简易秒表课题设计.docx
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简易秒表课题设计
8051单片机简易秒表课题设计
第一章设计方案
1.1要求
用8051单片机，采用动态扫描的方式，用4位LED数码管显示秒、分值。
晶振采用6MHZ。
具体要求如下：
（1）从右往左显示秒值的个位、十位，分值的个位、十位，个位能向十位进位；
（2）上电后首先显示00，表示从00秒开始计时，当时间显示到59时，4位显示都清零，从零开始。
（3）以三个独立式按键实现复位、启动、停止。
1.2方法
用中断的编程思路使用定时器T0，定时器工作在定时方式，实现1秒定时，每50ms溢出中断一次，中断20次后就到1秒钟；秒表计时显示用动态显示方式实现；通过键盘扫描方式取得KE0、KE1、KE2的键值，用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止、清0等功能。
1.3试验线路分析
4位LED显示的位码由单片机的P2口输出，段码由P1口输出，P2口线与LED之间接有200欧限流电阻；LED为共阳极数码管，显示方式为动态显示方式；3个按键可以采用独立式键盘，其中两个按键分别连接到外部中断INT0、INT1，第3个按键连接到定时器1的T1端口，以中断方式实现键盘的扫描。
动态显示程序中，在单片机内部RAM中设置待显示数据缓冲区，由查表程序完成显示译码，将缓冲区内待显示数据转换成相应的段码，再将段码通过8051的P0口输出；位码数据由累加器循环左移指令产生，再通过P2口输出。
1.4软件设计
整体程序主要分为3个部分：
主程序、显示子程序和定时器中断程序。
主程序主要是初始化部分和不断调用动态显示子程序部分。
动态显示子程序完成四位LED的轮流位扫描，它被主程序不断调用，以保证稳定可靠的显示。
显示时间的刷新由定时器中断产生，定时器每50ms中断一次，当中断20次后（即1s后），对时间单元（秒计数单元、分计数单元）进行更新，然后通过拆字子程序将时间单元里面的十六进制数拆开为两个BCD码，并送到显示缓冲区。
返回主程序后显示缓冲区的待显示数据被刷新一次，数码管相应的显示数值也就随之发生变化。
1.5程序编制
编程时置KE0健为“启动”，置KE1键为“停止”，置KE2键为“清0”，因按键较少，所以采用独立式按键即可满足条件，其中两个按键分别连接到外部接口INT0、INT1，另外一个连接到外部引脚T1，编程时置T1为8位计数方式，初始值设定为0FFH.程序中，INT0、INT1和T1均允许中断，故按键的处理通过各相应中断子程序来完成。
4位LED显示的数据由显示缓冲区30H~33H单元中的数据决定，顺序是从右至左。
动态显示时，每位显示持续时间为1ms，1ms延时由软件实现，4位显示约耗时4ms。
1秒定时采用定时器T0方式1中断，每50ms中断一次，用20H（MCEC）作50ms计数单元，每20次为一个循环体，计满20次，秒计数单元21H（SEC）加1。
21H、22H单元的数据均采用十六进制计数，该数据被拆成个位和十位两个数据后分别送至显示缓冲区的30H、31H、32H、33单元。
1.6资源分配表
名称
地址分配
用途
初始化值
MSEC
20H
定时器50ms计数单元
14H
SEC
21H
秒计数单元
00H
MIN
22H
分计数单元
00H
30H~35H
显示缓冲区
00H
30H：
秒的个位
31H：
秒的十位
32H：
分的个位
33H:
分的十位
40H以上
堆栈区
表1-1资源分配表
第二章8051芯片介绍
8051芯片内部有一高增益反相放大器，用于构成振荡器，反向放大器输入端为XTAL1，输出端XTAL2。
在XTAL1和XTAL2两端跨接一个石英晶体及两个电容就构成了稳定自激振荡器，电容器C1和C2通常都取30PF左右，对振荡频率有微调作用。
振荡频率范围是1.2-12MHZ。
2.1电源引脚
Vcc40电源端
GND20接地端
＊工作电压为5V，另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V,引脚功能一样。
2.2外接晶体引脚
图2-1外接晶体引脚
XTAL119
XTAL218
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF左右。
＊型号同样为AT89C51的芯片，在其后面还有频率编号，有12,16,20,24MHz可选。
大家在购买和选用时要注意了。
如AT89C5124PC就是最高振荡频率为24MHz,40P6封装的普通商用芯片。
2.3复位RST9
在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。
复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。
当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。
常用的复位电路如图所示。
＊复位操作不会对内部RAM有所影响。
图2-2常用复位电路
2.4输入输出引脚
（1）P0端口[P0.0-P0.7]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。
作为输出口时能驱动8个TTL。
对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。
在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。
（2）P1端口[P1.0－P1.7]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。
（3）P2端口[P2.0－P2.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。
在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。
而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
（4）P3端口[P3.0－P3.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。
