2021年MCU實驗報告--3-基于單片機的簡易秒表設(shè)計制作

1、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?、實驗?zāi)康氖煜ed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、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acounterequ57h;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b23）、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?qū)⒁陨蟖sm編譯

3、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

4、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44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200限流電阻，led為共陰

5、極數(shù)碼管，led顯示方式為動態(tài)顯示方式。44矩陣鍵盤的行線經(jīng)1k電阻上拉后與8155pc口的pc0pc3口線相連，列線與8155pa口的pa0pa3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10592mhz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)

6、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(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)

7、30h37h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p5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

8、元。圖1簡易秒表軟件流程圖按照上述思路可編制源程序如下org0000hajmpmainorg000bhajmpcont；主程序；初始化程序mainmovtmod，#61h；置t0方式1定時，t1方式2計數(shù)movth0，#3ch；t0置初值movtl0，#0b0hmovth1，#0c4h；t1置初值movtl1，#0c4hmovdptr，#4400h；8155控制口地址送dptrmova，#43h；設(shè)置8155工作方式字movxdptr，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

9、值movr2，#08h；led待顯示位數(shù)送r2movr0，#30h；顯示緩沖區(qū)首址送r0starmovr0，#00h；顯示緩沖區(qū)清零incr0djnzr2，starclra；累加器清零；鍵盤查詢程序keyacallks；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k1acalldisp；鍵盤去抖延時acalldispacallks；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k2movr3，#0feh；首列掃描字送r3movr4，#00h；首列號送r4k3

10、movdptr，#4401h；pa口地址送dptr，開始列掃描mova，r3movxdptr，a；列掃描字送pa口incdptr；指向pc口incdptrmovxa，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l1jbacc.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l2jbacc.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l3jbacc.3，next；第3行無鍵按下，轉(zhuǎn)查

11、下一列mova，#18h；第3行有鍵按下，行首鍵號送aajmplklkadda，r4；形成鍵碼送apushacc；鍵碼入棧保護k4acalldispacallks；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nextincr4；修改列號mova，r3jnbacc.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prcjnea，#00h，pr01；不是ke0鍵碼，轉(zhuǎn)ke1鍵ajmpke0；轉(zhuǎn)ke0鍵處理程序pr01cjnea，#01h，pr02；不是ke1鍵

12、碼，轉(zhuǎn)ke2鍵ajmpke1；轉(zhuǎn)ke1鍵處理程序pr02cjnea，#02h，pr03；不是ke2鍵碼，返回按鍵查詢ajmpke2；轉(zhuǎn)ke2鍵處理程序pr03ajmpkeyke0setbtr0；啟動定時器t0setbtr1；啟動定時器t1setbet0；允許定時器t0中斷setbea；開中斷ajmpkey；返回鍵盤查詢狀態(tài)ke1clrea；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t0ajmpkeyke2clrea；關(guān)中斷ajmpmain；返回主程序進行初始化；按鍵查詢子程序ksmovdptr，#4401h；置8155pa口地址mova，#00hmo

13、vxdptr，a；全掃描字#00h送pa口incdptr；指向pc口incdptrmovxa，dptr；讀入pc口狀態(tài)3cpla；變正邏輯，高電平表示有鍵按下anla，#0fh；屏蔽高4位ret；返回，a0表示有鍵按下；led動態(tài)顯示子程序disppushacc；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(shù)送r2movr1，#00h；設(shè)定顯示時間movr3，#7fh；選中最右端ledmovr0，#30h；顯示緩沖區(qū)首址送r0mova，r0；秒顯示個位送adisp1movdptr，#tab；指向字形表首址movca，a+dptr；查表

14、取得字形碼movdptr，#4402h；指向8155pb口（段碼口）movxdptr，a；字形碼送pb口mova，r3；取位選字movdptr，#4401h；指向8155pa口（位選口）movxdptr，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rettabdb3fh，06h，5bh，4fh，66h；共陰極led字形表db6dh，7dh

15、，07h，7fh，6fh；定時器中斷服務(wù)程序contpushacc；保護現(xiàn)場movth0，#3ch；定時器t1重置初值movtl0，#0b0hmova，20h；秒計數(shù)器送aajmpcont1renajmpren1cont1djnz21h，ren；1秒定時未到，中斷返回mov21h，#14h；重置50ms計數(shù)初值clrp5；軟件產(chǎn)生定時器t1計數(shù)脈沖nopnopsetbp5inca；1秒計數(shù)值加1daa；換算為10進制計數(shù)jbctf1，cont2；60秒到，轉(zhuǎn)清零cont3mov20h，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)

16、mova，20hswapa；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)ajmpren1cont2mova，#00hajmpcont3ren1popacc；恢復(fù)現(xiàn)場ret；中斷返回end4實訓(xùn)總結(jié)與分析（1）例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

17、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，

18、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44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(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)@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

19、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5a01+5v/gndp0p1p2-p4gnd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

20、置初值保護現(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+5vdr1r2r31k1k1k實驗13原理圖+5v1dk1k2k3r4510x838383838383u1scl1sda23456781312151431b191891716p0/tp1/tp2p3p4p5p6p7p3/int1p2int0p5/t1p4/t0ea/vpxlat1xlat2resetp7/rdp6/wrmcu8052p0.0/ad0p0.1/ad1p0.2/ad2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6p0.7/ad7p0p1p2p3p4p5p6p7p0/rxdp1/txdale/ppsen39383736353433322122232425262728101130291a101b91c71d51e41f21g11dp6abacfbdgecfedgdpdpla11a1b1c1d1e1f1g1dp2a102b92c72d52e42f22g12dp6abacfbdgecfedgdpdpla23a103b93c73d53e43f23g13dp6abacfbdgecfedgdpdpla34a104b94c74d54e44f24g14dp6abacfbdgecfedg