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基于51單片機秒表的程序設計

   2012年07月11日 15:20  
  1.設計目的:
  
 ?。?)利用單片機定時器中斷和定時器計數方式實現秒、分定時。
  
  (2)通過LED顯示程序的調整,熟悉8155與8051,8155與LED的接口技術,熟悉LED動態(tài)顯示的控制過程。
  
 ?。?)通過鍵盤程序的調整,熟悉8155與矩陣式鍵盤的接口技術,熟悉鍵盤掃描原理。
  
 ?。?)通過閱讀和調試簡易秒表整體程序,學會如何編制含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試技巧。
  
  2.設計步驟與要求
  
 ?。?)要求:以8位LED右邊2位顯示秒,左邊6位顯示0,實現秒表計時顯示。以4×4矩陣鍵盤的KE0、KE1、KE2等3鍵分別實現啟動、停止、清零等功能。
  
  (2)方法:用單片機定時器T0中斷方式,實現1秒定時;利用單片機定時器1方式3計數,實現60秒計數。用動態(tài)顯示方式實現秒表計時顯示,用鍵盤掃描方式取得KE0、KE1、KE2的鍵值,用鍵盤處理程序實現秒表的啟動、停止、清零等功能。
  
 ?。?)軟件設計:軟件整體設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。二者間的是:主程序查詢有無按鍵,無按鍵時,調用二次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中斷方式進行,60秒計數由定時器1采用方式3完成,中斷及計數的開啟與關閉受控于按鍵處理程序。由上述設計思路可設計出軟件流程圖如圖1.1所示。
  
 ?。?)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指令“JMP”,而是采用條件轉移指令“CJNE”,每條指令后緊跟著一條無條件跳轉指令“AJMP”,轉至相應的按鍵處理程序,如不是上述3個按鍵值則跳回按鍵查詢狀態(tài)。8位LED顯示的數據由顯示緩沖區(qū)30H~37H單元中的數據決定,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,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計數單元,每20次為一個循環(huán),計滿20次,60秒計數單元(20H)計數1次。60秒計數采用定時器T1方式2計數,計數脈沖采用軟件置位、復位P3.5口的方法實現,用20H單元做60秒計數單元,如定時器T1溢出,則20H單元被清零,20H單元的數據采用十進制計數,該數據被拆成個位和十位兩個數據后分別送至顯示緩沖區(qū)的30H、31H單元。
  
  按照上述思路可編制源程序如下:
  
