《單片機應(yīng)用實訓(xùn)教程》課件第1章

第1章MCS-51單片機基礎(chǔ)應(yīng)用實訓(xùn)實訓(xùn)1.1單片機開發(fā)系統(tǒng)及使用實訓(xùn)1.2數(shù)字鐘應(yīng)用電路 實訓(xùn)1.3LCD顯示器電路實訓(xùn)1.4中斷與定時/計數(shù)器的應(yīng)用實訓(xùn)1.5A/D轉(zhuǎn)換接口實訓(xùn)1.6串行通信接口實訓(xùn)1.7語音電路的應(yīng)用實訓(xùn)1.8實時時鐘/日歷芯片的應(yīng)用

實訓(xùn)1.1單片機開發(fā)系統(tǒng)及使用1．實訓(xùn)目的

(1)了解單片機開發(fā)系統(tǒng)的基本功能，掌握單片機開發(fā)系統(tǒng)的使用方法。

(2)通過對典型程序的調(diào)試操作訓(xùn)練，掌握運用開發(fā)系統(tǒng)快速有效地進(jìn)行調(diào)試的基本方法。

2．實訓(xùn)設(shè)備與器件實訓(xùn)設(shè)備：單片機集成開發(fā)環(huán)境、綜合實訓(xùn)板(綜合實訓(xùn)板電路圖參見書末附圖)。

3．實訓(xùn)步驟及要求

(1)熟悉單片機仿真開發(fā)系統(tǒng)的使用方法，掌握其基本功能與操作過程。

(2)用匯編語言編輯和輸入源程序。

(3)對源程序進(jìn)行匯編和糾錯。

(4)調(diào)試程序。4．實訓(xùn)內(nèi)容1)開發(fā)環(huán)境使用步驟

(1)將開發(fā)系統(tǒng)和目標(biāo)板連接好，并接上電源。

(2)啟動MedWin中文版，初次啟動出現(xiàn)圖1.1.1(a)所示窗口，再次啟動出現(xiàn)圖1.1.1(b)所示窗口。單擊圖1.1.1(b)中的“取消”或“模擬仿真”進(jìn)入MedWin集成開發(fā)環(huán)境，出現(xiàn)圖1.1.2所示界面。

(3)設(shè)置匯編(或編譯)環(huán)境。圖1.1.1進(jìn)入窗口(a)(b)圖1.1.2集成開發(fā)環(huán)境界面圖1.1.3設(shè)置菜單項圖1.1.4編譯、匯編、連接配置窗口(a)(b)(4)新建NEW(或打開Open)文件。圖1.1.5文件處理菜單項圖1.1.6新建文件界面(5)對源程序進(jìn)行匯編(或編譯)。圖1.1.7項目管理菜單(6)排除錯誤。(7)產(chǎn)生代碼并裝入仿真器。(8)調(diào)試程序。(9)輸出代碼文件。圖1.1.8程序調(diào)試菜單2)常用調(diào)試方法單步運行調(diào)試(F8)。(2)跟蹤運行調(diào)試(F7)。(3)全速運行至光標(biāo)處調(diào)試(F4)。(4)全速連續(xù)運行調(diào)試(F9)。(5)設(shè)置斷點調(diào)試(F2)。(6)自動單步運行調(diào)試。(7)設(shè)置程序計數(shù)器PC的內(nèi)容(Ctrl+N)。圖1.1.9單步運行圖1.1.10執(zhí)行至光標(biāo)處(a)(b)圖1.1.10執(zhí)行至光標(biāo)處圖1.1.11全速連續(xù)運行圖1.1.12斷點運行(a)(b)圖1.1.13自動單步運行3)程序調(diào)試實例1：查表顯示程序的分析與調(diào)試(1)源程序。

ORG0000H ；匯編完成后，PC的初始值=() LJMP DISP0 ORG0800HDISP0： MOV DPTR，#4400H ；程序運行到該條指令時PC=() MOV A，#43H ；在該處觀察DPH的內(nèi)容=() MOVX @DPTR，A ；DPL的內(nèi)容=() MOV R2，#08H MOV R3，#7FH MOV R0，#30H ；該指令執(zhí)行完成后，觀察R0=()、

MOV A，@R0 ；R2=()、R3=()DISP1：MOV DPTR，#TAB MOVC A，@A+DPTR MOV DPTR，#4402H ；第一次運行到該處時A=()，第二

MOVX @DPTR，A ；次運行到該處時A=()MOV A，R3 MOV DPTR，#4401H MOVX @DPTR，A ；運行到此處SP=()LCALLT10msRR A ；運行到此處SP=()MOV R3，AINC R0 ；第一次運行到此處R3=()，第二

MOV A，@R0 ；次運行到此處R3=()DJNZ R2，DISP1SJMP DISP0TAB： DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H DB 6DH，7DH，07H，7FH，6FHT10ms：MOV R4，#0FDH ；程序運行到此處SP=()TM0： MOV R5，#0AHTM1： NOP NOP DJNZ R5，TM1 ；程序循環(huán)運行3次后，R5=() DJNZ R4，TM0 RET ；程序運行到此處SP=()

；程序連續(xù)運行后，可觀察的實驗現(xiàn)象是()(2)調(diào)試步驟。①為程序加注釋。在調(diào)試程序前，必須首先讀懂源程序，弄清每條指令執(zhí)行的結(jié)果及每段程序執(zhí)行的結(jié)果與功能，分析并完成程序中的填空內(nèi)容。②錄入實訓(xùn)程序，設(shè)文件名為PROGRAM01.ASM。③對源程序進(jìn)行匯編。④根據(jù)提示進(jìn)行糾錯。⑤產(chǎn)生代碼并裝入仿真器。⑥確定程序調(diào)試前的初始參數(shù)，將顯示單元30H～37H中的內(nèi)容修改為01H～08H。⑦通過調(diào)試確定填空內(nèi)容的正確性。(3)調(diào)試過程。調(diào)試程序時，應(yīng)先讀懂源程序，確定出能反映程序正確與否的觀測點及用什么調(diào)試方法和步驟能快速地檢驗觀測點的參數(shù)及路徑的變化，制定出具體的調(diào)試步驟；通過操作來驗證已完成填空內(nèi)容的正確性。在調(diào)試上述程序時可從以下幾方面入手：首先修改RAM單元中的內(nèi)容。根據(jù)題目要求，先將30H～37H單元中的初始值設(shè)置為01H～08H；再運行程序檢查結(jié)果。如先用連續(xù)運行方式(F9)運行程序，觀察程序運行的結(jié)果是否能顯示設(shè)定單元的內(nèi)容。在實際調(diào)試程序時，由于各種原因，程序運行的結(jié)果往往不一定能做到一次就達(dá)到設(shè)計者的要求，可能存在各種未知的原因而產(chǎn)生錯誤。因此，必須靈活運用各種調(diào)試手段，快速有效地找出故障點，分析出產(chǎn)生故障的原因并排除所有錯誤，直到滿足設(shè)計要求為止。調(diào)試手段一般包括：①檢查程序運行的路徑是否正確?？刹捎脝尾?F8)運行的調(diào)試方法，邊運行邊觀察程序運行的路徑與預(yù)先設(shè)計的運行路徑是否一致。若不一致，可根據(jù)運行過程中地址的變化找出故障點，分析產(chǎn)生故障的原因。②檢查程序運行到某處的執(zhí)行結(jié)果。如檢查程序執(zhí)行到某處后，相關(guān)單元(內(nèi)部或外部)、工作寄存器、特殊功能寄存器中內(nèi)容的變化。由此可判斷程序運行到某處時是否正確。為提高調(diào)試速度，可將光標(biāo)停留在預(yù)觀察點，再用F4鍵快速將程序運行至光標(biāo)處。通過對運行結(jié)果的觀察與分析，可判斷結(jié)果是否正確。若出現(xiàn)錯誤，應(yīng)及時分析產(chǎn)生錯誤的原因并加以修正。③檢查子程序調(diào)用的運行過程。先用單步運行(F8)的方法運行調(diào)用子程序指令，然后觀察程序能否運行到該調(diào)用指令的下一條指令處，若能，則說明子程序調(diào)用的運行過程是正確的；再檢查子程序的出口內(nèi)容是否正確，若兩者都正確，則調(diào)試完畢。若執(zhí)行了調(diào)用指令后，程序不能返回到該調(diào)用指令的下一條指令處，出現(xiàn)系統(tǒng)提示忙或子程序出口結(jié)果不正確時，則應(yīng)重新用跟蹤運行(F7)的調(diào)試方法運行調(diào)用指令，以便跟蹤運行到子程序的內(nèi)部，再通過單步或跟蹤運行等方法逐條運行，直至找到產(chǎn)生錯誤的原因并加以修正為止。④檢查循環(huán)程序的運行過程。若程序中有循環(huán)結(jié)構(gòu)，可先將光標(biāo)或斷點預(yù)置在循環(huán)程序的最后一條指令處，然后用全速運行到光標(biāo)處(F4)或連續(xù)運行(F9)到斷點處的方法運行程序。若提示系統(tǒng)忙，可能出現(xiàn)了死循環(huán)等錯誤，此時，應(yīng)考慮用單步運行的方法檢查程序循環(huán)運行的路徑變化是否正確。為縮短調(diào)試時間，可在調(diào)試循環(huán)程序前，將循環(huán)初始值中的循環(huán)次數(shù)改小些，通過觀察運行路徑和指令運行的結(jié)果，找出循環(huán)程序內(nèi)部出現(xiàn)的故障并加以修正。在上述調(diào)試過程中，主要是針對順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序結(jié)構(gòu)的調(diào)試，究竟采用什么樣的調(diào)試方法更適宜，應(yīng)根據(jù)被調(diào)試程序的結(jié)構(gòu)特點和程序運行結(jié)果的觀測點來合理選擇。4)程序調(diào)試實例2：中斷顯示程序分析與調(diào)試(1)源程序。

