基于51单片机秒表的程序设计1.docx

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基于51单片机秒表的程序设计1

基于51单片机秒表的程序设计 

1．设计目的：

（1）利用单片机定时器中断和定时器计数方式实现秒、分定时。

（2）通过LED显示程序的调整，熟悉8155与8051，8155与LED的接口技术，熟悉LED动态显示的控制过程。

（3）通过键盘程序的调整，熟悉8155与矩阵式键盘的接口技术，熟悉键盘扫描原理。

（4）通过阅读和调试简易秒表整体程序，学会如何编制含LED动态显示、键盘扫描和定时器中断等多种功能的综合程序，初步体会大型程序的编制和调试技巧。

2． 设计步骤与要求

（1）要求：

以8位LED右边2位显示秒，左边6位显示0，实现秒表计时显示。

以4×4矩阵键盘的KE0、KE1、KE2等3键分别实现启动、停止、清零等功能。

（2）方法：

用单片机定时器T0中断方式，实现1秒定时；利用单片机定时器1方式3计数，实现60秒计数。

用动态显示方式实现秒表计时显示，用键盘扫描方式取得KE0、KE1、KE2的键值，用键盘处理程序实现秒表的启动、停止、清零等功能。

（3）软件设计：

软件整体设计思路是以键盘扫描和键盘处理作为主程序，LED动态显示作为子程序。

二者间的联系是：

主程序查询有无按键，无按键时，调用二次LED动态显示子程序（约延时8ms）后再回到按键查询状态，不断循环；有按键时，LED动态显示子程序作为按键防抖延时被连续调用二次（约延时16ms），待按键处理程序执行完后，再回到按键查询状态，同时兼顾了按键扫描取值的准确性和LED动态显示的稳定性。

秒定时采用定时器T0中断方式进行，60秒计数由定时器1采用方式3完成，中断及计数的开启与关闭受控于按键处理程序。

由上述设计思路可设计出软件流程图如图1.1所示。

（5）程序编制：

编程时置KE0键为“启动”，置KE1键为“停止”，置KE2键为“清零”，因按键较少，在处理按键值时未采用散转指令“JMP”，而是采用条件转移指令“CJNE”，每条指令后紧跟着一条无条件跳转指令“AJMP”，转至相应的按键处理程序，如不是上述3个按键值则跳回按键查询状态。

8位LED显示的数据由显示缓冲区30H~37H单元中的数据决定，顺序是从左至右，动态显示时，每位显示持续时间为1ms，1ms延时由软件实现，8位显示约耗时8ms。

主程序、按键查询子程序采用第0组工作寄存器，显示子程序采用第1组工作寄存器。

1秒定时采用定时器T0方式1中断，每50ms中断一次，用21H做50ms计数单元，每20次为一个循环，计满20次，60秒计数单元（20H）计数1次。

60秒计数采用定时器T1方式2计数，计数脉冲采用软件置位、复位P3.5口的方法实现，用20H单元做60秒计数单元，如定时器T1溢出，则20H单元被清零，20H单元的数据采用十进制计数，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单元。

