基于51单片机秒表的程序的设计1.docx
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基于51单片机秒表的程序的设计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
MOVXDPTR，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：
MOVR0，#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
MOVXDPTR，A；列扫描字送PA口
INCDPTR；指向PC口
INCDPTR
MOVXA，DPTR；读取行扫描值
ACC.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：
ACC.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：
ACC.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：
ACC.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
MOVXDPTR，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）
MOVXDPTR，A；字形码送PB口
MOVA，R3；取位选字
MOVDPTR，#4401H；指向8155PA口（位选口）
MOVXDPTR，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。
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