多功能計時器 的設計.doc

一設計要求：(1) 任務設計并制作一個可以完成足球、籃球比賽及其他用處途的多用計時裝置。(2) 設計要求1) 基本要求 LED數(shù)碼管顯示計時結(jié)果； 適用于足球、籃球各種倒計時要求； 根據(jù)比賽要求設置相應的按鍵； 電源由外部提供，+5V； 計時時間到報警。2)發(fā)揮要求 改用LCD顯示； 增加其他計時功能； 由6V電池供電（穩(wěn)壓電源提供）； 時間到樂曲報警； 整體電路效率60%； 計時精度1s/h。二系統(tǒng)實現(xiàn)：本系統(tǒng)由軟件與硬件仿真電路兩部分組成，通過keil與protues聯(lián)調(diào)實現(xiàn)足球、籃球計時的各種要求。系統(tǒng)由LCD1602顯示，七個按鍵控制開始暫停選擇等功能。2.1硬件仿真電路圖2.2系統(tǒng)設計程序總流程圖 開始初始化籃球賽？足球賽？籃球賽計時界面開始？Y功能選擇界面HOU=1?LCD顯示上半場LCD顯示下半場開始？計時并顯示計時并顯示NYY24秒復位？EXT=24暫停？開始？24秒復位？EXT=24時間到？HOU+1時間到？HOU+1暫停開始？暫停開始？YYYY暫停？開始？YYYYYYYYNNNNNNNNNNNNNN三主要硬件部分設計與選型3.1 LCD1602顯示器 為了獲得更好的效果本設計并沒有采用常見的LED，而是采用了型號為LM016L的 LCD。LCD有LED數(shù)碼顯示更好的更的直觀效果，也更加經(jīng)久耐用。液晶顯示模塊體積小功耗低、顯示內(nèi)容豐富，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件之一了。本LCD是2行16列液晶 可顯示2行16列英文字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，RS，R/W，EN三個控制端口（共14線），工作電壓為5V。沒背光，和常用的1602B功能和引腳一樣（除了調(diào)背光的二個線腳）. 該模塊也可以只用D4-D7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。這樣的話可以節(jié)省MCU的I/O口資源。引腳說明：VDD：電源正極，4.55.5V，通常使用5V電壓。VL：LCD對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為05V。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，因此通常使用一個10K的電位器來調(diào)整對比度，或者直接串接一個電阻到地。RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時，使RS為高電平。R/W：讀寫控制端。R/W為高電平時，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時，寫入數(shù)據(jù)。E：LCD模塊使能信號控制端。寫數(shù)據(jù)時，需要下降沿觸發(fā)模塊。D0D7：8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果MCU的I/O口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4D7接口傳送數(shù)據(jù)。BLA： LED背光正極。需要背光時，BLA串接一個限流電阻接VDD，BLK接地，實測該模塊的背光電流為50mA左右。BLK： LED背光地端。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.2所示：序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容表3.2：控制命令表1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。 指令8：DDRAM地址設置。 指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)。與HD44780相兼容的芯片時序表如下：讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無表3.3：基本操作時序表對于溫度顯示模塊的編寫也要了解其時序圖，通過時序圖，編寫相關的驅(qū)動程序，實現(xiàn)其相關讀寫操作，此外，要想要讓其顯示正確的命令，還要注意其內(nèi)部相關控制指令。在本設計中主要用的是寫入指令的子程序。 LCD1602的讀寫時序圖四、主要功能模塊程序設計這里只介紹LCD1602顯示程序本系統(tǒng)使用LCD1602實現(xiàn)顯示，只要參照LCD1602的使用手冊進行初始化和程序編寫就可以顯示，即在程序編寫中添加LCD1602的驅(qū)動程序。這里的驅(qū)動程序主要包括：初始化函數(shù)、設置顯示坐標、寫字符函數(shù)及寫字符串函數(shù)。