除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请看表2－2.。
P1－3端口在做输入使用时，因内部有上接电阻，被外部拉低的引脚会输出一定的电流。
P3引脚
兼用功能
P3.0
串行通讯输入（RXD）
P3.1
串行通讯输出（TXD）
P3.2
外部中断0（INT0）
P3.3
外部中断1（INT1）
P3.4
定时器0输入（T0）
P3.5
定时器1输入（T1）
P3.6
外部数据存储器写选通WR
P3.7
外部数据存储器写选通RD
表2-1端口引脚兼用功能表
第三章硬件线路设计图
图3-1硬件线路设计图
第四章程序流程图
主程序显示子程序
定时器中断子程序（如下图）：
第5章系统软件编程
MSECEQU20H50ms计数单元;
SECEQU21H;秒单元
MINEQU22H;分单元
;----------------各程序入口----------------
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0003H
AJMPKE1
ORG000BH
AJMPCONT
ORG0013H
LJMPKE0
ORG001BH
LJMPKE2
;------------------主程序-----------------
;-----------------初始化部分-------------
MAIN:
MOVTMOD,#61H;置T0方式1定时，T1方式2计数
MOVTH0,#0F6H;T0置初值
MOVTL0,#3CH
MOVTH1,0FFH;T1置初值
MOVTL1,#0FFH
MOVSEC,#00H;60s计数单元置初值
MOVMIN,#00H;分单元置初值
MOVMSEC,#14H;50ms计数单元置初值
MOVSP,#3FH;堆栈指针置初值
MOV30H,#00H;显示缓冲区清0
MOV31H,#00H
MOV32H,#00H
MOV33H,#00H
MOVIE,#8FH;打开中断源
SETBTR1;启动定时器1
CLRA;累加器清0
START:
LCALLDISP;调显示子程序
SJMPSTART;跳动START，不断调显示子程序
;-----------------显示子程序部分--------------
DISP:
MOVR2,#04H;LED待显示位数送R2
MOVR1,#00H;设定显示时间
MOVR4,#08H;共阳管的位码初始值，从右端LED管先亮
MOVR0,#30H;显示缓冲区首址送R0
MOVA,@R0;秒显示个位送A
DISP1:
MOVDPTR,#TAB;指向字形表首址
MOVCA,@A+DPTR;查表取得字形码
MOVP1,A;字形码送P0口
MOVA,R4;取位选字
MOVP2,A;位码送P2口
DJNZR1,$;延时0.5ms
DJNZR1,$;延时0.5ms
RRA;位选字右移位
MOVR4,A;移位后的位选字送R4
INCR0;指向下一位缓冲区地址
MOVA,@R0;缓冲区数据送A
DJNZR2,DISP1;未扫描完，继续循环
SJMPDISP
RET
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;共阳极LED字型表
DB92H,82H,0F8H,80H,90H
;-------------按键0中断服务程序-------------
;功能：
启动
KE0:
SETBTR0;启动定时器0，开始计时
RETI;中断返回
;--------------按键1中断服务程序-----------
;功能：
暂停
KE1:
CLRTR0;关闭定时器0，暂停计时
RETI;中断返回
;--------------按键2中断服务程序-----------
;功能：
清0
KE2:
MOVSEC,#00H;秒清0
MOVMIN,#00H;分清0
MOV30H,#00H;显示缓冲区清0
MOV31H,#00H;显示缓冲区清0
MOV32H,#00H
MOV33H,#00H
RETI
;---------------定时器中断子程序-------------
;功能：
50ms执行一次，完成秒、分单元的刷新并拆开放到显示缓冲区
;出口：
显示缓冲区30H~33H中存放的待显示的4个数据
CONT:
PUSHACC;保护现场
MOVTH0,#3CH;重置定时器初始值
MOVTL0,#0B0H
DJNZMSEC,RN;判断到20次吗，若未到说明没有到1s
;直接返回主程序：
否则说明1s到
MOVMSEC,#14H;1s到，重置50ms定时器溢出次数初始值为20次
INCSEC;秒单元内容加1
MOVA,SEC;秒单元给A累加器
MOVR7,#31H;指向显示缓冲区的31H单元
LCALLBINBCD;调拆字子程序，将秒计数单元拆开为十位
;个位，分别放到缓冲区31H单元和30H单元
MOVA,SEC;秒单元给A
CJNEA,#60,RN;判断到60s吗，若未到则返回主程序
MOVA,#00;60s到，则秒单元清0
MOVSEC,A
MOVR7,#31H;指向显示缓冲区的31H单元
LCALLBINBCD;调拆字子程序
MOVA,MIN;分单元内容加1
INCA
MOVMIN,A
MOVR7,#33H;R1指向显示缓冲区33H单元
LCALLBINBCD;调拆字子程序，将分计数单元拆开为十位、
;个位，分别放到缓冲区33H单元和32H单元
MOVA,MIN;分单元给A
CJNEA,#60,RN;判断到60分吗，若未到则返回主程序
MOVA,#00H;60分到，分单元清0
MOVMIN,A
MOVR7,#33H;指向显示缓冲区的33H
LCALLBINBCD;调拆字子程序
RN:
POPACC
RETI;中断返回
;--------------十六进制转BCD码拆字子程序-----------
;入口参数：
A累加器（待拆开的十六进制数）
;R1（拆开后BCD码所存放的末地址）
;功能：
将A累加器中的十六进制数拆开为两个BCD码，分别存放到R1指向的两个缓冲单元中
BINBCD:
MOVB,#10
DIVAB;除以10，得到时间值的十位和个位
MOV@R1,A;十位送相应的显示缓冲区
DECR1;指向显示缓冲区中的个位
MOVA,B;个位给ACC
MOV@R1,A;个位值送缓冲区的相应位置
RET
END
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