MCU實驗報告--3-基于單片機的簡易秒表設(shè)計制作

項目二基于單片機的簡易秒表設(shè)計制作

一、實驗?zāi)康暮鸵��?/p>

1、實驗?zāi)康?/p>

熟悉LED數(shù)碼管與單片機的接口電路及其設(shè)計方法，掌握動態(tài)顯示方式及其典型的應(yīng)用電路；掌握LED八段數(shù)碼管秒表顯示器的程序編制方法。

通過調(diào)試簡易秒表整體程序，學(xué)會編制含LED動態(tài)顯示、定時器中斷等多種功能的綜合程序，初步掌握復(fù)雜應(yīng)用程序的編制和調(diào)試技巧。2、實驗要求

A仿真試驗，完成用數(shù)碼管顯示0-9或A-F并不斷循環(huán)；

B簡單秒表的設(shè)計及實現(xiàn)，每過1S，LED數(shù)碼管顯示的秒數(shù)加1，設(shè)計制作0-59S不斷運行的秒表。

二、實驗儀器設(shè)備

1、PC機（Keil，PROTEUS）3、面包板4、元器件

2、實驗仿真板（用dpj.dll實驗仿真板驗證）

三、實驗步驟1、器件準(zhǔn)備

元器件清單列表元件名稱AT89S51晶振電容1數(shù)碼管12MHz參數(shù)數(shù)量1112電阻1電阻2電容1其它元件名稱參數(shù)數(shù)量2、硬件設(shè)計

試驗A仿真原理圖

試驗B仿真原理圖

實驗B根據(jù)電路原理圖，對各個硬件模塊在面包板上進(jìn)行搭試。3、軟件設(shè)計及調(diào)試

1）、啟動Keil軟件2）、源程序（供參考）試驗A

CounterEQU57H;計數(shù)器,顯示程序通過它得知現(xiàn)正顯示哪個數(shù)碼管DISPBUFEQU58H

;顯示緩沖區(qū)為58H-5DH

……試驗B

2

……3）、調(diào)試程序

A、根據(jù)程序確定調(diào)試目的，即調(diào)試時所需觀察的內(nèi)容結(jié)果。B、調(diào)試程序。

4、固化程序

將以上ASM編譯生成HEX文件，利用編程器將HEX文件燒錄到AT89S51。

5、秒表顯示（照片）

四、總結(jié)與體會

擴(kuò)展閱讀：簡易秒表的制作

簡易秒表的制作1．實訓(xùn)目的

（1）利用單片機定時器中斷和定時器計數(shù)方式實現(xiàn)秒、分定時。

（2）通過LED顯示程序的調(diào)整，熟悉8155與8051，8155與LED的接口技術(shù)，熟悉LED動態(tài)顯示的控制過程。

（3）通過鍵盤程序的調(diào)整，熟悉8155與矩陣式鍵盤的接口技術(shù)，熟悉鍵盤掃描原理。

（4）通過閱讀和調(diào)試簡易秒表整體程序，學(xué)會如何編制含LED動態(tài)顯示、鍵盤掃描和定時器中斷等多種功能的綜合程序，初步體會大型程序的編制和調(diào)試技巧。2．實訓(xùn)設(shè)備與器件

（1）實訓(xùn)設(shè)備：單片機開發(fā)系統(tǒng)、微機。（2）實訓(xùn)器件：實訓(xùn)電路板1套。3．實訓(xùn)步驟與要求

（1）要求：利用實訓(xùn)電路板，以8位LED右邊2位顯示秒，左邊6位顯示0，實現(xiàn)秒表計時顯示。以4×4矩陣鍵盤的KE0、KE1、KE2等3鍵分別實現(xiàn)啟動、停止、清零等功能。

（2）方法：用單片機定時器T0中斷方式，實現(xiàn)1秒定時；利用單片機定時器1方式3計數(shù)，實現(xiàn)60秒計數(shù)。用動態(tài)顯示方式實現(xiàn)秒表計時顯示，用鍵盤掃描方式取得KE0、KE1、KE2的鍵值，用鍵盤處理程序?qū)崿F(xiàn)秒表的啟動、停止、清零等功能。