ORG 0000H START： LJMP MAIN ORG0003H LJMP GINTO ；程序運行至此處(SP)=() ORG000BH LJMPGT0 ORG0030HMAIN：MOV P1，#0FFH ；程序運行至此處，指示燈的狀態(tài)為() MOV SP，#30H ；在執(zhí)行該指令前，(SP)=() MOV 20H，#10H MOV TMOD，#02H ；定時器T0設(shè)定為()方式

MOV TL0，#00H MOV TH0，#00H MOV IP，#01H ；中斷優(yōu)先級的排列順序為() MOV IE，#83H ；()中斷源被允許中斷

MOV TCON，#101H ；邊沿觸發(fā)方式

SETB TROHELT： NOP NOP ；程序運行到此處(SP)=() SJMP HELTGINT0：CPL P1.0 ；程序運行到此處(31H)=()，(32H)=() ACALL DELAY CPL P1.0 ACALL DELAY CPL P1.0 ACALL DELAY CPL P1.0 RETI GT0： DJNZ 20H，BACK MOV 20H，#10H XRL P1，#80H；程序運行到此處時對應(yīng)指示燈狀態(tài)為() ACALL DELAY BACK：RETIDELAY：MOV R3，#200 ；200msDEL2： MOV R4，#250DEL1： NOP NOP DJNZ R4，DEL1 DJNZ R3，DEL2 RET ；程序運行到此處(31H)=()，(32H)=() END(2)調(diào)試步驟。①閱讀源程序，說明每條指令執(zhí)行的結(jié)果及每段程序執(zhí)行的結(jié)果與功能，描述程序運行路徑的變化過程；完成填空內(nèi)容。②錄入實訓(xùn)程序2，設(shè)文件名為PROGAM02.ASM。③對源程序進(jìn)行匯編。④根據(jù)提示進(jìn)行糾錯。⑤產(chǎn)生代碼并裝入仿真器。⑥確定調(diào)試方法。(3)調(diào)試過程。①檢查程序運行結(jié)果。先用連續(xù)運行方式(F9)運行程序，觀察指示燈變化規(guī)律是否符合設(shè)計要求；將8031單片機的P3.2(INT0)管腳置低電平，觀察指示燈變化規(guī)律。②排查錯誤。當(dāng)程序運行的結(jié)果不正確時，根據(jù)程序運行中出現(xiàn)的現(xiàn)象來分析和判斷產(chǎn)生錯誤的原因，確定出具體的調(diào)試方法與步驟。例如：檢查定時器中斷響應(yīng)的過程時，由于程序中使用了定時器T0，可根據(jù)顯示的結(jié)果判斷定時器的中斷是否被響應(yīng)，若指示燈按設(shè)計的要求變化，可斷定該中斷程序的運行是正確的，若顯示結(jié)果不正確，則通過調(diào)試手段排查錯誤。

調(diào)試中斷程序結(jié)構(gòu)時，可采用快速運行到光標(biāo)處(F4)或設(shè)置斷點(F2)的方法進(jìn)行調(diào)試。先將光標(biāo)(或斷點)設(shè)置在中斷服務(wù)程序的入口地址(000BH)處，然后用F4(或F9)運行程序，觀察程序是否運行至光標(biāo)(或斷點)處，若能，則說明該中斷源的中斷請求已被CPU接受，然后再用單步運行方式繼續(xù)運行中斷程序。當(dāng)執(zhí)行到中斷返回指令RETI時，注意觀察程序返回到何處。由此可檢查中斷服務(wù)程序被響應(yīng)的整個運行過程。檢查外部中斷響應(yīng)過程時，同樣先將光標(biāo)(或斷點)設(shè)置在外部中斷服務(wù)程序的入口地址(0003H)處，然后用F4(或F9)運行程序。根據(jù)調(diào)試過程中各條指令的執(zhí)行結(jié)果及運行路徑的變化可找出故障點，然后進(jìn)行分析和排除。5)程序設(shè)計與調(diào)試實例3：數(shù)碼顯示34H～36H單元內(nèi)容子程序DISPLAY的設(shè)計與調(diào)試(1)設(shè)計步驟。①根據(jù)題目的功能要求安排程序結(jié)構(gòu)。②確定該子程序的入口和出口。③畫出流程圖。④編寫源程序。⑤程序調(diào)試。(2)設(shè)計過程。①確定程序結(jié)構(gòu)。根據(jù)題目要求，采用動態(tài)顯示原理設(shè)計一個能通過LED數(shù)碼管顯示34H～36H單元內(nèi)容(壓縮BCD碼)的通用子程序，選擇循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，逐位循環(huán)顯示各位數(shù)碼。通過查表法獲取與被顯示數(shù)碼相對應(yīng)的顯示字符。②明確子程序的入口和出口。該顯示程序的入口為B寄存器，其內(nèi)容是顯示緩沖區(qū)單元的首地址，只要在調(diào)用該顯示子程序之前先將顯示緩沖區(qū)34H～36H單元的首地址34H送入B寄存器中，再調(diào)用該顯示子程序就能將顯示緩沖區(qū)單元中的內(nèi)容逐一顯示出來。若無明確出口，則直接用LED顯示緩沖區(qū)內(nèi)容。③畫程序流程框圖。如圖1.1.14所示，將設(shè)計思想用流程圖的形式描述出來。通用子程序應(yīng)包括保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場，究竟哪些參數(shù)需要保護，應(yīng)根據(jù)子程序所占用資源的內(nèi)容是否會對其他程序資源內(nèi)容造成影響而定。④編程與調(diào)試。按編程框圖所表達(dá)的意圖，選用相應(yīng)的指令予以實現(xiàn)，特別是要弄清MOVX類指令中DPTR內(nèi)容的作用及該指令的操作過程。在調(diào)試程序時，為觀察程序運行結(jié)果，先將34H～36H單元中高4位和低4位內(nèi)容設(shè)置為8421BCD碼；然后將該程序的最后一條子程序返回指令(RET)改為轉(zhuǎn)移指令LJMPDISPLAY或SJMP$,Y，也可將斷點或光標(biāo)設(shè)在該指令處；連續(xù)運行程序，觀察顯示內(nèi)容。若不正確，則根據(jù)運行現(xiàn)象分析產(chǎn)生故障的原因，并設(shè)置必要的觀測點。

