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1、 课程设计报告专 业： 电子信息科学与技术 学 生： 崔长杰（2008011266） 课题名称： 8253定时器实现方波发生器 起讫日期： 2011年4月17日2011年4月30日 设计地点： 教学楼 指导教师： 吴全玉 完成日期： 2011年4月27日 运用8253实现方波发生器摘要：单片机可以根据用户的需要，实现特定的功能，比如定时、中断处理等。但是由于设计上的原因，有些功能必须要扩展。单片机与其他特定功能的芯片，可以在单片机统一指挥下协同工作。因此，单片机系统的扩展，是很重要的研究方向。关键字：方波发生器、定时器、8253、单片机目 录1、绪论11.1、课程设计背景 11.2、课题设计的
2、目的 11.3、课题要求 22、实验方案2 2.1、设计思路 2 2.2、方案选择 3 2.3、方案可行性研究 73、课题方案阐述7 3.1、硬件设计 7 3.2、各个部件功能描述 8 3.3、程序设计流程图 16 3.3、程序设计 164、调试与仿真18 4.1、Proteus环境下的仿真调试 18 4.2、仿真结果 185、设计中的问题19 5.1、硬件连接的若干问题 19 5.2、软件调试的若干问题 206、总结21 6.1、设计心得体会21 6.2、致谢227、参考文献22231、绪论11、课程设计的背景 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller
3、 Unit），它最早是被用在工业控制领域，其设计理念是使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎随处都可以看到单片机的身影。因此，对于工科生而言，学习单片机，必将成为我们在电子行业的一个重要组成部分。由于单片机系统的本身限制，要实现一些功能的扩展，才可以满足生产生活的需要，所以，单片机系统的扩展，成为单片机系统的一个重要的研究方向。我们在日常的学习中，为了能更好的运用以及巩固所学的硬件知识，运用那个课程中所学的理论知识与实践紧密结合，同时，培养我们独立地解决实际问题的能力，和锻炼运用硬件与软件结合的综合能力，学院开设此次课程设计
4、，来满足课程的需要。1.2、课程设计的目的（1）熟练掌握单片机和8253的原理及应用（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法；（3）了解面包板结构及其接线方法；（4）了解单片机的基本工作原理；（5）熟悉定时器的设计与制作。1.3、课题要求1、使用8253芯片实现方波输出；2、输出的方波频率范围为500Hz到1000Hz，在此频率范围内，可以实现频率可调；3、运用单片机，实现对定时器/计数器8253芯片的控制，来实现方波发生器的功能。2、实验方案2.1、设计思路单片机可以实现方波输出，此课题则需要利用单片机对8253芯片的控制，使芯片工作在特定的工作方式，来实现方波的发生，因此，总结课题的要求，有如
5、下方案可以讨论： 1、利用8086微处理器，控制8253芯片，是芯片工作在工作方式3，来实现方波的输出。利用键盘，来实现对输出方波频率的调节，同时，还要加数码管，用以显示按键输入的新的频率数值。2、使用51系列单片机，控制8253芯片，同样使8253芯片工作在方式3，使8253芯片实现方波的输出，配以数码管和键盘来实现对方波的输出频率调节。3、使用51系列单片机，控制8253芯片使之工作在方式3，实现方波输出。使用AD转换芯片ADC0809，与可变电阻器，给单片机输入频率信号，用以调节频率。4、使用51系列单片机，控制8253芯片，工作在方波发生器方式，使用按钮，对频率实现等步长调节。2.2、
6、方案选择 1、对于方案1，使用8086微处理器实现对8253芯片的控制，对8253芯片的初始化程序如下：MOV DX,04A6H ;控制寄存器MOV AX,36H ;计数器0，方式3OUT DX,AXMOV DX,04A0H MOV AX,7CHOUT DX,AXMOV AX,92HOUT DX,AX ;计数值927CHMOV DX,04A6HMOV AX,76H ;计数器1，方式3OUT DX,AXMOV DX,04A2HMOV AX,32HOUT DX,AXMOV AX,0 ;计数值32HOUT DX,AXMOV DX,04A6HMOV AX,0B6H ;计数器2，方式3OUT DX,AX