按照上述思路可编制源程序如下：

                ORG               0000H

AJMPMAIN

ORG000BH

AJMPCONT

;；主程序

;；――――――――――初始化程序―――――――――――

MAIN：

MOVTMOD，#61H;；置T0方式1定时，T1方式2计数

MOVTH0，#3CH;；T0置初值

MOVTL0，#0B0H

MOVTH1，#0C4H;；T1置初值

MOVTL1，#0C4H

MOVDPTR，#4400H;；8155控制口地址送DPTR

MOVA，#43H;；设置8155工作方式字

MOVX@DPTR，A;；设置PA、PB口输出，PC口输入

MOV20H，#00H;；60秒计数单元置初值

MOV21H，#14H;；50ms计数单元置初值

MOVSP，#3FH;；堆栈指针置初值

MOVR2，#08H;；LED待显示位数送R2

MOVR0，#30H;；显示缓冲区首址送R0

STAR：

MOV@R0，#00H;；显示缓冲区清零

INCR0

DJNZR2，STAR

CLRA;；累加器清零

;；―――――――――――键盘查询程序――――――――――

 KEY：

ACALLKS;；调按键查询子程序判是否有键按下

JNZK1;；有键按下转移

ACALLDISP;；无键按下，调显示子程序延时

AJMPKEY;；继续查询按键

;；―――――――――――键盘扫描程序――――――――――

K1：

ACALLDISP;；键盘去抖延时

ACALLDISP

ACALLKS;；再次判别是否有键按下

JNZK2;；有键按下转移

AJMPKEY;；无按键，误读，继续查询按键

K2:

MOVR3，#0FEH;；首列扫描字送R3

MOVR4，#00H;；首列号送R4

K3：

MOVDPTR，#4401H;；PA口地址送DPTR，开始列扫描

MOVA，R3

MOVX@DPTR，A;；列扫描字送PA口

INCDPTR;；指向PC口

INCDPTR

MOVXA，@DPTR;；读取行扫描值

JBACC.0，L1;；第0行无键按下，转查第1行

MOVA，#00H;；第0行有键按下，行首键号送A

AJMPLK;；转求键号

L1：

JBACC.1，L2;；第1行无键按下，转查第2行

MOVA，#08H;；第1行有键按下，行首键号送A

AJMPLK;；转求键号

L2：

JBACC.2，L3;；第2行无键按下，转查第3行

MOVA，#10H;；第2行有键按下，行首键号送A

AJMPLK;；转求键号

L3：

JBACC.3，NEXT;；第3行无键按下，转查下一列

MOVA，#18H;；第3行有键按下，行首键号送A

AJMPLK

LK：

ADDA，R4;；形成键码送A

PUSHACC;；键码入栈保护

K4：

ACALLDISP

ACALLKS;；等待键释放

JNZK4;；未释放，等待

POPACC;；键释放，弹栈送A

AJMPPR;；转键盘处理程序

NEXT：

INCR4;；修改列号

MOVA，R3

JNBACC.3，KEY;；4列扫描完返回按键查询状态

RLA;；未扫描完，改为下列扫描字

MOVR3，A;；扫描字暂存R3

AJMPK3;；转列扫描程序

;；―――――――――――键盘处理程序―――――――――――――――

PR：

CJNEA，#00H，PR01;；不是KE0键码，转KE1键

AJMPKE0;；转KE0键处理程序

PR01：

CJNEA，#01H，PR02;；不是KE1键码，转KE2键

AJMPKE1;；转KE1键处理程序

PR02：

CJNEA，#02H，PR03;；不是KE2键码，返回按键查询

AJMPKE2;；转KE2键处理程序

PR03：

AJMPKEY

KE0：

SETBTR0;；启动定时器T0

SETBTR1;；启动定时器T1

SETBET0;；允许定时器T0中断

SETBEA;；开中断

AJMPKEY;；返回键盘查询状态

KE1：

CLREA;；关中断

CLRET0;；禁止定时器T0中断

CLRTR1;；关定时器T1

CLRTR0;；关定时器T0

AJMPKEY

KE2：

CLREA;；关中断

AJMPMAIN;；返回主程序进行初始化

;；――――――――――按键查询子程序――――――――――――――

KS：

MOVDPTR，#4401H;；置8155PA口地址

MOVA，#00H

MOVX@DPTR，A;；全扫描字#00H送PA口

INCDPTR;；指向PC口

INCDPTR

MOVXA，@DPTR;；读入PC口状态

CPLA;；变正逻辑，高电平表示有键按下

ANLA，#0FH;；屏蔽高4位

RET;；返回，A≠0表示有键按下

;；―――――――――LED动态显示子程序―――――――――――――

DISP：

PUSHACC;；A入栈保护

SETBRS0;；保护第0组工作寄存器,启用第1组工作寄存器

                    MOVR2，#08H       ;；LED待显示位数送R2

MOVR1，#00H;；设定显示时间

MOVR3，#7FH;；选中最右端LED

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

MOVDPTR，#4402H;；指向8155PB口（段码口）

MOVX@DPTR，A;；字形码送PB口

MOVA，R3;；取位选字

MOVDPTR，#4401H;；指向8155PA口（位选口）

MOVX@DPTR，A;；位码送PA口

DJNZR1，$;；延时0.5ms

DJNZR1，$;；延时0.5ms

RRA;；位选字移位

MOVR3，A;；移位后的位选字送R3

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

CLRRS0;；恢复第0组工作寄存器

POPACC;；A弹栈，恢复现场

RET

TAB：

DB3FH，06H，5BH，4FH，66H;；共阴极LED字形表

DB6DH，7DH，07H，7FH，6FH

;；――――――――――定时器中断服务程序―――――――――――――

CONT：

PUSHACC;；保护现场

MOVTH0，#3CH;；定时器T1重置初值

MOVTL0，#0B0H

MOVA，20H;；秒计数器送A

AJMPCONT1

REN：

AJMPREN1

CONT1：

DJNZ21H，REN;；1秒定时未到，中断返回

MOV21H，#14H;；重置50ms计数初值

CLRP3.5;；软件产生定时器T1计数脉冲

NOP

NOP

SETBP3.5

INCA;；1秒计数值加1

DAA;；换算为10进制计数

JBCTF1，CONT2;；60秒到，转清零

CONT3：

MOV20H，A;；计数值送60秒计数单元20H

ANLA，#0FH;；屏蔽高4位

MOV30H，A;；秒表个位待显示数据送显示缓冲区

MOVA，20H

SWAPA;；60秒计数单元高、低4位数据互换

ANLA，#0FH;；屏蔽高4位

MOV31H，A;；秒表十位待显示数据送显示缓冲区

AJMPREN1

CONT2：

MOVA，#00H

AJMPCONT3

REN1：

POPACC;；恢复现场

RET;；中断返回

END

3．总结与分析

（1）实验采用七段码LED设计（数码管），显示直观；采用定时器中断，计时更准确；功能齐全，可随时启动、停止、清零，后者智能化程度更高。

（2）设计、调试大型程序时，需先根据要求划分模块，优化结构；再根据各模块特点确定何为主程序，何为子程序，何为中断服务程序，相互间如何调用；再根据各模块性质和功能将各模块细化，设计出程序流程图；最后才根据各模块流程图编制具体程序。

调试时应先调主程序，实现最基本最主要的功能，在此基础上再将各模块功能往主程序上堆砌，直至各模块联调、统调，实现全部功能。

本例子将整个程序划分为键盘程序，动态显示程序，秒计时程序三大模块，根据各自的特点确定键盘程序为主程序，动态显示程序为子程序，秒计时程序为定时器中断服务程序。

主程序又细分为初始化程序，键盘查询程序，键盘扫描程序，键盘处理程序四大部分。

三大模块之间的关系是：

键盘程序在无键按下时，不断调用动态显示子程序；在有键按下时，先调用动态显示子程序消抖，再进入键盘处理程序，控制中断服务程序的运行；处理完毕后，再不断调用动态显示子程序。

经上述处理后，三大模块运行协调一致，既保持了动态显示的稳定性，又保持了键盘的可靠性，还保持了秒计时的准确性，较好地实现了全部功能。

（3）本例子只用到8位LED显示中的两位，只用到4×4键盘16个按键中的3个，因此，其功能还有较大的扩展空间。

只要将上述程序稍加改动即可实现秒、分、时、日显示，并可作全方位修改的实时时钟。

如增加LED显示位数或将显示改为LCD显示模块，可实现年、月、周、日、时、分、秒显示。