如圖1.1.14所示，將觀測點設(shè)在①點可判斷取第1位被顯示數(shù)據(jù)的運行結(jié)果是否正確，設(shè)在②點可判斷通過查表得到的顯示字符是否正確，設(shè)在③點可判斷調(diào)用延時子程序過程是否正確，設(shè)在④點可判斷取第2位顯示字符是否正確，設(shè)在⑤點可判斷下一步運行路徑是否正確。通過各觀測點的運行結(jié)果可分段排查引起故障的大概部位，然后再進(jìn)一步找到產(chǎn)生故障的原因。圖1.1.14顯示子程序DISPLAY流程框圖(3)參考程序。；功能：通過LED數(shù)碼管動態(tài)顯示緩沖區(qū)內(nèi)容；入口：B存放顯示緩沖區(qū)單元首地址；出口：無DISPLAY:PUSH PSW ；保護現(xiàn)場

PUSH ACC SETB RS0 CLR RS1 MOV R5,#00H ；延時初值

MOV DPTR,#PORTA MOV A,#0FFH MOVX @DPTR,A ；關(guān)顯示

MOV R0,B ；顯示單元首地址送R0 MOV R3,#03H ；循環(huán)顯示次數(shù)初值

MOV R4,#0DFH ；顯示位置初值DIS0： MOV A,@R0 ；取顯示單元內(nèi)容DIS1： ANL A,#0FH ；取顯示內(nèi)容個位

MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR ；查表，取顯示字符

MOV DPTR,#PORTB MOVX @DPTR,A ；顯示字符送B口

MOV DPTR,#PORTA MOV A,R4 MOVX @DPTR,A ；顯示位送A口，顯示數(shù)據(jù)個位HERE0：DJNZ R5,HERE0 ；顯示延時

RR A ；顯示位右移

MOV R4,A MOV A,@R0 SWAP A ANL A,#0FH ；取顯示內(nèi)容十位 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#PORTB MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#PORTA MOV A,R4 MOVX @DPTR,A ；顯示數(shù)據(jù)十位

RR A ；顯示位右移

MOV R4,AHERE1：DJNZ R5,HERE1 ；顯示延時

INC R0 ；顯示單元地址加1 DJNZ R3,DIS0 ；循環(huán)顯示時、分、秒

POP ACC ；恢復(fù)現(xiàn)場

POP PSW RETTAB： DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ；共陰極字型碼表

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H6)程序設(shè)計與調(diào)試實例4：鍵盤掃描子程序SERCH的設(shè)計與調(diào)試(1)設(shè)計步驟。①根據(jù)題目的功能要求安排程序結(jié)構(gòu)。②確定該子程序的入口和出口。③畫出流程圖。④編寫源程序。⑤程序調(diào)試。(2)設(shè)計過程。①確定程序結(jié)構(gòu)。針對矩陣式鍵盤的分布規(guī)律，如圖1.1.15所示，計算鍵號的數(shù)學(xué)模型為“鍵號=列號+行首號”。采用逐列、逐行循環(huán)掃描方式，即從0列開始逐列將列線置低電平，然后逐行查詢各行的邏輯電平，若查詢到某行為低電平，則將該行的行首號與被設(shè)置為低電平的列號相加獲得鍵號。根據(jù)掃描原理應(yīng)選擇循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，在掃描過程中，應(yīng)設(shè)法記錄每次循環(huán)掃描時的列號和行首號，以便一旦掃到有鍵輸入時計算出鍵號。②明確子程序的入口和出口。設(shè)程序無確定入口，運行該子程序后，只要有按鍵輸入就能計算出按下的鍵號值；出口為累加器A，用來存放計算出的鍵號值。圖1.1.15矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)圖③畫流程框圖。如圖1.1.16所示。圖1.1.16鍵盤掃描子程序SERCH流程框圖④編程與調(diào)試。為消除抖動，程序中需加去抖功能。調(diào)試程序時，預(yù)先選擇觀測點，如圖1.1.16所示，設(shè)在①點可判斷是否有鍵輸入，觀察列號和行首號，設(shè)在②點可觀察計算的鍵值與輸入鍵號是否相同，設(shè)在③點可觀察按鍵是否釋放及出口結(jié)果，調(diào)試方法同上。(3)參考程序。；功能：掃描并確定鍵號；入口：無；出口：累加器A，存放計算出的鍵號值SERCH：MOV R2,#0FEH ；首列掃描字送R2 MOV R3,#00H ；首列號送R3LINE0：MOV DPTR,#PORTA ；DPTR指針指向8155的A口

MOV A,R2 MOVX @DPTR,A ；列掃描字送8155的A口

MOV DPTR,#PORTC ；DPTR指針指向8155的C口

MOVX A,@DPTR ；讀入C口的行狀態(tài)

JB ACC.0,LINE1 ；若第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)判第1行

MOV A,#00H ；第0行行首號送A AJMP TRYK ；求鍵號LINE1：JB ACC.1, LINE2 ；若第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)判第2行

MOV A,#04H ；第1行行首號送A AJMP TRYK ；求鍵號LINE2：JB ACC.2, LINE3 ；若第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)判第3行

MOV A,#08H ；第2行行首號送A AJMP TRYK ；求鍵號LINE3：JB ACC.3, LINE4 ；若第3行也無鍵按下，轉(zhuǎn)掃描下一列

MOV A,#0CH ；第3行行首號送A AJMP TRYK ；求鍵號LINE4： INC R3 ；掃描列號加1 MOV A,R2 ；列掃描字送A RL A ；掃描下一列

JNB ACC.4,BACK4 ；若4列掃描完，則返回

MOV R2,A ；掃描字送R2 AJMP LINE0 ；轉(zhuǎn)掃描下一列TRYK： ADD A,R3 ；將行首號與列號相加，求鍵號

MOV 22H,A ；保護鍵號BACK2： ACALL KEYTEST ；判按鍵釋放否

JZ BACK3 LCALL DISPLAY ；按鍵未釋放，繼續(xù)等待

SJMP BACK2BACK3： MOV A,22H ；按鍵釋放，將鍵號送ABACK4： RET ；鍵盤掃描結(jié)束，返回5.實訓(xùn)分析與總結(jié)

