基于8255的8LED显示电子码表设计.docx
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基于8255的8LED显示电子码表设计
基于8255的8LED显示电子码表设计
通达学院
实验报告
（2010/2011学年第一学期）
题目：
基于8255的8ＬEＤ显示电子码表设计
专业通信工程
学生姓名
班级学号
授课教师林建中
授课单位南京邮电大学
日期2011年11月
第一部分实验目的及要求：
1．实验目的
本课程设计在理论课程的基础上，重点培养学生的动手能力，通过理论计算、实际编程、调试、测试、分析查找故障，解决在实际设计中的问题，使设计好的电路能正常工作，为下一步结合实际的硬件系统设计准备条件
2.实验要求
基本要求：
1设计秒表功能，精度为0.01秒。
2可同时记录和存储10个秒表数据（连续记录并显示已存储记录数）。
3秒表记录数据查询和清除功能。
发挥部分：
1可根据速度误差用D/A转换器输出DC信号。
2可设定速度偏差范围，当超范围时通过蜂鸣器能发出提示音。
3有静音功能。
动态显示格式：
自定
第二部分实验工具及实验器件
1.Proteus7.4以及Keil2软件的使用
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：
*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
而*.HEX文件则由Keil软件编译后生成。
KeiluVision2是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。
KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。
C51编译器的功能不断增强，使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。
C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：
编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。
uVision2IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。
KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，使您能在很短的时间内就能学会使用keilc51来开发您的单片机应用程序。
另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
有了proteus和keil我们就需要在这两个软件中建立我们所需要的工程进行实验，具体步骤如下：
第一步：
在Keil2中建立一个新的工程，并命名，
第二步：
选择使用的单片机芯片，我们选择80c31，
第三步：
将新创建的.c文件添加到Target中。
这样我们就可以在keil2的环境下对单片机的程序进行编译和运行了。
2.51单片机AT89c51。
51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。
当前常用的51系列单片机主要产品有：
*Intel的：
80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；
*ATMEL的：
89C51、89C52、89C2051等；
*Philips、华邦、Dallas、Siemens（Infineon）等公司的许多产品80C31单片机，它是8位高性能单片机。
属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。
80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出（I/O）口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
但80C31片内并无程序存储器，需外接ROM。
此外，80C31还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。
在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。
80C31有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）两种封装形式。
管脚说明：
8031芯片具有40根引脚，其引脚图如图所示：
40根引脚按其功能可分为四类：
1.电源线2根
Vcc：
编程和正常操作时的电源电压，接+5V。
Vss：
地电平。
2.晶振：
2根
XTAL1：
振荡器的反相放大器输入。
使用外部震荡器是必须接地。
XTAL2：
振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。
当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。
3.I/O口共有p0、p1、p2、p3四个8位口，32根I/O线，其功能如下：
1）P0.0～P0.7（AD0～AD7）
是I/O端口O的引脚，端口O是一个8位漏极开路的双向I/O端口。
在存取外部存储器时，该端口分时地用作低8位的地址线和8位双向的数据端口。
（在此时内部上拉电阻有效）
2）P1.0～P1.7
端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O通道，专供用户使用。
3）P2.0～P2.7（A8～A15）
端口2的引脚。
端口2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址A8～A15
4）P3.0～P3.7
端口3的引脚。
端口3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口，该口的每一位均可独立地定义第一I/O口功能或第二I/O口功能。
作为第一功能使用时，口的结构与操作与P1口完全相同，第二功能如下示：
口引脚第二功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2（外部中断）
P3.3（外部中断）
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6（外部数据存储器写选通）
P3.7（外部数据存储器读选通）
3.SRAM芯片6264