（3）實驗線路分析：采用實訓(xùn)電路板，其原理圖參見附錄。8位LED顯示的位碼由8155的PA口輸出，段碼由8155的PB口輸出，PB口線與LED之間接有200Ω限流電阻，LED為共陰極數(shù)碼管，LED顯示方式為動態(tài)顯示方式。4×4矩陣鍵盤的行線經(jīng)5.1KΩ電阻上拉后與8155PC口的PC0~PC3口線相連，列線與8155PA口的PA0~PA3口線相連。8155的控制口地址為4400H，PA口地址為4401H，PB口地址為4402H，PC口地址為4403H。系統(tǒng)本采用11.0592MHz的晶振，本實訓(xùn)應(yīng)改為12MHz晶振，以方便定時。

（4）軟件設(shè)計：軟件整體設(shè)計思路是以鍵盤掃描和鍵盤處理作為主程序，LED動態(tài)顯示作為子程序。二者間的聯(lián)系是：主程序查詢有無按鍵，無按鍵時，調(diào)用二次LED動態(tài)顯示子程序（約延時8ms）后再回到按鍵查詢狀態(tài)，不斷循環(huán)；有按鍵時，LED動態(tài)顯示子程序作為按鍵防抖延時被連續(xù)調(diào)用二次（約延時16ms），待按鍵處理程序執(zhí)行完后，再回到按鍵查詢狀態(tài)，同時兼顧了按鍵掃描取值的準(zhǔn)確性和LED動態(tài)顯示的穩(wěn)定性。秒定時采用定時器T0中斷方式進(jìn)行，60秒計數(shù)由定時器1采用方式3完成，中斷及計數(shù)的開啟與關(guān)閉受控于按鍵處理程序。由上述設(shè)計思路可設(shè)計出軟件流程圖如圖7.1所示。

（5）程序編制：編程時置KE0鍵為“啟動”，置KE1鍵為“停止”，置KE2鍵為“清零”，因按鍵較少，在處理按鍵值時未采用散轉(zhuǎn)指令“JMP”，而是采用條件轉(zhuǎn)移指令“CJNE”，每條指令后緊跟著一條無條件跳轉(zhuǎn)指令“AJMP”，轉(zhuǎn)至相應(yīng)的按鍵處理程序，如不是上述3個按鍵值則跳回按鍵查詢狀態(tài)。8位LED顯示的數(shù)據(jù)由顯示緩沖區(qū)30H~37H單元中的數(shù)據(jù)決定，順序是從左至右，動態(tài)顯示時，每位顯示持續(xù)時間為1ms，1ms延時由軟件實現(xiàn)，8位顯示約耗時8ms。主程序、按鍵查詢子程序采用第0組工作寄存器，顯示子程序采用第1組工作寄存器。1秒定時采用定時器T0方式1中斷，每50ms中斷一次，用21H做50ms計數(shù)單元，每20次為一個循環(huán)，計滿20次，60秒計數(shù)單元（20H）計數(shù)1次。60秒計數(shù)采用定時器T1方式2計數(shù)，計數(shù)脈沖采用軟件置位、復(fù)位P3.5口的方法實現(xiàn)，用20H單元做60秒計數(shù)單元，如定時器T1溢出，則20H單元被清零，20H單元的數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制計數(shù)，該數(shù)據(jù)被拆成個位和十位兩個數(shù)據(jù)后分別送至顯示緩沖區(qū)的30H、31H單元。

圖7.1簡易秒表軟件流程圖

按照上述思路可編制源程序如下：ORG0000H

AJMPMAINORG000BH

AJMPCONT

；◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇主程序◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇；——————————初始化程序————————————

MAIN：MOVTMOD，#61H；置T0方式1定時，T1方式2計數(shù)MOVTH0，#3CH；T0置初值MOVTL0，#0B0H

MOVTH1，#0C4H；T1置初值MOVTL1，#0C4H

MOVDPTR，#4400H；8155控制口地址送DPTRMOVA，#43H；設(shè)置8155工作方式字

MOVX@DPTR，A；設(shè)置PA、PB口輸出，PC口輸入MOV20H，#00H；60秒計數(shù)單元置初值MOV21H，#14H；50ms計數(shù)單元置初值MOVSP，#3FH；堆棧指針置初值