(1)運用仿真系統(tǒng)調(diào)試簡單程序結(jié)構(gòu)、分支程序結(jié)構(gòu)、循環(huán)程序結(jié)構(gòu)、子程序結(jié)構(gòu)和中斷結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于，如何將對程序的分析理解和開發(fā)系統(tǒng)提供的基本功能有機地結(jié)合起來，其前提條件是必須對源程序的作用、結(jié)構(gòu)特點、運行過程與結(jié)果有較全面的認(rèn)識，并能根據(jù)程序運行過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象和結(jié)果分析并判斷產(chǎn)生各種故障現(xiàn)象的原因，再運用排除法逐一檢驗各種判斷是否準(zhǔn)確。

(2)在掌握程序結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，合理選擇觀測點，通過觀察在觀測點處參數(shù)及路徑的變化檢驗程序運行的結(jié)果。(3)為提高調(diào)試程序的效率，應(yīng)對單片機開發(fā)系統(tǒng)所提供的幾種程序運行調(diào)試方式有足夠的了解并能熟練地運用。例如，在調(diào)試過程中，若要觀察最終結(jié)果，則可選擇全速運行調(diào)試；若要觀察相關(guān)指令的運行結(jié)果或運行路徑的變化過程，則可選擇單步運行；若要檢查子程序的運行過程，則可選擇跟蹤運行調(diào)試；若要檢查循環(huán)程序或中斷服務(wù)程序，則可選擇斷點運行調(diào)試；若要定點檢查程序運行到某處的結(jié)果時，則可選擇快速運行到光標(biāo)處調(diào)試。但實際中究竟選用哪種方法更適宜或哪幾種方法結(jié)合使用更快捷，將隨著分析能力與操作的熟練程度逐步提高。(4)檢驗程序運行結(jié)果是否正確時，應(yīng)運用單片機開發(fā)系統(tǒng)所提供的交互界面，將程序運行過程中程序計數(shù)器PC(地址)的變化、各單元(內(nèi)部RAM和外部RAM)內(nèi)容的變化、特殊功能寄存器內(nèi)容的變化、堆棧指針SP內(nèi)容的變化與程序的理論分析結(jié)果相對照。

(5)編制程序和調(diào)試程序時，需要多次反復(fù)的過程，并非一次就能排除全部故障，特別是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路和匯編程序相結(jié)合的綜合調(diào)試就更加復(fù)雜，因此，必須通過反復(fù)調(diào)試，不斷修改硬件和軟件，直到最終符合設(shè)計要求為止。如果在調(diào)試中能夠根據(jù)實驗現(xiàn)象預(yù)先對產(chǎn)生故障的原因加以判斷和分析，并制定出相應(yīng)的調(diào)試方法和步驟，可縮小排除故障的范圍，提高調(diào)試效率。

6.思考題

(1)調(diào)試程序的目的是什么？

(2)在主程序的開始為何通常要加轉(zhuǎn)移命令？

(3)堆棧指針的初始值是多少？在什么情況下需用指令重新設(shè)置該指針？

(4)試?yán)L出實訓(xùn)程序1和程序2的流程框圖。

(5)通過操作觀察在調(diào)用子程序和中斷過程中堆棧指針如何變化？

(6)什么是中斷嵌套？如何判斷中斷是否被響應(yīng)？在實訓(xùn)程序2中，當(dāng)定時器T0中斷被響應(yīng)后，外部中斷INT0能否再被響應(yīng)？實訓(xùn)1.2數(shù)字鐘應(yīng)用電路

1．實訓(xùn)目的

(1)掌握LED顯示、鍵盤、定時/計數(shù)器綜合應(yīng)用程序的設(shè)計與分析方法。

(2)掌握運用開發(fā)系統(tǒng)調(diào)試LED顯示、鍵盤及定時/計數(shù)應(yīng)用程序的基本方法。

2．實訓(xùn)設(shè)備與器件實訓(xùn)設(shè)備：單片機集成開發(fā)環(huán)境、綜合實訓(xùn)板。3．項目設(shè)計要求用單片機實現(xiàn)由LED數(shù)碼管顯示時、分、秒的數(shù)字鐘，并具有用按鍵修改時鐘參數(shù)和鬧鐘參數(shù)的功能；鬧鐘啟動后能保持一段時間再自動停止。4．實訓(xùn)內(nèi)容

1)硬件設(shè)計硬件電路的設(shè)計應(yīng)從兩個方面予以考慮。一是根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)總體設(shè)計的參數(shù)范圍、測控速度與精度等技術(shù)指標(biāo)要求選擇單片機。不同系列單片機或同一系列不同型號單片機芯片內(nèi)部提供的資源狀況各不相同，如ROM、RAM容量，定時/計數(shù)器、I/O接口、中斷系統(tǒng)等硬件配置，應(yīng)選擇性價比最適合的單片機型。二是在已選定單片機型號的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求擴展單片機外部設(shè)備的配置，如鍵盤、打印機、A/D、D/A、報警電路、驅(qū)動電路及通用/專用I/O接口等。

硬件電路的設(shè)計原則如下：

(1)在性價比滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，選擇更可靠、更熟悉的單片機，縮短研制周期。

(2)盡可能選擇較成熟的典型應(yīng)用電路，以提高系統(tǒng)的可靠性。

(3)單片機內(nèi)部的資源與外部擴展資源應(yīng)在滿足應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計要求的基礎(chǔ)上留有余地，為進(jìn)一步升級和擴展其功能提供方便。

(4)應(yīng)充分結(jié)合軟件方案統(tǒng)籌考慮硬件結(jié)構(gòu)，通常硬件功能較完善，其相應(yīng)的軟件就簡單，但硬件成本較高；而硬件功能略低，其相應(yīng)的軟件就復(fù)雜。實際中應(yīng)盡量以軟件替代硬件來降低成本。(5)整個系統(tǒng)的相關(guān)器件應(yīng)盡可能做到性能匹配，如電平、速度的匹配等。

(6)充分考慮整個系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計，如選擇具有抗干擾設(shè)計的單片機并充分篩選芯片與器件，在電路中采取隔離和屏蔽措施等。根據(jù)以上設(shè)計原則，選擇較熟悉的MCS-51系列單片機中具有內(nèi)部程序存儲器的89C51單片機；為實現(xiàn)LED數(shù)碼顯示和鍵盤控制，擴展一片8155(或8255)通用可編程I/O接口；用蜂鳴器實現(xiàn)鬧鐘。用0#、1#、2#號鍵作為時鐘、鬧鐘參數(shù)修改功能選擇鍵與加1功能鍵。其中：

0#鍵為時鐘參數(shù)修改功能選擇鍵。按一次修改秒，按二次修改分，按三次修改小時，按四次確認(rèn)修改完畢。1#鍵為鬧鐘時間參數(shù)設(shè)置功能選擇鍵。按一次設(shè)置分，按二次設(shè)置小時，按三次確認(rèn)設(shè)置完畢。