6264的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造
A12～A0（addressinputs）：
地址线，可寻址8KB的存储空间。
D7～D0（databus）：
数据线，双向，三态。
OE（outputenable）：
读出允许信号，输入，低电平有效。
WE（writeenable）：
写允许信号，输入，低电平有效。
CE1（chipenable）：
片选信号1，输入，在读/写方式时为低电平。
CE2（chipenable）：
片选信号2，输入，在读/写方式时为高电平。
VCC：
+5V工作电压。
GND：
信号地。
4.6264的操作方式
6264的操作方式由,CE1,CE2的共同作用决定
①写入：
当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线D7～D0写入被选中的存储单元。
②读出：
当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线D7～D0上。
③保持：
当为高电平，CE2为任意时，芯片未被选中，处于保持状态，数据线呈现高阻状态。
微处理器通过数据总线、地址总线及控制总线与存储器连接，如下图所示：
地址总线为地址信号，用来指明选中的存储单元地址。
数据总线为数据信号，它是微处理器送往存储器的信息或存储器送往微处理器的信息。
它包括指令和数据。
控制总线发出存储器读写信号，以便从ROM、RAM中读出指令或数据，或者向RAM写入数据。
在微机系统中，常用的静态RAM有6116、6264、62256等。
在本实验中使用的是6264。
6264为8K╳8位的静态RAM，其逻辑图如下：
其中A0～12为13根地址线，I/O0～7为8根数据线，CS1、CS2为两个片选端，OE为数据输出选通端，WR为写信号端。
其工作方式见下表：
控制信号
CS1
CS2
OE
WR
数据线
读
L
H
L
H
输出
写
L
H
╳
L
输入
非选
H
╳
╳
╳
高阻态
5.可编程并行I/O接口芯片8255A
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。
具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。
8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。
同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。
由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：
与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
引脚功能:
RESET:
复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
CS:
芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.
RD:
读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。
WR:
写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。
D0～D7:
三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在一下三种方式下工作。
方式0————基本输入输出方式；方式1————选通输入/出方式；方式三————双向选通输入/输出方式；
PA0～PA7:
端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。
工作于三种方式中的任何一种；
PB0～PB7:
端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。
不能工作于方式二；
PC0～PC7:
端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。
端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。
'不能工作于方式一或二。
A1,A0:
地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.
当A1=0,A0=0时,PA口被选择;
当A1=0,A0=1时,PB口被选择;
当A1=1,A0=0时,PC口被选择;
当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择.
6.74HC373锁存器
当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。
当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。
当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。
引出端符号：
D0～D7数据输入端
OE三态允许控制端（低电平有效）
LE锁存允许端
O0~O7输出端
真值表：
Dn
LE
OE
On
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Q0
X
X
H
高阻态
7.8LED液晶显示器件7SEG-MPX8-CC-BLUE
第三部分实验原理及程序代码：
1.硬件部分电路设计图
电路图如图：
2.软件部分设计
/*电子码表
用proteus仿真时注意在烧写对话框中将晶振值改为6MHZ
按键1开始、暂停
按键2秒表运行时记录数据，查看存储记录时删除存储数据
按键3秒表暂停时清除显示清零
按键4查看存储的数据，第一次按下为第一组数据，以此类推最多十组数据
*/
#include
#include
#definePAXBYTE[0x0000]
#definePBXBYTE[0x0001]
#definePCXBYTE[0x0002]
#definecontrolXBYTE[0x0003]
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uintcodeduanma[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0~9码值