MOVR2，#08H；LED待顯示位數(shù)送R2MOVR0，#30H；顯示緩沖區(qū)首址送R0STAR：MOV@R0，#00H；顯示緩沖區(qū)清零INCR0

DJNZR2，STAR

CLRA；累加器清零；———————————鍵盤查詢程序——————————

KEY：ACALLKS；調(diào)按鍵查詢子程序判是否有鍵按下JNZK1；有鍵按下轉(zhuǎn)移ACALLDISP；無鍵按下，調(diào)顯示子程序延時AJMPKEY；繼續(xù)查詢按鍵；———————————鍵盤掃描程序——————————K1：ACALLDISP；鍵盤去抖延時ACALLDISP

ACALLKS；再次判別是否有鍵按下JNZK2；有鍵按下轉(zhuǎn)移

AJMPKEY；無按鍵，誤讀，繼續(xù)查詢按鍵K2：MOVR3，#0FEH；首列掃描字送R3MOVR4，#00H；首列號送R4

K3：MOVDPTR，#4401H；PA口地址送DPTR，開始列掃描MOVA，R3

MOVX@DPTR，A；列掃描字送PA口INCDPTR；指向PC口INCDPTR

MOVXA，@DPTR；讀取行掃描值

JBACC.0，L1；第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第1行MOVA，#00H；第0行有鍵按下，行首鍵號送AAJMPLK；轉(zhuǎn)求鍵號

L1：JBACC.1，L2；第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第2行

MOVA，#08H；第1行有鍵按下，行首鍵號送AAJMPLK；轉(zhuǎn)求鍵號

L2：JBACC.2，L3；第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第3行

MOVA，#10H；第2行有鍵按下，行首鍵號送AAJMPLK；轉(zhuǎn)求鍵號

L3：JBACC.3，NEXT；第3行無鍵按下，轉(zhuǎn)查下一列MOVA，#18H；第3行有鍵按下，行首鍵號送AAJMPLK

LK：ADDA，R4；形成鍵碼送APUSHACC；鍵碼入棧保護(hù)K4：ACALLDISP

ACALLKS；等待鍵釋放JNZK4；未釋放，等待POPACC；鍵釋放，彈棧送AAJMPPR；轉(zhuǎn)鍵盤處理程序

NEXT：INCR4；修改列號MOVA，R3

JNBACC.3，KEY；4列掃描完返回按鍵查詢狀態(tài)RLA；未掃描完，改為下列掃描字MOVR3，A；掃描字暫存R3AJMPK3；轉(zhuǎn)列掃描程序

；———————————鍵盤處理程序———————————————PR：CJNEA，#00H，PR01；不是KE0鍵碼，轉(zhuǎn)KE1鍵AJMPKE0；轉(zhuǎn)KE0鍵處理程序

PR01：CJNEA，#01H，PR02；不是KE1鍵碼，轉(zhuǎn)KE2鍵AJMPKE1；轉(zhuǎn)KE1鍵處理程序

PR02：CJNEA，#02H，PR03；不是KE2鍵碼，返回按鍵查詢AJMPKE2；轉(zhuǎn)KE2鍵處理程序PR03：AJMPKEY

KE0：SETBTR0；啟動定時器T0SETBTR1；啟動定時器T1

SETBET0；允許定時器T0中斷SETBEA；開中斷

AJMPKEY；返回鍵盤查詢狀態(tài)KE1：CLREA；關(guān)中斷

CLRET0；禁止定時器T0中斷CLRTR1；關(guān)定時器T1CLRTR0；關(guān)定時器T0AJMPKEY

KE2：CLREA；關(guān)中斷

AJMPMAIN；返回主程序進(jìn)行初始化；——————————按鍵查詢子程序——————————————KS：MOVDPTR，#4401H；置8155PA口地址MOVA，#00H

MOVX@DPTR，A；全掃描字#00H送PA口INCDPTR；指向PC口INCDPTR

MOVXA，@DPTR；讀入PC口狀態(tài)

3

CPLA；變正邏輯，高電平表示有鍵按下ANLA，#0FH；屏蔽高4位

RET；返回，A≠0表示有鍵按下；—————————LED動態(tài)顯示子程序—————————————DISP：PUSHACC；A入棧保護(hù)