2#鍵為加1功能鍵，每按一次將根據(jù)0#、1#鍵的選擇結(jié)果將相應(yīng)單元內(nèi)容加1。修改“時”時，加到23后“清0”，再加1；修改“分”時，加到59后“清0”，再加1。圖1.2.1數(shù)字鐘硬件接線原理圖2)軟件設(shè)計待硬件電路接線完成后，通?？上染帉懞唵蔚臏y試程序?qū)τ布娐愤M(jìn)行測試，排除硬件電路設(shè)計中存在的錯誤。然后根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求確定系統(tǒng)程序的整體結(jié)構(gòu)，盡可能采用模塊化程序設(shè)計的方法，將任務(wù)劃分為相對獨立的功能模塊，明確各模塊的功能、時間順序和相互關(guān)系，如系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)與信息采集、報警處理、誤差處理、標(biāo)度變換、數(shù)據(jù)處理、輸出控制等；列出詳細(xì)的資源劃分表，確定各模塊的出口和入口狀態(tài)；建立必要的數(shù)學(xué)模型，正確描述出系統(tǒng)中輸入和輸出間的數(shù)學(xué)關(guān)系；畫出各程序模塊的詳細(xì)流程圖；根據(jù)流程圖逐一編寫程序；最后將各個模塊連接成完整的程序。(1)軟件設(shè)計的基本原則。①程序整體結(jié)構(gòu)清晰、簡潔、流程合理，主程序盡可能簡單明了。②各種功能的實現(xiàn)應(yīng)采用模塊化、子程序化，以便于編制、閱讀、連接、移植、修改和調(diào)試。③對各子程序的入口、出口條件，占用的資源要明確，以便于分析、調(diào)試和共享。④程序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)、寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、堆棧區(qū)應(yīng)規(guī)劃合理，做到既節(jié)約資源又不會發(fā)生相互間的沖突。⑤運行狀態(tài)標(biāo)志化管理，對各功能程序的運行結(jié)果、操作狀態(tài)應(yīng)設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，以便查詢和實現(xiàn)運行控制。⑥運用軟件或軟硬件相結(jié)合等方法抑制干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。⑦必要時可結(jié)合硬件采取加密措施。(2)模塊化程序結(jié)構(gòu)。①主程序MAIN：完成系統(tǒng)初始化，包括時鐘、鬧鐘初始參數(shù)及初始標(biāo)識的設(shè)定；I/O口、定時/計數(shù)器初始狀態(tài)的設(shè)定；鍵盤、鬧鐘和時鐘顯示的監(jiān)控管理。②時鐘參數(shù)修改子程序FTION0：關(guān)定時器，禁止鬧鐘時間參數(shù)修改，清鬧鐘修改標(biāo)識，清鬧鐘修改位置記錄；時鐘修改位置記錄值加1，根據(jù)記錄值將對應(yīng)的時鐘時、分、秒修改標(biāo)識置1。③鬧鐘參數(shù)修改子程序FTION1：禁止時鐘時間參數(shù)修改，清時鐘修改標(biāo)識，清時鐘修改位置記錄；按一次鬧鐘設(shè)置功能鍵，鬧鐘設(shè)置記錄值加1，按3次鬧鐘設(shè)置功能鍵，鬧鐘設(shè)置有效標(biāo)志位置1，表示鬧鐘已設(shè)置。④加1鍵修改子程序CUM：根據(jù)修改(或設(shè)置)標(biāo)識將時鐘(或鬧鐘)相應(yīng)單元內(nèi)容加1。⑤鬧鐘控制子程序ALARM：判斷鬧鐘啟動時間到否。若時間到，則啟動鬧鐘，延時10s后自動關(guān)鬧鐘并清除鬧鐘設(shè)置標(biāo)識。⑥鍵盤測試子程序KEYTEST：判斷是否有鍵按下。⑦查鍵號子程序SERCH：若有鍵按下，則確定鍵號。⑧顯示子程序DISPLAY：根據(jù)顯示單元首地址顯示時鐘(或鬧鐘)時間。⑨定時修正時鐘參數(shù)中斷服務(wù)子程序CLOCK：定時修改時鐘參數(shù)。(3)資源分配：選用定時/計數(shù)器T0，定時方式2工作，每隔50ms溢出中斷一次。接口地址： PORT(8155控制寄存器)8000HPORTA(8155A口地址)8001HPORTB(8155B口地址)8002HPORTC(8155C口地址)8003H

以本書配備實驗板調(diào)試程序時，可用發(fā)光二極管替代蜂鳴器，并將接口地址改為：PORT(8155控制寄存器)4400HPORTA(8155A口地址)4401HPORTB(8155B口地址)4402HPORTC(8155C口地址)4403H表1.2.1單片機內(nèi)部RAM部分資源分配表表1.2.1單片機內(nèi)部RAM部分資源分配表(4)軟件流程框圖。圖1.2.2主程序MAIN流程框圖圖1.2.3時鐘修改功能子程序FTION0流程框圖圖1.2.4鬧鐘修改功能子程序FTION1流程框圖圖1.2.5加1鍵修改子程序CUM流程框圖圖1.2.6時鐘修正中斷服務(wù)子程序CLOCK流程框圖(5)源程序。**************主程序MAIN****************ORG 0000HAJM MAINORG000BHLJMP CLOCK ；轉(zhuǎn)時鐘程序ORG0100HPORT EQU 4400H ；定義8155控制寄存器、A、B、C端口符號地址PORTA EQU 4401HPORTB EQU 4402HPORTC EQU 4403HSECBITEQU 08H ；定義各標(biāo)識位符號地址MINBIT EQU 09HHOURBITEQU 0AHRMINBIT EQU 0BHRHOURBIT EQU 0CHRTIMBIT EQU 0DHARMBIT EQU 0EHTIMDATA EQU 30H ；定義各單元符號地址RTIMDATA EQU 31HMSEC1 EQU 32HMSEC2 EQU 33HSEC EQU 34HMIN EQU 35HHOUR EQU 36HRSEC EQU 37HRMIN EQU 38HRHOUR EQU 39HCOUNT EQU 3AHMAIN：MOV SP,#60H MOV DPTR,#PORT MOV A,#03H ；設(shè)8155A、B口輸出，C口輸入

MOVX @DPTR,A MOV 21H,#00H ；清零鬧鐘標(biāo)識位

MOV RHOUR,#00H ；設(shè)置鬧鐘單元初值

MOV RMIN,#00H MOV RSEC,#00H MOV HOUR,#00H ；設(shè)置時鐘單元初值

MOV MIN,#00H MOV MSEC1,#00H MOV MSEC2,#00H MOV TIMDATA,#00H ；時鐘修改記憶單元清零

MOV RTIMDATA,#00H ；鬧鐘修改記憶單元清零

MOV COUNT,#00H ；鬧鐘保持10s計時單元清零 MOV TMOD,#02H ；定時器T0方式2 MOV TL0,#06H ；定時250μs初始值

MOV TH0,#06H SETB EA ；中斷允許

SETB ET0 SETB TR0 ；啟動定時器

MOV B,#SEC ；時鐘秒單元首地址送BBEGIN：LCALLKEYTEST ；調(diào)用判別鍵入測試程序

JNZ RETEST ；有鍵輸入則轉(zhuǎn)去抖程序

LCALL DISPLAY ；無鍵輸入調(diào)用顯示程序

JNB ARMBIT,BEGIN ；判別鬧鐘設(shè)定標(biāo)識位，未設(shè)定則返回

LCALL ALARM ；調(diào)鬧鐘程序

AJMP BEGIN ；返回RETEST：LCALLDISPLAY ；調(diào)用顯示子程序延時去抖

LCALLKEYTEST JNZ KEDATA ；若無抖動，則查鍵號，否則返回

LJMP BEGINKEDATA：LCALLSERCH ；調(diào)鍵號測試程序

CJNEA,#00H,NEXT1 ；判別是否時鐘修改功能鍵

LCALLFTION0 ；是時鐘參數(shù)修改功能鍵則調(diào)用時 鐘修改程序

SJMPNEXT3NEXT1：CJNEA,#01H,NEXT2 ；判別是否鬧鐘修改功能鍵

LCALLFTION1 ；是鬧鐘參數(shù)修改功能鍵則調(diào)用鬧 鐘設(shè)定程序

SJMPNEXT3NEXT2：CJNE A,#02H,NEXT3 ；判別是否加1功能鍵

LCALL CUM ；是加1功能鍵則調(diào)用加1修改程序NEXT3：SJMP BEGIN ；循環(huán)返回**************時鐘參數(shù)修改子程序FTION0****************；功能：根據(jù)時鐘修改功能鍵按下的次數(shù)，分別將時鐘修改標(biāo)識位SECBIT、MINBIT、HOURBIT置“1”；入口：TIMDAT，時鐘修改功能鍵按下次數(shù)，每按一次時鐘修改功能鍵，該單元內(nèi)容加1；出口：TIMDAT、SECBIT、MINBIT、HOURBIT，根據(jù)當(dāng)前TIMDAT的次數(shù)，分別將對應(yīng)時鐘修改標(biāo)識位置1FTION0：CLR TR0 ；關(guān)定時器

