目录一、 设计目的 1二、 设计要求 1三、 设计方案 1四、 设计内容 2五、 方波 2（一） 方波的简介 2（二） 起源与应用 2六、 硬件介绍（8031） 3（一） 内咅匕结构及弓丨脚图 4（二） 存储器空间以及存储器 5（三） 定时/计数器 7（四） 中断系统 10（五） 并行 I/O端口（P0、Pl、P2、P3） 11（六） 串行I /O端口 12七、 软件设计 12（一） 主程序模块 12（二） 计数/定时器模块 14（三） 硬件接线图 15（四） 程序 16八、 设计总结 17九、 参考文献 18一、设计目的通过课程设计使学生更进一步掌握单片机原理及应用课程的有 关知识，提高应用单片机解决问题的能力，加深对单片机应用的理解 通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握 应用单片机解决问题的步骤及方法为以后学生结合专业从事单片机 应用奠定基础二、 设计要求（1） 方波的周期为2秒2） 用指示灯显示输出方波信号说明：不能用软件延时三、 设计方案（1） 通过单片机内部的计数器/定时器，采用软件编程来产生方波， 这种方法的硬件线路较简单，系统的功能一般与软件设计相关。
2） 本次设计产生方波电路，选择MCS-51系列中的8031单片机， 由于是用指示灯显示输出方波信号，一个LED显示灯即可满足设计 要求四、设计内容(1) 这里采用应用广泛的MCS-51系列中的8031单片机作为产生方 波的控制芯片，利用单片机内部的定时/计数器T0实现软时钟的目 的首先将T0设定工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间(50ms),然后用另一个定时/计数器T1对基准时间计数形成秒时， 再配合给定的脉冲信号，最后通过LED指示灯把输出方波的信号显 示出来，达到读取波形的目的2) 本设计电路在硬件上接线简单,8031的P1.0外接Tl, P1.7外接 指示灯即可五、方波(一) 方波的简介方波是一种非正弦曲线的波形，通常会于电子和讯号处理时出 现理想方波只有“高”秋砥”这两个值电流的波形为矩形的电流即 为方波电流不论时间轴上下是不是对称的，只要是矩形就可叫方波, 必要时，可加“对称”，“不对称”加以说明二) 起源与应用在现实世界，方波只有有限的带宽由于一般电子零件只有高(1) 和低(0)两个值，方波就自然产生，并于数码开关电路中广泛应用 因为方波可以快速从一个值转至另一个(即0-1或1-0),所以方波 就用作时钟讯号来准确地触发同步电路。
但是如果用频率定义域来表 示方波，就会出然一连串的谐波这可能会产生电磁波和电流脉波， 影响周围的电路，产生噪声和错误，对一些精密仪器如类比数位资料 转换器(analog-to-digital converter)影响十分明显，所以设计会使用正 弦波作时钟讯号来代替方波在音乐上，方波被视为空洞的声音，因此会以减法合成过滤方波 作管乐的基础另外，电吉他的失真效果(distortion)把波形的外层削 去，令波形趋向成为方波失真越大会令波形越像方波一个"简单二能级莱德马契函数"(simple two-level Rademacher function)就是一个方波六、硬件介绍(8031)8031是最常见的的MCS-51系列单片机，是inter 公司早期的成熟的单片机产品，应用范围涉及到各行 各业一）内部结构及引脚图时钟源 计数信号P1. 0 -Pl. 1 一P1.2 -P1. 3 —P1.4 -P1.5 -P1. 6 —P1.7 -RST/Vpd -RXD/P3.0 -TXD/P3.1 -INT0/P3. 2 -INT1/P3. 3 -T0/P3.4 -H/P3. 5 -TO/P3. 6 -RD/P3. 7 -XTAL2 -XTAL1 -Vss —1 114023933843753663573483393210311130122913281427152616251724182319222021—Vcc-P0. 0-P0. 1-P0. 2-P0. 3-P0.4-P0. 5-P0. 6-P0. 7-EA/Vpp-ALE/PROG-PSEN-P2. 7-P2. 6-P2. 5-P2.4-P2. 3-P2. 2-P2. 1-P2. 0Vss:接地端Vcc:电源端，接+5VXTAL1：接外部晶体的一个引脚（采用外部时钟时,此引脚揆地）XTAL2：接外部晶体的一个引脚（采用外部时钟时,此引脚接外部时钟） RST/Vpd：复位信号输入ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲输入PSEN：程序存储器允许EA/Vpp：接地（只访问外部程序存储器）P0. 0 - P0. 7：数据/地址低8位复用总线端口P2. 0 - P2. 7:地址高8位总线端口P1. 0 - P1.7:P1静态通用端口P3. 0 - P3. 7: P3双功能静态端口RXD/P3. 0：串行接收TXD/P3. 1：串行发送INT0/P3. 