7、MOV DX,04A4HMOV AX,04HOUT DX,AXMOV AX,0 ;计数值04HOUT DX,AX由于8086微处理器在生产生活中并不是最为常见的，所以此方案实现起来并不十分方便，因此不采取此方案。2、方案2的原理图如图1下：图1 方案2原理图 原理图中，利4x4矩阵键盘用以输入调节的频率。从而实现频率可调，程序如下：ORG 0BB0HAJMP MAINMAIN:CLR P1.0;使GATE为低电平，禁止计数MOV DPTR,#0FF2BH;送控制寄存器地址到数据指针寄存器MOV A,#36H;送工作方式字到累加器00110111MOVX DPTR,A;工作方式字送到控制寄存器M
8、OV DPTR,#0FF28H;送通道0地址MOV A,#16H ;计数器/定时器初始值MOVX DPTR,A;初始值送入通道0寄存器SETB P1.0;使GATE为高电平，允许计数LOOP:JNB P1.5,SUBFUNC;查询按键是否被按下JNB P1.6,SUBFUNCJNB P1.7,SUBFUNC AJMP LOOP;返回子程序，继续扫描按键SUBFUNC:LCALL SCAN;按键被按下，调用子程序AJMP LOOPSCAN:JNB P1.7,MAIN;复位键按下，执行复位操作JNB P1.6,FADD;频率加操作JNB P1.5,FSUB;频率减操作FADD:MOV R0,#10
9、0LOOP1:DJNZ R0,LOOP1MOV SP,#60HSUBB A,#1;频率加步长PUSH ACCAJMP INIT;中断处理FSUB:MOV R0,#100LOOP2:DJNZ R0,LOOP2MOV SP,#60HADD A,#1;频率减步长PUSH ACCAJMP INIT;中断处理INIT:CLR P1.0MOV DPTR,#0FF2BH;中断处理程序MOV A,#36HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#0FF28HPOP ACCMOVX DPTR,ASETB P1.0RETEND方案2原理图中是数码管部分未画出。由于使用此方案，系统组成复杂，不利于实验的调试。因此不
10、使用此方案。3、方案3中的方波实现部分与方案2相同，区别在于频率调节部分，方案2是利用键盘直接键入新的频率值，而本方案是利用模拟信号输入来控制频率的改变，由于模拟信号连续，因此可以实现在要求的频率范围内连续调节。其原理图如图2所示：图2 方案3原理图在本方案中，加入了AD转换环节，是系统的复杂性大大提高，不利于实际的实现，因此，也不采用此方案。4、方案4的方波实现与前者相同，区别是频率调节环节的变化。此方案中，只用了三个按钮来实现频率的调节。原理图如图3所示图3 方案4原理图在此方案中，使用按钮来控制频率的改变，这样的设计，使系统得到了大大的简化，同时，硬件软件的实现十分简便，因此，在此课程设
11、计中，选用方案4来完成课题的设计。2.3、方案可行性研究相比之下，方案4有着比较明显的优势。因为方案4的硬件设计简单，频率的调节是用按钮实现，同时，8253芯片与单片机的接口使用的是74HC373地址锁存器，可以在送地址的时候保持地址有效电平，使地址与数据的传输分开。而且对于方案4的软件的设计，只需要有初始化8253芯片，以及对按键的处理程序即可，因此可行性最高。3、课题方案阐述3.1、硬件设计硬件的设计方框图如图4所示单片机时钟脉冲发生电路以及复位电路8253芯片74LS373地址锁存器AT89C51单片机频率调节电路图4 硬件设计框图硬件设计方案原理如下：1、时钟发生电路由C1、C2和X1
12、（晶振）产生脉冲给XLAT1、XLAT2作为外部振荡信号，复位信号由开关和RC电路构成；由于系统要对外部接口送数据，所以EA端始终为高电平；单片机P0口接8253的数据端口，由于单片机内部无上拉电阻，当作为输入或者输出时应在外部接上拉电阻，因此 P0口需要外接上拉电阻。系统的设计需要使用P0口的高2位作为地址线，同时P0口作为数据线使用，因此，需要加地址锁存器；频率调节电路是用按钮组成的，当按钮按下时，可以对频率进行等步长的递增或者递减，从而实现输出500到1000Hz频率可调的方波。2、硬件设计原理图如方案4原理图所示。3.2、各个部件功能描述1、8253芯片的引脚图及功能（1）8253芯片的引脚图如图5所示图5 8253芯片引脚图（2）8253芯片内部组成部分： 1）数据总线缓冲器(8位、三态、双向)。数据中线缓冲器是8253与系统数据总线相连接时用的接口电路，它