CLR RMINBIT；禁止鬧鐘參數(shù)修改，清鬧鐘分修改標(biāo)識位0BH CLR RHOURBIT；清鬧鐘小時修改標(biāo)識位0CH MOV B,#SEC ；將時鐘秒單元設(shè)為顯示首地址 MOV RTIMDATA,#00H；清鬧鐘修改位置標(biāo)識記錄

INC TIMDATA ；將時鐘修改記錄值加1 MOV A,TIMDATA CJNE A,#01H,TW0 ；若記錄值為1，則將時鐘秒修改標(biāo)識置1 SETB SECBIT ；時鐘秒標(biāo)識位08H置1 LJMP BAC0 TW0： CJNE A,#02H,THREE0 ；若記錄值為2，則將時鐘分修改標(biāo)識置1 CLR SECBIT ；時鐘秒標(biāo)識位08H清零

SETB MINBIT ；時鐘分標(biāo)識位09H置1 LJMP BAC0THREE0：CJNE A,#03H,BACK ；若記錄值為3，則將時鐘小時修改標(biāo)識置1 CLR MINBIT ；時鐘分標(biāo)識位09H清零

SETB HOURBIT ；時鐘小時標(biāo)識位0AH置1 LJMP BAC0BACK：MOV TIMDATA,#00H ；若按4次，則清時鐘單元修改位置記錄

CLR HOURBIT ；時鐘小時標(biāo)識位0AH清零

SETB TR0 ；定時器重新啟動BAC0：RET**************鬧鐘參數(shù)修改功能鍵設(shè)定子程序FTION1****************；功能：根據(jù)鬧鐘修改功能鍵按下的次數(shù)，分別將鬧鐘修改標(biāo)識位RMINBIT、RHOURBIT置“1”；入口：RTIMDAT，鬧鐘修改功能鍵按下次數(shù)，每按一次鬧鐘修改功能鍵，該單元內(nèi)容加1；出口：RTIMDAT、ARMBIT、B、RMINBIT、RHOURBIT，根據(jù)當(dāng)前RTIMDAT的次數(shù)，分別將對應(yīng)鬧鐘修改標(biāo)識位置1，并設(shè)置鬧鐘參數(shù)顯示單元首地址和鬧鐘啟動標(biāo)志FTION1：CLR SECBIT ；08H清零，禁止時鐘時間修改

CLR MINBIT ；時鐘秒標(biāo)識位09H清零

CLR HOURBIT ；時鐘小時標(biāo)識位0AH清零

MOV B,#RSEC ；將鬧鐘單元地址設(shè)為顯示首地址

MOV TIMDATA,#00H INC RTIMDATA ；將鬧鐘修改記錄值加1 MOV A,RTIMDATA CJNE A,#01H,TOW1 SETB RMINBIT；若記錄值為1，則將鬧鐘分單元修改標(biāo)識位0BH LJMP BAC1 ；置1TOW1：CJNE A,#02H,THREE1 CLR RMINBIT；若記錄值為2，則將鬧鐘分單元修改標(biāo)識位0BH SETB RHOURBIT；清零，將鬧鐘小時單元修改標(biāo)識位0CH置1 LJMP BAC1THREE1：CLR RHOURBIT ；將鬧鐘小時單元修改標(biāo)識位0CH清零

SETB ARMBIT ；F0標(biāo)識位為1表示鬧鐘已設(shè)定

MOV B,#SEC ；恢復(fù)時鐘顯示單元首地址

MOV RTIMDATA,#00H；將鬧鐘修改記錄值清零BAC1： RET**************加1鍵修改子程序CUM****************；功能：根據(jù)時鐘和鬧鐘修改標(biāo)識位的狀態(tài)，將時鐘或鬧鐘對應(yīng)顯示單元內(nèi)容加1；入口：SECBIT、MINBIT、HOURBIT、RSECBIT、RMINBIT、RHOURBIT，若其中某標(biāo)識位已被置“1”，將對應(yīng)的時鐘或鬧鐘顯示單元內(nèi)容加1；出口：34H～39H，時鐘或鬧鐘顯示單元CUM： JNB SECBIT,CUM0 ；若時鐘秒修改標(biāo)識位08H為1，則秒單元內(nèi)容加1 MOV A,SEC ADD A,#01H DA A MOV SEC,A CJNE A,#60H,CUMEND MOV SEC,#00H LJMP CUMENDCUM0：JNB MINBIT,CUM1 ；若時鐘分修改標(biāo)識位09H為1，則分單元 內(nèi)容加1 MOV A,MIN ADD A,#01H DA A MOV MIN,A CJNE A,#60H,CUMEND MOV MIN,#00H LJMP CUMENDCUM1：JNB HOURBIT,CUM2 ；若時鐘小時修改標(biāo)識位0AH為1， 則小時單元內(nèi)容加1 MOV A,HOUR ADD A,#01H DA A MOV HOUR,A CJNE A,#24H,CUMEND MOV HOUR,#00H LJMP CUMENDCUM2：JNB RMINBIT,CUM3 ；若鬧鐘分修改標(biāo)識位0BH為1， 則分單元內(nèi)容加1 MOV A,RMIN ADD A,#01H DA A MOV RMIN,A CJNE A,#60H,CUMEND MOV RMIN,#00H LJMP CUMENDCUM3：JNB RHOURBIT,CUMEND ；若鬧鐘小時修改標(biāo)識位0CH為1， 則小時單元內(nèi)容加1 MOV A,RHOUR ADD A,#01H DA A MOV RHOUR,A CJNE A,#24H,CUMEND MOV RHOUR,#00HCUMEND：RET**************鬧鐘判斷與啟動子程序ALARM************；功能：比較鬧鐘設(shè)定時間到否，控制鬧鐘的啟、停；入口：MIN、RMIN，HOUR、RHOUR，時鐘和鬧鐘當(dāng)前的時間；出口：P1.0、ARMBIT、RTIMBIT，鬧鐘啟?？刂菩盘枴Ⅳ[鐘設(shè)置標(biāo)識和鬧鐘保持時間計時標(biāo)識ALARM：MOVA,RMIN CJNE A,MIN,DONT0 ；比較分單元內(nèi)容，若相同則繼續(xù)比較小 時單元內(nèi)容，

MOV A,RHOUR ；否則返回

CJNE A,HOUR,DONT0 CLR P1.0 ；啟動鬧鐘

SETBRTIMBIT；設(shè)置鬧鐘計時標(biāo)時0DH，時鐘開始10s計時DONT0：MOV A,COUNT；取鬧鐘保持計時時間

CJNE A,#10,DONT ；判斷鬧鐘保持10s時間到否

MOV COUNT,#00H ；清除鬧鐘保持10s計時

SETB P1.0 ；清除鬧鐘

CLR ARMBIT ；清鬧鐘標(biāo)識，取消鬧鐘設(shè)置

CLR RTIMBIT ；清鬧鐘計時標(biāo)識DONT: RET*********測鍵入子程序KEYTEST***********；功能：判斷是否有鍵輸入；入口：無；出口：累加器A，A的內(nèi)容為0表示無鍵輸入，A的內(nèi)容不為0表示有鍵輸入KEYTEST:MOV DPTR,#PORTA ；DPTR指針指向8155的A口