  ORG0000H
  
  AJMPMAIN
  
  ORG000BH
  
  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
  
  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DPTR
  
  MOVA,#43H;設置8155工作方式字
  
  MOVX@DPTR,A;設置PA、PB口輸出,PC口輸入
  
  MOV20H,#00H;60秒計數單元置初值
  
  MOV21H,#14H;50ms計數單元置初值
  
  MOVSP,#3FH;堆棧指針置初值
  
  MOVR2,#08H&n,bsp;;LED待顯示位數送R2
  
  MOVR0,#30H;顯示緩沖區(qū)首址送R0
  
  STAR: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;調按鍵查詢子程序判是否有鍵按下
  
  JNZK1;有鍵按下轉移
  
  ACALLDISP;無鍵按下,調顯示子程序延時
  
  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;有鍵按下轉移
  
  AJMPKEY;無按鍵,誤讀,繼續(xù)查詢按鍵
  
  K2:MOVR3,#0FEH;首列掃描字送R3
  
  MOVR4,#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,轉查第1行
  
  MOVA,#00H;第0行有鍵按下,行首鍵號送A
  
  AJMPLK;轉求鍵號
  
  L1:JBACC.1,L2;第1行無鍵按下,轉查第2行
  
  MOVA,#08H;第1行有鍵按下,行首鍵號送A
  
  AJMPLK;轉求鍵號
  
  L2:JBACC.2,L3;第2行無鍵按下,轉查第3行
  
  MOVA,#10H;第2行有鍵按下,行首鍵號送A
  
  AJMPLK;轉求鍵號
  
  L3:JBACC.3,NEXT;第3行無鍵按下,轉查下一列
  
  MOVA,#18H;第3行有鍵按下,行首鍵號送A
  
  AJMPLK
  
  LK:ADDA,R4;形成鍵碼送A
  
  PUSHACC;鍵碼入棧保護
  
  K4:ACALLDISP
  
  ACALLKS;等待鍵釋放
  
  JNZK4;未釋放,等待
  
  POPACC;鍵釋放,彈棧送A
  
  AJMPPR;轉鍵盤處理程序
  
  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&,nbsp;;掃描字暫存R3
  
  AJMPK3;轉列掃描程序
  
  ;―――――――――――鍵盤處理程序―――――――――――――――
  
  PR:CJNEA,#00H,PR01;不是KE0鍵碼,轉KE1鍵
  
  AJMPKE0;轉KE0鍵處理程序
  
  PR01:CJNEA,#01H,PR02;不是KE1鍵碼,轉KE2鍵
  
  AJMPKE1;轉KE1鍵處理程序
  
  PR02:CJNEA,#02H,PR03;不是KE2鍵碼,返回按鍵查詢
  
  AJMPKE2;轉KE2鍵處理程序
  
  PR03:AJMPKEY
  
  KE0:SETBTR0;啟動定時器T0
  
  SETBTR1;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;關中斷
  
  CLRET0;禁止定時器T0中斷
  
  CLRTR1;關定時器T1
  
  CLRTR0;關定時器T0
  
  AJMPKEY
  
  KE2:CLREA;關中斷
  
  AJMPMAIN;返回主程序進行初始化
  
 ??;――――――――――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)
  
  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
  
 ?。花D――――――――LED動態(tài)顯示子程序―――――――――――――
  
  DISP:PUSHACC;A入棧保護
  
  SETBRS0;保護第0組工作寄存器,啟用第1組工作寄存器
  
  MOVR2,#08H;LED待顯示位數送R2
  
  MOVR1,#00H;設定顯示時間
  
  MOVR3,#7FH;選中zui右端LED
  
  MOVR0,#30H;顯示緩沖區(qū)首址送R0
  
  MOVA,@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)<,/O:P>
  
  MOVX@DPTR,A;位碼送PA口
  
  DJNZR1,$;延時0.5ms
  
  DJNZR1,$;延時0.5ms
  
  RRA;位選字移位
  
  MOVR3,A;移位后的位選字送R3
  
  INCR0;指向下一位緩沖區(qū)地址
  
  MOVA,@R0;緩沖區(qū)數據送A
  
  DJNZR2,DISP1;未掃描完,繼續(xù)循環(huán)
  
  CLRRS0;恢復第0組工作寄存器
  
  POPACC;A彈棧,恢復現場
  
  RET
  
  TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H;共陰極LED字形表
  
  DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
  
 ??;――――――――――定時器中斷服務程序―――――――――――――
  
  CONT:PUSHACC;保護現場
  
  MOVTH0,#3CH;定時器T1重置初值
  
  MOVTL0,#0B0H
  
  MOVA,20H;秒計數器送A
  
  AJMPCONT1
  
  REN:AJMPREN1
  
  CONT1:DJNZ21H,REN;1秒定時未到,中斷返回
  
  MOV21H,#14H;重置50ms計數初值
  
  CLRP3.5;軟件產生定時器T1計數脈沖
  
  NOP
  
  NOP
  
  SETBP3.5
  
  INCA;1秒計數值加1
  
  DAA;換算為10進制計數
  
  JBCTF1,CONT2;60秒到,轉清零
  
  CONT3:MOV20H,A;計數值送60秒計數單元20H
  
  ANLA,#0FH;屏蔽高4位
  
  MOV30H,A;秒表個位待顯示數據送顯示緩沖區(qū)
  
  MOVA,20H
  
  SWAPA;60秒計數單元高、低4位數據互換
  
  ANLA,#0FH;屏蔽高4位
  
  MOV31H,A;秒表十位待顯示數據送顯示緩沖區(qū)
  
  AJMPREN1
  
  CONT2:MOVA,#00H
  
  AJMPCONT3
  
  REN1:POPACC;恢復現場
  
  RET;中斷返回
  
  END
  
  3.總結與分析
  
 ?。?)實驗采用七段碼LED設計(數碼管),顯示直觀;采用定時器中斷,計時更準確;功能齊全,可隨時啟動、停止、清零,后者智能化程度更高。
  
 ?。?)設計、調試大型程序時,需先根據要求劃分模塊,優(yōu)化結構;再根據各模塊特點確定何為主程序,何為子程序,何為中斷服務程序,相互間如何調用;再根據各模塊性質和功能將各模塊細化,設計出程序流程圖;zui后才根據各模塊流程圖編制具體程序。調試時應先調主程序,實現zui基本zui主要的功能,在此基礎上再將各模塊功能往主程序上堆砌,直至各模塊聯調、統調,實現全部功能。本例子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程序。主程序又細分為初始化程序,鍵盤查詢程序,鍵盤掃描程序,鍵盤處理程序四大部分。三大模塊之間的關系是:鍵盤程序在無鍵按下時,不斷調用動態(tài)顯示子程序;在有鍵按下時,先調用動態(tài)顯示子程序消抖,再進入鍵盤處理程序,控制中斷服務程序的運行;處理完畢后,再不斷調用動態(tài)顯示子程序。經上述處理后,三大模塊運行協調一致,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確性,較好地實現了全部功能。
  
 ?。?)本例子只用到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展空間。只要將上述程序稍加改動即可實現秒、分、時、日顯示,并可作修改的實時時鐘。如增加LED顯示位數或將顯示改為LCD顯示模塊,可實現年、月、周、日、時、分、秒顯示。

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