2：外部中断0输入INT1/P3. 3：外部中断1输入T0/P3.4：定时器0的计数输入H/P3. 5：定时器1的计数输入WR/P3.6:写信号RD/P3. 7：读信号一个机器周期=12个振荡脉冲周期（f osc）（二）存储器空间以及存储器内部数据存储器外部数据存储器外部程序存储器（用mov指令读写）（用movx指令读写）（用move指令读）1、内部数据存储器结构:内部RAM区:专用寄存器区:开机复位状态:7FH通用RAJI［区F0HEACCB寄存器 A累加器00H00HE0H30HD0HPSW程序状态字00H2FH位地址区00位-7F位（共128位）B8HIP中断优先级控制寄存器***00000BB0HP3P3 I/O口FFHA8HIE中断允许控制寄存器0**00000B20HA0HP2P2 I/O口FFH1FH寄存器3组 （R0-R7）99HSBUF串行数据缓冲器不定98HSCON串行端口控制寄存器OOH18H90HPlP1 I/O口FFH17H寄存器2组 （R0-R7）8DHTH1定时/计数器1高8位OOH8CHTHO定时/计数器0高8位OOH10H8BHTL1定时/计数器1低8位OOH0FH寄存器1组 （R0-R7）8AHTLO定时/计数器0低8位OOH89HTMOD定时/计数器方式控制寄存器OOH08H88HTCON定时/计数器控制寄存器OOH07H寄存器0组 （R0-R7）87HPCON电源控制寄存器0*******B83HDPH数据指针D PTR高8位OOH00H82HDPL数据扌旨针DPTR低8位OOH81HSP堆栈指针07H80HP0P0 I/O口FFH复位后：内部RAM区及外部RAM区皆保持原值2、程序状态字：PSW| CY | AC | F0 | RS1 | RSO | 0V | X | P |CY：进、借位，有进、借位：CY=1AC：半进、借位，有半进、借位：AC=1F0：用户标志位（由用户设定）RS1,RSO：工作寄存器组选择位0 0 ：选择0组o 1 ：选择1组1 0 :选择2组1 1 :选择3组0V：溢出位，有溢出：OV=1X：无效位P:奇偶位，运算结果有奇数个1: P=13、程序存储器特定入口：0000H:复位或开机后的程序入口0003H:外部中断0服务程序入口OOOBH:定时/计数器0中断服务程序入口0013H:外部中断1服务程序入口001BH:定时/计数器1中断服务程序入口0023H:串行I/O中断服务程序入口（三）定时/计数器8031片内有两个1 6位定时/计数器（增量式计数）1、工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3） 以定时/计数器1为例⑴方式0 （ 1 3位定时/计数）⑵方式1 （ 1 6位定时/计数） ⑶方式2 （8位自动重装时间常数定时/计数）⑷方式3 （仅适用于定时/计数器0 ）TLO用于8位定时/计数THO只用于8位定时2、控制寄存器⑴定时/计数器方式控制寄存器：TMODGATE:门控位，1 :打开，0 :关闭C/T:工作状态选择，1：计数状态，0：定时状态M1,MO:I作方式选择00方式001方式110方式211方式3⑵定时/计数器控制寄存器：TCON| TF1 | TR1 | TF0 | TRO | IE1 | IT1 | IEO | IT0 |TF1, TF0:定时/计数器中断请求标志，1：有请求；0：无请求TR1,TRO:定时/计数器运行控制位，1：打开；0：关断IE1, IE0:外部中断INTI, INTO中断请求标志，1：有请求；0：无请求IT1, IT0:外部中断INTI, INTO触发方式，1：下降沿触发；0：低电平触发（四）中断系统5个中断源：INTO：外部中断0INT1：外部中断1TO：定时/计数器0中断T1：定时/计数器1中断TI/RI：串行I/O中断⑴中断允许寄存器：IE （ 1 ：允许；0 :不允许）| EA | X | X | ES | ET1 | EXI | ETO | EXO |EA:全局中断允许位ES:串行口中断允许位ET1:T1中断允许位EX1:INT1中断允许位ETO:TO中断允许位EXO: INTO中断允许位⑵中断优先寄存器：IP（ 1 ：高优先级；0 :低优先级）| X I X I X I PS | PT1 I PX1 I PTO | PXO IPS:串行口中断优先位 PT1:T1中断优先位PX1:INT1中断优先位PTO:TO中断优先位PXO:INTO中断优先位（同级中断时的优先顺序：INTO-TO-INTl-TlfRI/TDCPU响应中断后，自动清除中断请求标志（只有串行口中断请求标志 需用软件清除），并将程序计数器PC之值压入堆栈，然后将相应的中 断入口地址装入PC,使程序转入相应的中断服务程序。
五）并行 I/O端口（PO、Pl、P2、P3）8031单片机中:P0 口：作为地址低8位和双向数据总线P2 口：作为地址高8位总线1、P1 端口P1 口每一位的内部结构如下:读锁存器r-4-內部总线 — _ D 。