MOV A,#00H MOVX @DPTR,A ；掃描字00H送8155的A口

MOV DPTR,#PORTC ；DPTR指針指向8155的C口

MOVX A,@DPTR ；讀入C口行狀態(tài)

CPL A ；A取反

ANL A,#0FH ；屏蔽高4位

RET**************時鐘修正中斷服務(wù)子程序CLOCK****************

；功能：通過定時器中斷，自動修改時鐘參數(shù)；入口：MSEC1、MSEC2、、SEC、MIN、HOUR，時鐘毫秒、秒、分、時單元，存放原時鐘參數(shù)；出口：MSEC1、MSEC2、、SEC、MIN、HOUR，時鐘毫秒、秒、分、時單元，存放修改后的時鐘參數(shù)

CLOCK: CLR EA ；關(guān)中斷

PUSH PSW ；保護現(xiàn)場

PUSH ACC SETB RS1 INC MSEC1 MOV A,MSEC1 CJNE A,#28H,BACK1 ；到10ms否

MOV MSEC1,#00H INC MSEC2 MOV A,MSEC2 CJNE A,#64H,BACK1 ；到1s否

MOV MSEC2,#00H JNB RTIMBIT,BACK0 ；由標(biāo)識位0DH判別鬧鐘啟動否

INC COUNTBACK0：MOV A,SEC ADD A,#01H ；時鐘秒單元內(nèi)容加1 DA A MOV SEC,A CJNE A,#60H,BACK1 ；到1min否

MOV SEC,#00H MOV A,MIN ADD A,#01H ；分單元內(nèi)容加1 DA A MOV MIN,A CJNE A,#60H,BACK1 ；到1h否

MOV MIN,#00H MOV A,HOUR ADD A,#01H ；小時單元內(nèi)容加1 DA A MOV HOUR,A CJNE A,#24H,BACK1 ；到24h否

MOV HOUR,#00HBACK1：POP ACC ；恢復(fù)現(xiàn)場

POP PSW SETB EA ；開中斷

RETI ；中斷返回

END

5．調(diào)試方法與步驟

1)輸入源程序輸入源程序時，應(yīng)以西文方式輸入字母和符號，且中文注釋前要加分號。

2)對源程序進(jìn)行匯編和糾錯根據(jù)自動匯編提供的錯誤信息逐條糾正錯誤，直至匯編信息提示“錯誤(0)”、“匯編結(jié)束”。3)確定調(diào)試方案在調(diào)試程序前一定要認(rèn)真分析源程序，明確各功能程序運行的預(yù)期結(jié)果。然后結(jié)合源程序應(yīng)達(dá)到的結(jié)果，確定出如何通過某些關(guān)鍵參數(shù)和實驗現(xiàn)象檢驗程序運行結(jié)果正確與否。例如：程序運行過程中路徑的變化、累加器A內(nèi)容的變化、其他特殊寄存器內(nèi)容的變化等。并針對具體的分析和觀察對象選擇較合適的調(diào)試方法。如單步運行、跟蹤運行、連續(xù)運行、快速運行至光標(biāo)處、設(shè)置斷點等調(diào)試方法。4)調(diào)試程序

(1)調(diào)試主程序。主程序運行后，在無任何按鍵輸入時觀察有無顯示，時鐘是否工作，其時、分、秒顯示的變化過程是否正確。若運行結(jié)果不正確，首先應(yīng)根據(jù)程序運行的實際現(xiàn)象分析判斷哪些因素可引起相關(guān)故障，再通過調(diào)試方法逐一認(rèn)證和排除。例如：若定時/計數(shù)器的初始化出錯，則時鐘將不能工作；若顯示程序出錯，則將不能正確顯示時鐘單元內(nèi)容；若定時/計數(shù)器中斷服務(wù)子程序出錯，則其顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律將不正常。(2)調(diào)試子程序。在調(diào)試主程序時，必然要調(diào)用相關(guān)的功能子程序。因此，首先應(yīng)明確子程序的具體功能，通過對子程序的分析，確定子程序的入口、出口參數(shù)及相關(guān)標(biāo)識位的狀態(tài)，然后在滿足入口條件的狀態(tài)下，設(shè)法檢查從主程序進(jìn)入子程序，再由子程序返回到主程序的運行過程?？刹捎酶欉\行或運行至光標(biāo)處的方法，檢查從主程序進(jìn)入子程序內(nèi)部的運行過程，再通過單步運行等方法檢查子程序內(nèi)部的運行情況和返回主程序的過程。通過反復(fù)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并排除軟件與硬件存在的各類問題，以滿足系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)期目的。5)脫機運行將調(diào)試已通過的程序?qū)懭雴纹瑱C內(nèi)部(或外部)程序存儲器中，再將寫好程序的單片機(或存儲器)插入已設(shè)計好的單片機用戶板上，把仿真系統(tǒng)與用戶板脫離開來，最后將所設(shè)計的單片機應(yīng)用系統(tǒng)獨立通電運行。6.實訓(xùn)分析與總結(jié)

(1)實訓(xùn)1.2是以數(shù)字鐘為例，引入單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、分析與調(diào)試的一般方法。一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與制作，一般要經(jīng)過對被控對象的需求進(jìn)行調(diào)研、根據(jù)系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo)選擇控制方案、提出系統(tǒng)的總體構(gòu)思、硬件設(shè)計、印制板制作、元器件安裝、軟件設(shè)計、軟硬件仿真調(diào)試、固化程序、脫機運行、整機調(diào)試等幾個階段，如圖1.2.7所示。圖1.2.7應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程框圖(2)在上述過程中，難點是如何構(gòu)建出程序設(shè)計的整體框架，包括主程序流程框圖和子程序流程框圖的構(gòu)建、各功能模塊之間的組合關(guān)系。前面提供的各功能模塊流程框圖和參考程序只是針對完成實訓(xùn)項目基本要求而提出的一種設(shè)計方案。

(3)主程序是負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)整體的管理與協(xié)調(diào)，包括單片機資源的調(diào)配、初始參數(shù)與標(biāo)識位的設(shè)定、可編程部件的初始化及系統(tǒng)各主要部分(如鍵盤、顯示)初始狀態(tài)的管理等。構(gòu)建主程序時應(yīng)做到簡單明了，對各種操作功能實現(xiàn)模塊化管理，即盡可能多的采用子程序結(jié)構(gòu)，方便分析與調(diào)試。(4)采用模塊化、子程序化的優(yōu)點是便于連接和移植，特別是重復(fù)使用時尤為方便。但使用者必須預(yù)先明確各子程序的入口參數(shù)、出口參數(shù)和所占用的資源，合理利用堆棧，避免主程序與子程序之間、子程序與子程序之間所占用的資源發(fā)生沖突。