LCD1602的部分讀寫控制時序程序如下所示：(1) 寫命令函數(shù)：向寄存器寫入控制字參數(shù)：A-控制字W_CMD:ACALL WAIT； /側(cè)忙碌狀態(tài)CLR RW； /寫命令時，R/W為低電平CLR RS； /寫入指令。RS為低電平SETB E； /置高使能線 MOV LCD, A； / 接收命令字并送到數(shù)據(jù)總線上CLR E： /在使能線的下降沿寫入數(shù)據(jù)RET(2)寫數(shù)據(jù)函數(shù)：向寄存器寫入數(shù)據(jù)參數(shù)：A-待要顯示數(shù)據(jù)W_DATA: ACALL WAIT/側(cè)忙碌狀態(tài)SETB RS/寫數(shù)據(jù)時，RS為高電平CLR RW/寫入數(shù)據(jù)。RW為低電平SETB E/置高使能線MOV LCD, A/ 接收數(shù)據(jù)并送到數(shù)據(jù)總線上CLR E/在使能線的下降沿寫入數(shù)據(jù)RET五、功能演示1、開始界面，此時通過按鍵選擇功能，有籃球賽計時和足球賽計時2、選擇籃球賽后出現(xiàn)下面界面，籃球賽是倒計時。Period:01表示第一小節(jié)，12:00表示本節(jié)剩余分秒時間，10表示24秒計時時間3、按下開始按鍵。開始倒計時，計時時可以隨時暫停，計時和暫停過程中都可以進行24秒復位。4、第一小節(jié)時間結(jié)束，時間停止，并且蜂鳴器發(fā)出報警聲音 5、再按下開始按鈕，則進行第二小節(jié)計時，第一行小節(jié)標志換為026、選擇足球賽計時功能后顯示下面界面，足球賽是正計時。第一行顯示比賽是上半場還是下半場，第二行比賽進行的時間，由于足球賽具有傷停補時時間，而且時間不確定，所以設計extra：0x。比賽工程中可用按鍵extra+extra-進行調(diào)節(jié)。7、按下開始鍵后開始計時。中間可以暫停開始8、加時0分鐘，45分鐘時自動暫停。加時1分鐘，46分鐘時自動暫停。并報警 9、按開始鍵進行下半場計時。第一行顯示Second half六、程序?qū)崿F(xiàn)RS EQU P3.0 ;寫入數(shù)據(jù)(1)或指令(0)選擇端RW EQU P3.1 ;讀(1)寫(0)控制E EQU P3.2; ;使能LCD EQU P2 ;LCD數(shù)據(jù)口BF EQU P2.7 ;忙標志BA_FO BIT 30H ;選擇功能標志位，1為籃球賽，0為足球賽EXT EQU 31H;加時賽儲存地址HOU EQU 34H ;節(jié)數(shù)，上下半場儲存地址MIN EQU 35H;分鐘儲存地址SEC EQU 36H;秒儲存地址COUNT EQU 3CB0H ;T0初值COUNT1 EQU 20 ;20*50Ms=1SCOUNT2EQU37HDATA_1EQU38H ;寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)首地址CMD_1EQU39H ;寫指令指令首地址SECCOUN EQU 10H ;存放20的地址LEDBUF EQU 40H ;顯示數(shù)據(jù)（數(shù)字）首地址LCDBUFEQU4AH ;顯示數(shù)據(jù)（字符）首地址 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ;T0中斷入口 LJMP STIME ;調(diào)用定時器T0中斷服務子程序MAIN: MOVSP,#60H ;裝入固定點顯示字母或符號 MOVLCDBUF+0,#0 MOVLCDBUF+1,#1MOVLCDBUF+2,#2MOVLCDBUF+3,#3MOVLCDBUF+4,#4MOVLCDBUF+5,#5MOVLCDBUF+6,#6MOVLCDBUF+7,#7MOVLCDBUF+8,#8MOVLCDBUF+9,#9MOVLCDBUF+10,#10MOVLCDBUF+11,#11MOVLCDBUF+12,#12MOVLCDBUF+13,#13MOVLCDBUF+14,#14MOVLCDBUF+15,#15MOVP1,#0FFH ;P1口輸出至高電平SETBP3.5 ;蜂鳴器口 ;-LCD1602初始化- MOV A, #00000001B ;發(fā)送清屏操作指令; CALL W_CMD ;調(diào)寫入指令子程序 MOV A, #00001100B ;發(fā)送顯示開/關控制 ACALL W_CMD ;指令,無光標,無閃爍 MOV A, #00011100B ;發(fā)送光標移動指令 ACALL W_CMD ;光標和字一起移動，光標自動右移 MOV A, #00111100B ;發(fā)送功能設置指令 CALL W_CMD ;8位DB,雙行,5x7字符MOVA,HOU ;判斷第幾小節(jié)（上下半場 CJNEA,#01,LOP ;非01跳轉(zhuǎn)lop判斷hou為00還是別的LOP:JNCDINGSHI ;進位標志為1說明HOU1比賽小節(jié)結(jié)束，不顯示功能選擇界面MOV HOU,#01 ;進位標志為0說明HOU01，為00，比賽剛開始HOU=1并顯示功能選擇界面 ;-LCD1602初始化結(jié)束-HUAN:MOVDATA_1,#LCDBUF MOVCOUNT2,#16 ;顯示字符數(shù)為16個MOVCMD_1,#10000001B ; 顯示從第一行第一個開始MOV DPTR, #TAB1 ;裝入查表地址，LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序MOVDATA_1,#LCDBUFMOVCOUNT2,#16MOVCMD_1,#11000001BMOV DPTR, #TAB2 ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序 CE:JNBP1.0,BA ;功能選擇判斷，P1.0按下為低電平，選擇籃球賽計時JNBP1.1,FO ;功能選擇判斷，P1.1按下為低電平，選擇足球計時SJMPCE BA:SETBBA_FO ;選擇的籃球賽標志位置1SJMPDINGSHI FO:CLRBA_FO ;選擇的足球賽標志位置0 ;-T0定時初始化-DINGSHI:MOV A, #00000001B ;清屏 CALL W_CMDMOVLEDBUF+5,#10 MOV TMOD,#01H ;設置T0定時，模式1 MOV TH0,#HIGH(COUNT) ;裝入高4位初始值 MOV TL0,#LOW(COUNT) ;裝入低4位初始值 SETB EA ;開中斷 SETB ET0 ;開T0中斷允許位，此時沒有啟動中斷， MOV SECCOUN,#COUNT1 ;把數(shù)值20放到10H單元中 ;-T0定時初始化結(jié)束- JNBBA_FO,FOOT ;查看標志位，選擇功能顯示BASKE: ;籃球賽計時顯示 MOV MIN,#12 ;初始化定時時間，分 MOV SEC,#00 ;秒MOVEXT,#24 ;24秒倒計時MOVDATA_1,#LCDBUF ;第一行顯示Period:（小節(jié)數(shù)）MOVCOUNT2,#7 MOVCMD_1,#10000001BMOV DPTR, #TAB5 ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序JMP2DIS:JBP1.4,JMP2DIS1 ;按鍵p1.4則進行24秒復位JNBP1.4,$MOVEXT,#24JMP2DIS1:LCALLMOVBUF1 ;數(shù)據(jù)處理MOVDATA_1,#LEDBUF ;第一行第八九個空顯示節(jié)數(shù)MOVCOUNT2,#2MOVCMD_1,#10001000BMOV DPTR, #TAB ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序MOVDATA_1,#LEDBUF+3;第二行從第一個空開始顯示分秒數(shù)MOVCOUNT2,#5MOVCMD_1,#11000001BMOV DPTR, #TAB ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序MOVDATA_1,#LEDBUF+8;第二行第十十一個空顯示24秒倒計時MOVCOUNT2,#2MOVCMD_1,#11001010BMOV DPTR, #TAB ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序JBTR0,JMP2DIS ;計時已開始則返回循環(huán)顯示JBP1.3,$ ;計時開始按鍵等待LCALLBUZZERSETBTR0 ;啟動計時 LJMP JMP2DISFOOT: MOV MIN,#00 MOV SEC,#00MOVEXT,#00MOVA,HOU;判斷上下半場CJNEA,#1,XIAMOVDATA_1,#LCDBUF;是上半場則第一行顯示First halfMOVCOUNT2,#10MOVCMD_1,#10000001BMOV DPTR, #TAB6 ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序AJMPextraXIA: MOVDATA_1,#LCDBUF;是下半場則第一行顯示Second halfMOVCOUNT2,#11MOVCMD_1,#10000001BMOV DPTR, #TAB7 ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序 extra:MOVDATA_1,#LCDBUF;第二行第八個空開始顯示extra:（加時時間）MOVCOUNT2,#6MOVCMD_1,#11001000BMOV DPTR, #TAB8 ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序FOOT1:JBP1.7,JIAN;加時時間設置，P1.6減1，P1.7加1JNBP1.7,$INCEXT JIAN:JBP1.6,FOOT2 JNBP1.6,$ DECEXTFOOT2:LCALLMOVBUF1;數(shù)據(jù)處理MOVDATA_1,#LEDBUF+3;顯示分秒計時MOVCOUNT2,#5MOVCMD_1,#11000001BMOV