//uintcodeweima[10]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uintcodeweima[10]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
uintdisplaybuff[]={0x3f,0x3f,0x40,0x3f,0x3f,0x40,0x3f,0x3f};
bitflag=0;
bitflag1=0;
bitflag2=0;
bitflag3=0;
bitflag4=0;
ucharnum,second,minute;
ucharcount=0,count1=0;
ucharnum_date[10],second_date[10],minute_date[10];
ucharnumber;
ucharn0;
voidDelayUs2x（uchart）;
voidDelayMs（uchart）;
voiddisplay（）;
voidstart（）;
voidtrans_date（）;
voidkeyscan（）;
//主函数
main（）
{
start（）;
PC=0xff;
while
（1）
{
keyscan（）;
trans_date（）;
display（）;
}
}
//初始化程序
voidstart（）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-5000）/256;
TL0=（65536-5000）%256;
ET0=1;
EA=1;
TR0=0;
minute=0;
second=0;
num=0;
control=0x89;
}
//定时器中断程序
voidT0_time（）interrupt1
{
TH0=（65536-5000）/256;
TL0=（65536-5000）%256;
num++;
if（num==100）
{
num=0;
second++;
if（second==60）
{
second=0;
minute++;
}
if（minute==99&&second==99）
{
minute=0;
second=0;
}
}
}
voidtrans_date（）
{
if（flag==0）
{
displaybuff[7]=duanma[minute/10];
displaybuff[6]=duanma[minute%10];
displaybuff[4]=duanma[second/10];
displaybuff[3]=duanma[second%10];
displaybuff[1]=duanma[num/10];
displaybuff[0]=duanma[num%10];
}
else
{
displaybuff[7]=duanma[minute_date[count-1]/10];
displaybuff[6]=duanma[minute_date[count-1]%10];
displaybuff[4]=duanma[second_date[count-1]/10];
displaybuff[3]=duanma[second_date[count-1]%10];
displaybuff[1]=duanma[num_date[count-1]/10];
displaybuff[0]=duanma[num_date[count-1]%10];
}
}
//显示程序
voiddisplay（）
{ucharn=0;
for（n=0;n<8;n++）
{
PB=weima[n];
PA=displaybuff[n];
DelayMs
（2）;
}
}
//延时函数
voidDelayUs2x（uchart）
{
while（--t）;
}
voidDelayMs（uchart）
{
while（t--）
{
DelayUs2x（245）;
DelayUs2x（245）;
}
}
//键盘扫描程序
voidkeyscan（）
{
ucharm;
m=PC;
m=m&0x0f;
if（m!
=0x0f）
{
DelayMs（30）;
m=PC;
m&=0x0f;
if（m!
=0x0f）
{
if（PC==0xfe）
flag1=1;
if（PC==0xfd）
flag2=1;
if（PC==0xfb）
flag3=1;
if（PC==0xf7）
flag4=1;
}
while（PC!
=0xff）;
}
if（flag1==1）
{
TR0=~TR0;
flag=0;
flag1=0;
}
if（flag2==1）
{
if（TR0==1）
{
if（number<10）
{
minute_date[number]=minute;
second_date[number]=second;
num_date[number]=num;
number++;
}
}
else
{
if（flag==1）
{
minute_date[count-1]=0;
second_date[count-1]=0;
num_date[count-1]=0;
}
}
flag2=0;
}
if（flag3==1）
{
if（TR0==0）
{
num=0;
second=0;
minute=0;
flag=0;
}
flag3=0;
}
if（flag4==1）
{
if（TR0==0）
{
flag=1;
count++;
if（count>number）
count=1;
}
flag4=0;
}
}
第四部分实验测试结果
按键1开始、暂停
按键2秒表运行时记录数据，查看存储记录时删除存储数据
按键3秒表暂停时清除显示清零
按键4查看存储的数据，第一次按下为第一组数据，以此类推最多十组数据
第五部分实验小结和体会
本次课程设计的题目是基于8255的8LED显示电子码表设计。
我通过在图书馆的书籍查阅和网上资料的阅读，初步了解了单片机的基础知识以及单片机通信功能的使用，并且对本次实验时所需要的软件进行了熟悉，对一些经典的例子进行了模拟仿真，学到了许多平时课程上没有学到的知识。
在本次的课程设计中我遇到了不少难题，这源于我们对题目的主观认识，经过老师的耐心讲解，我认识到了在设计上存在的问题，并且在同学和老师的帮助下我知道该如何解决问题。
这个过程对我的学习非常有帮助，知道如何发现问题，分析解决问题。
实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契。
团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识。
最后衷心感谢本次课程设计所有同学、老师的指点和帮助。
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