(5)運行狀態(tài)采用標(biāo)志化管理可使程序結(jié)構(gòu)更加簡化。在上述程序中，對各按鍵的操作過程和狀態(tài)都采用標(biāo)識位來描述，如鬧鐘設(shè)定與否、時鐘參數(shù)(時、分、秒)修改哪一位、鬧鐘參數(shù)(時、分)設(shè)定哪一位，鬧鐘保持時間到否等。(6)在調(diào)試程序前，一定要預(yù)先將源程序分析透徹，在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練如何通過實驗現(xiàn)象分析和判斷產(chǎn)生故障的原因及故障可能存在的大致范圍；靈活運用開發(fā)系統(tǒng)所提供的各種調(diào)試方法，快速有效地排查和縮小故障范圍。通過反復(fù)調(diào)試，不斷地分析和排除故障，調(diào)試軟件和硬件的能力及速度。

(7)調(diào)試程序時，要結(jié)合能反映故障存在與否的參數(shù)變化、運行路徑變化、顯示內(nèi)容變化等，選擇合適的觀測點和觀測對象，再運用適當(dāng)?shù)恼{(diào)試方法，快速地檢驗調(diào)試結(jié)果，由此分析和判斷故障點。

(8)上面采用的硬件電路和教材所附實訓(xùn)板電路，都是為訓(xùn)練應(yīng)用能力而提供的典型教學(xué)實驗電路，在實際設(shè)計中應(yīng)從性能技術(shù)指標(biāo)和價格等方面合理選擇整體方案。

7．思考題

(1)在進(jìn)行軟件開發(fā)時，大體需要哪幾個過程？

(2)寫出中斷服務(wù)子程序CLOCK、時鐘修改功能子程序FTION0的出口參數(shù)是什么？

(3)調(diào)試子程序過程時一般采用什么方法？

(4)在本節(jié)實訓(xùn)程序中，增加-1修改功能，試編寫相關(guān)程序。

(5)在本節(jié)實訓(xùn)程序中，增加聲音報警功能，試編寫相關(guān)程序。

(6)在本節(jié)實訓(xùn)程序中，增加鬧鐘停止控制功能鍵，試編寫相關(guān)程序。實訓(xùn)1.3LCD顯示器電路1．實訓(xùn)目的(1)掌握LCD顯示基本原理和LCD控制方法。(2)掌握LCD顯示與單片機的接口電路，軟件設(shè)計方法。

2．實訓(xùn)設(shè)備與器件實訓(xùn)設(shè)備：單片機集成開發(fā)環(huán)境、綜合實訓(xùn)板、1602液晶顯示模塊、導(dǎo)線一組。

3．項目設(shè)計要求設(shè)計單片機與液晶模塊的連接電路，設(shè)計液晶顯示模塊的初始化程序，在液晶顯示模塊上顯示字符消息。

4．實訓(xùn)內(nèi)容

1)硬件設(shè)計液晶顯示器常用于電子設(shè)備產(chǎn)品中，最常見的有如計算器、電子表、數(shù)字萬用表、電子游戲機等，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和固定圖形，因為是屬段式顯示，顯示內(nèi)容就無法多變。隨著大量電子儀器、設(shè)備的多功能化、智能化，并且普遍地采用人機交互方式，需要能夠顯示更為豐富的信息和通用性較強的顯示器。而點陣式LCD顯示器能夠滿足這些要求，同時用大規(guī)模專用集成電路作為點陣LCD控制驅(qū)動，使用者僅僅直接送入數(shù)據(jù)和指令就可實現(xiàn)所需的顯示。這種由LCD板、PCB板、控制驅(qū)動電路組成的單元叫做點陣液晶顯示模塊(DotMatrixLCDModule)。(1)液晶模塊工作原理。液晶模塊的基本組成框圖如圖1.3.1所示。圖1.3.1液晶模塊組成(2)液晶模塊管腳定義。表1.3.1管腳排列與功能表表1.3.2寄存器選擇表(3)液晶模塊與微控制器的典型連接。根據(jù)液晶模塊管腳定義，模塊和微控制器相連如圖1.3.2所示。圖1.3.2液晶與微控制器連接圖(4)指令系統(tǒng)。格式：RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0。共有11種指令，如表1.33所示。表1.3.3HD447800指令表(5)顯示位和標(biāo)準(zhǔn)字符庫。從液晶模塊顯示原理知道，液晶上顯示的內(nèi)容對應(yīng)在DDRAM相應(yīng)的地址中，顯示位與DDRAM地址的對應(yīng)關(guān)系如表1.3.4所示。表1.3.4顯示位與DDRAM地址對應(yīng)關(guān)系表表1.3.5標(biāo)準(zhǔn)字庫(6)單片機連接控制圖。圖1.3.3LCD接線原理圖在圖1.3.3所示電路中，產(chǎn)生操作字符型液晶顯示模塊的各驅(qū)動子程序如下：COM EQU 20H ；指令寄存器DAT EQU 21H ；數(shù)據(jù)寄存器CW_Add EQU 0000H ；指令口寫地址CR_Add EQU 0002H ；指令口讀地址DW_Add EQU 0001H ；數(shù)據(jù)口寫地址DR_Add EQU 0003H ；數(shù)據(jù)口讀地址注意，不同的硬件連接產(chǎn)生不同的硬件地址。2)軟件設(shè)計基于圖1.3.3的硬件連接，可以實現(xiàn)液晶的任意字符的顯示，本實訓(xùn)基本要求實現(xiàn)在LCD上從字符“0”到“F”的順序顯示。程序設(shè)計采用自上而下的軟件設(shè)計方法，并采用模塊化程序方式。具體設(shè)計如下：

(1)子程序功能介紹。主程序：完成初始化顯示緩沖區(qū)，調(diào)用各子程序?qū)崿F(xiàn)液晶顯示器初始化、設(shè)置液晶控制字、顯示字符內(nèi)容等。初始化子程序：用軟件復(fù)位的方法設(shè)置液晶顯示輸入方式、光標(biāo)移位方向、顯示位置、字符顯示點陣大小等內(nèi)容。寫指令代碼子程序：完成向液晶指令寄存器中寫入一個控制命令。寫顯示數(shù)據(jù)子程序：完成向液晶數(shù)據(jù)顯示區(qū)中寫入顯示字符。圖1.3.4主程序流程圖(2)主程序流程圖如圖1.3.4所示。(3)源程序。①程序如下：；預(yù)定義工作變量COM EQU 20H ；指令寄存器DAT EQU 21H ；數(shù)據(jù)寄存器CW_Add EQU 0000H ；指令口寫地址CR_Add EQU 0002H ；指令口讀地址DW_Add EQU 0001H ；數(shù)據(jù)口寫地址DR_Add EQU 0003H ；數(shù)據(jù)口讀地址 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0020HMAIN: MOV SP,#06H ANL P3,#07H LCALLINT ；調(diào)用初始化子程序

MOV COM,#06H ；設(shè)置輸入方式

LCALLPR1 MOV DPTR,#TAB MOV COM,#80H ；設(shè)置DDRAM地址

LCALLPR1 MOV R2,#15 ；設(shè)置循環(huán)變量初值

MOV R3,#00HWRIN: MOV A,R3 MOV A,@A+DPTR MOV DAT,A LCALL PR2 ；寫數(shù)據(jù)到液晶中

LCALLDELAY ；調(diào)延時子程序

INCR3 DJNZ R2,WRIN SJMP $TAB：DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H DB 41H,42H,43H,44H,45H END②寫指令代碼子程序如下：PR1： PUSH DPH PUSH DPL PUSH ACC MOV DPTR，＃CR_Add ；設(shè)置指令口讀地址PRll： MOVX A，＠DPTR ；讀BF和AC值

JB ACC．7，PRll ；判斷是否BF=0。是，繼續(xù)

MOV A，COM ；取指令代碼

MOV DPTR，＃CW_Add ；設(shè)置指令口寫地址