DPTR, #TAB ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序MOVDATA_1,#LEDBUF+8;顯示24秒計時MOVCOUNT2,#2MOVCMD_1,#11001110BMOV DPTR, #TAB ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序JBTR0,FOOT1JBP1.3,$ACALLBUZZERSETBTR0 ;啟動計時LJMPFOOT1BUZZER:CLRP3.5 ;蜂鳴器子程序LCALLT100MSDSETBP3.5RETMOVBUF1: ;數(shù)據(jù)處理子程序PUSHACC MOV A,HOU MOV B,#10DIV ABMOV LEDBUF,AMOV LEDBUF+1,B MOV A,MIN MOV B,#10DIV ABMOV LEDBUF+3,AMOV LEDBUF+4,B MOV A,SEC MOV B,#10DIV ABMOV LEDBUF+6,AMOV LEDBUF+7,BMOVA,EXTMOVB,#10DIVABMOVLEDBUF+8,AMOVLEDBUF+9,BPOPACCRET;-定時器T0中斷服務子程序-STIME: MOV TH0,#HIGH(COUNT) ;重新裝入高4位初始值 MOV TL0,#LOW(COUNT) ;重新裝入低4位初始值 DJNZ SECCOUN,TIMEEND3 ;判斷是否夠1秒(20*50us=1S) MOV SECCOUN,#COUNT1 ;重新裝入20 PUSH ACC ;堆棧JNB BA_FO,FOOTSECSEC1CHA:MOVA,EXTDECAMOVEXT,ACJNEA,#-1,SECCHAMOVEXT,#24SECCHA: MOV A,SEC ;秒處理 DECA MOV SEC,A CJNE A,#-1,TIMEEND2 ;判斷是否夠60秒 MOV SEC,#59 ;夠60秒后，秒位清0MINCHA: MOV A,MIN ;分處理 DECA MOV MIN,A CJNE A,#-1,TIMEEND2 HOUCHA: MOVA,HOUINCAMOVHOU,AAJMPSTOP0 ;節(jié)數(shù)有進位則表示一小節(jié)節(jié)數(shù)，暫停。TIMEEND2:POP ACCTIMEEND3:JNBP1.2,STOP ;判斷是否按下P1.2，按下則暫停RETIFOOTSEC:INCSECMOVA,SEC CJNE A,#60,TIMEEND1 ;判斷是否夠60秒 MOV SEC,#00 ;夠60秒后，秒位清0FOOTMIN:INCMINMOVA,MIN CJNE A,#45,EXTR ;計時45+EXT分鐘MOVA,EXTCJNEA,#0,TIMEEND1SJMPFOOTHOUEXTR:JCTIMEEND1DECEXTCJNEA,#0,FOOTHOUSJMPTIMEEND1FOOTHOU:MOVA,HOU ;上半場結(jié)束，HOU加1，INCAMOVHOU,ALCALLMOVBUF1 ;顯示當前時間，否則時間停留在上一個顯示59秒，非00秒MOVDATA_1,#LEDBUF+3MOVCOUNT2,#5MOVCMD_1,#11000001BMOV DPTR, #TAB ;裝入查表地址LCALL DISPLAYLCD ;調(diào)用顯示子程序MOVMIN,#00AJMPSTOP0TIMEEND1:POP ACC ;彈出堆棧TIMEEND:JNBP1.2,STOP ;按下P1.2則暫停RETI;-計時停止子程序-STOP0:CLRTR0 LCALLBUZZERLCALLT500MSDLCALLBUZZERLCALLT500MSDLCALLBUZZERLCALLT500MSDSTOP:LCALLBUZZERSTOP1:JNBBA_FO,STOP2 ;足球賽，不執(zhí)行下面程序JBP1.4,STOP2 ;籃球賽復位24秒計時MOVEXT,#24 STOP2: JBP1.3,STOP1 ;P1.3按下則暫停結(jié)束，開始計時LCALLBUZZERRETI;-LCD1602顯示子程序-DISPLAYLCD: MOV R0,DATA_1 ;顯示首地址 MOV R1,COUNT2 MOV R2,CMD_1 ;發(fā)送第一行DDRAM地址設置指令 MOV A,R2 ACALL W_CMD LOOP1: MOV A, R0 MOVC A, A+DPTR ;查表 ACALL W_DATA ;調(diào)用LCD顯示字子程序 INC R0 ;顯示下一個字 JNB PSW.5,TG TG: DJNZ R1,LOOP1 CLR PSW.5 LOOP: MOV A, #00001100B ;發(fā)送顯示開/關控制 ACALL W_CMD ;指令,無光標,無閃爍 LJMP EXIT ;跳出LCD1602顯示子程序 WAIT: MOV LCD, #0FFH ;令P2作輸入口使用CLR RSSETB RWCLR ENOPSETB EJB BF, WAI