SETBRS0；保護(hù)第0組工作寄存器,啟用第1組工作寄存器

MOVR2，#08H；LED待顯示位數(shù)送R2

MOVR1，#00H；設(shè)定顯示時間MOVR3，#7FH；選中最右端LED

MOVR0，#30H；顯示緩沖區(qū)首址送R0MOVA，@R0；秒顯示個位送A

DISP1：MOVDPTR，#TAB；指向字形表首址MOVCA，@A+DPTR；查表取得字形碼

MOVDPTR，#4402H；指向8155PB口（段碼口）MOVX@DPTR，A；字形碼送PB口MOVA，R3；取位選字

MOVDPTR，#4401H；指向8155PA口（位選口）MOVX@DPTR，A；位碼送PA口DJNZR1，$；延時0.5msDJNZR1，$；延時0.5msRRA；位選字移位

MOVR3，A；移位后的位選字送R3INCR0；指向下一位緩沖區(qū)地址MOVA，@R0；緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送ADJNZR2，DISP1；未掃描完，繼續(xù)循環(huán)

CLRRS0；恢復(fù)第0組工作寄存器POPACC；A彈棧，恢復(fù)現(xiàn)場RET

TAB：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H；共陰極LED字形表DB6DH，7DH，07H，7FH，6FH

；——————————定時器中斷服務(wù)程序—————————————CONT：PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場

MOVTH0，#3CH；定時器T1重置初值MOVTL0，#0B0HMOVA，20H；秒計數(shù)器送AAJMPCONT1REN：AJMPREN1

CONT1：DJNZ21H，REN；1秒定時未到，中斷返回MOV21H，#14H；重置50ms計數(shù)初值

CLRP3.5；軟件產(chǎn)生定時器T1計數(shù)脈沖NOPNOP

SETBP3.5

INCA；1秒計數(shù)值加1DAA；換算為10進(jìn)制計數(shù)

JBCTF1，CONT2；60秒到，轉(zhuǎn)清零

CONT3：MOV20H，A；計數(shù)值送60秒計數(shù)單元20HANLA，#0FH；屏蔽高4位

MOV30H，A；秒表個位待顯示數(shù)據(jù)送顯示緩沖區(qū)MOVA，20H

SWAPA；60秒計數(shù)單元高、低4位數(shù)據(jù)互換ANLA，#0FH；屏蔽高4位

MOV31H，A；秒表十位待顯示數(shù)據(jù)送顯示緩沖區(qū)AJMPREN1

CONT2：MOVA，#00HAJMPCONT3

REN1：POPACC；恢復(fù)現(xiàn)場RET；中斷返回END4．實訓(xùn)總結(jié)與分析

（1）例5.4與本實訓(xùn)相比，二者均是秒表，但差別較大。前者采用發(fā)光二極管顯示，后者采用七段碼LED（俗稱數(shù)碼管），后者顯示更直觀；前者計時采用軟件延時，后者采用定時器中斷，后者更準(zhǔn)確；前者功能單一，程序一旦開始運行，中間過程無法控制，后者功能齊全，可隨時啟動、停止、清零，后者智能化程度更高。綜上所述，后者更實用。

（2）設(shè)計、調(diào)試大型程序時，需先根據(jù)要求劃分模塊，優(yōu)化結(jié)構(gòu)；再根據(jù)各模塊特點確定何為主程序，何為子程序，何為中斷服務(wù)程序，相互間如何調(diào)用；再根據(jù)各模塊性質(zhì)和功能將各模塊細(xì)化，設(shè)計出程序流程圖；最后才根據(jù)各模塊流程圖編制具體程序。調(diào)試時應(yīng)先調(diào)主程序，實現(xiàn)最基本最主要的功能，在此基礎(chǔ)上再將各模塊功能往主程序上堆砌，直至各模塊聯(lián)調(diào)、統(tǒng)調(diào)，實現(xiàn)全部功能。本實訓(xùn)將整個程序劃分為鍵盤程序，動態(tài)顯示程序，秒計時程序三大模塊，根據(jù)各自的特點確定鍵盤程序為主程序，動態(tài)顯示程序為子程序，秒計時程序為定時器中斷服務(wù)程序。主程序又細(xì)分為初始化程序，鍵盤查詢程序，鍵盤掃描程序，鍵盤處理程序四大部分。三大模塊之間的關(guān)系是：鍵盤程序在無鍵按下時，不斷調(diào)用動態(tài)顯示子程序；在有鍵按下時，先調(diào)用動態(tài)顯示子程序消抖，再進(jìn)入鍵盤處理程序，控制中斷服務(wù)程序的運行；處理完畢后，再不斷調(diào)用動態(tài)顯示子程序。經(jīng)上述處理后，三大模塊運行協(xié)調(diào)一致，既保持了動態(tài)顯示的穩(wěn)定性，又保持了鍵盤的可靠性，還保持了秒計時的準(zhǔn)確性，較好地實現(xiàn)了全部功能。

