG 00H ；目标程序开始地址JMP MAIN ；转到主程序ORG 0003H ；中断 0 入口地址JMP ZD0 ；转到中断 0 ORG 0013H ；中断 1 入口地址JMP ZD1 ；转到中断 1 MAIN: SETB EA ；所有中断请求被开放SETB EX1 ；允许中断 1SETB EX0 ；允许中断 0SETB IT0 ；设置中断 0 为边沿触发SETB IT1 ；设置中断 1 为边沿触发SETB PX1 ；设置中断 1 为高优先级MOV SP,#70H ；堆栈栈顶所指地址MOV A,#0FFH ZC:
24、 MOV P1,A ；实现灯闪烁CALL DEL ；调用延时CPL A ；对 A 取反SJMP ZC ；无条件转移ZD0: PUSH Acc ；中断 0 PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 ；设为 1 组寄存器MOV A,#0FEHMOV R0,#08HMOV R1,#03HLOOP1: MOV P1,ARL A ；左移CALL DEL ；调延时DJNZ R0,LOOP1 ；左移 8 次MOV R0,#08HLOOP2: RR AMOV P1,ACALL DELDJNZ R0,LOOP2 ；右移 8 次MOV R0,#08H DJNZ R1,LOOP1 ；循环 3 次 POP
25、PSW POP Acc RETI ；中断返回ZD1: PUSH Acc ；中断 1PUSH PSWSETB RS0 13SETB RS1 ；设为 3 组寄存器MOV DPTR,#TABL1 ；把表首地址给 DPTRMOV R3,#04HMOV R4,#04HLOOP3: CLR A ；清 AMOVC A,A+DPTR ；查表指令MOV P1,A CALL DELINC DPTR ；DPTR 增 1 指令DJNZ R3,LOOP3 ；实现灯从中间向两边移动MOV R3,#04HLOOP5: DEC DPLMOV A,DPLCJNE A,#0FFH,LOOP4DEC DPH ；实现 DPTR 减
26、1LOOP4: CLR AMOVC A,A+DPTRMOV P1,ACALL DEL DJNZ R3,LOOP5 ；实现灯从两边向中间移动MOV R3,#04HDJNZ R4,LOOP3 ；循环 4 次POP PSW POP Acc ；出栈RETI ；中断返回TABL1:DB 0E7H,0DBH,0BDH,7EH ；4 个特定数据表DEL: MOV R7,#2 D1: MOV R6,#200 D2: MOV R5,#125 D3: DJNZ R5,D3 DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 RET ；实现延时后返回END ；结束147.3 元器件清单元器件清单元器件名称 型号规格 数量
27、备注单片机 AT89S52 1 个晶振 11.0592MHz 1 个发光二极管 9 个稳压器 7805 1 个桥堆 2W10 1 个40 脚底座 1 个电解电容 220uF、10uF 各 1 个瓷片电容 33pF 3 个1K 1 个电阻 220 4 个自锁开关 1 个USB 接口 1 个电源接口 1 个导线 若干万能版 1 块按钮 2 个157.3 实物照片1、复位时2、高级中断指导教师评语：课程设计报告成绩： ，占总成绩比例： 30% 课程设计其它环节成绩：环节名称： 考勤 ，成绩： ，占总成绩比例： 20% 环节名称： 综合 ，成绩： ，占总成绩比例： 50% 总 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日16本次课程设计负责人意见：负责人签字：年 月 日