（3）本實訓(xùn)只用到實驗線路板8位LED顯示中的兩位，只用到4×4鍵盤16個按鍵中的3個，因此，其功能還有較大的擴(kuò)展空間。只要將上述程序稍加改動即可實現(xiàn)秒、分、時、日顯示，并可作全方位修改的實時時鐘。如增加LED顯示位數(shù)或?qū)�顯示改為LCD顯示模塊，可實現(xiàn)年、月、周、日、時、分、秒顯示。

實驗13簡易秒表的制作

（一）實驗說明

1．利用單片機定時器中斷和定時器計數(shù)方式實現(xiàn)秒、分定時。

2．通過LED顯示程序的調(diào)整，熟悉8051,LED的接口技術(shù)，熟悉LED動態(tài)顯示的控制過程。3．通過鍵盤程序的調(diào)整，熟悉鍵盤掃描原理。

4．學(xué)會如何編制含LED動態(tài)顯示，鍵盤掃描和定時器中斷等多種功能的綜合程序，初步體會大

型程序的編制和調(diào)試技巧。5．以K1,K5,K93個鍵分別實現(xiàn)啟動、停止、清零等功能。用動態(tài)顯示方式實現(xiàn)秒表計時顯示。

（二）實驗連線表

連接1連接2連接3連接4連接5

A01+5V/GNDP1.0P1.1P1.2-P1.4GND開始A05+5V/GNDSCLSDAA08+5V/GNDKR1-KR3KC1（三）程序流程圖定時器0中斷服務(wù)程序

恢復(fù)現(xiàn)場顯示時間定時器置初值保護(hù)現(xiàn)場主程序流程系統(tǒng)初始化顯示全0初始時間鍵盤掃描調(diào)整時間值Y啟動鍵？NY停止鍵？NN清零鍵？Y關(guān)中斷關(guān)閉時器關(guān)中斷啟動定時器開中中斷返回1234+5VDR1R2R35.1K5.1K5.1K實驗13原理圖+5V1DK1K2K3R4510Ωx838383838383U1SCL1SDA23456781312151431B191891716P1.0/TP1.1/TP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.3/INT1P3.2INT0P3.5/T1P3.4/T0EA/VPXLAT1XLAT2RESETP3.7/RDP3.6/WRMCU8052P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P3.0/RXDP3.1/TXDALE/PPSEN39383736353433322122232425262728101130291A101B91C71D51E41F21G11DP6abacfbdgecfedgdpdpLA11A1B1C1D1E1F1G1DP2A102B92C72D52E42F22G12DP6abacfbdgecfedgdpdpLA23A103B93C73D53E43F23G13DP6abacfbdgecfedgdpdpLA34A104B94C74D54E44F24G14DP6abacfbdgecfedgdpdpLA45A105B95C75D55E45F25G15DP6abacfbdgecfedgdpdpLA56A106B96C76D56E46F26G16DP6abacfbdgecfedgdpdpLA62A2B2C2D2E2F2G2DP3A3B3C3D3E3F3G3DP4A4B4C4D4E4F4G4DP5A5B5C5D5E5F5G5DP345610111213345601111213345601111213345610111213345610111213345610U2Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U3Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U4Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U5Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U6Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q71112136A6B6C6D6E6F6G6DP8C23456789CBCLKCLKCLKCLKCLKCLKMRMRMRMRMR74LS16412891274LS164891274LS164891274LS164891274LS164891274LS16489SDASCLMRABABABABABAB+5VC1100nFC2100nFC3100nFC4100nFC5100nFC6100nFATitleANumberRevisionSizeA4Date:File:12317-Aug-201*E:\\JZV2.ddbSheetofDrawnBy:4

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