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50
ms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
AJMP MAIN
ORG 000BH
AJMP CONT
;主程序
;――――――――――初始化程序―――――――――――
MAIN: MOV TMOD,#61H ;置T0方式1定时,T1方式2计数
MOV TH0,#3CH ;T0置初值
MOV TL0,#0B0H
MOV TH1,#0C4H ;T1置初值
MOV TL1,#0C4H
MOV DPTR,#4400H
;8155控制口地址送DPTR
MOV A,#43H
;设置8155工作方式字
MOVX @DPTR,A
;设置PA、PB口输出,PC口输入
MOV 20H,#00H
;60秒计数单元置初值
MOV 21H,#14H
;50ms计数单元置初值
MOV SP,#3FH
;堆栈指针置初值
MOV R2,#08H
;LED待显示位数送R2
MOV R0,#30H
;显示缓冲区首址送R0
STAR: MOV @R0,#00H ;显示缓冲区清零
INC R0
DJNZ R2,STAR
CLR A
;累加器清零
;―――――――――――键盘查询程序――――――――――
KEY: ACALL KS ;调按键查询子程序判是否有键按下
JNZ K1 ;有键按下转移
ACALL DISP
;无键按下,调显示子程序延时
AJMP KEY
;继续查询按键
;―――――――――――键盘扫描程序――――――――――
K1: ACALL DISP ;键盘去抖延时
ACALL DISP
ACALL KS
;再次判别是否有键按下
JNZ K2
;有键按下转移
AJMP KEY ;无按键,误读,继续查询按键
K2: MOV R3,#0FEH ;首列扫描字送R3
MOV R4,#00H ;首列号送R4
K3: MOV DPTR,#4401H ;PA口地址送DPTR,开始列扫描
MOV A,R3
MOVX @DPTR,A ;列扫描字送PA口
INC DPTR
;指向PC口
INC DPTR
MOVX A,@DPTR ;读取行扫描值
JB ACC.0,L1
;第0行无键按下,转查第1行
MOV A,#00H
;第0行有键按下,行首键号送A
AJMP LK
;转求键号
L1: JB ACC.1,L2
;第1行无键按下,转查第2行
MOV A,#08H
;第1行有键按下,行首键号送A
AJMP LK
;转求键号
L2: JB ACC.2,L3
;第2行无键按下,转查第3行
MOV A,#10H
;第2行有键按下,行首键号送A
AJMP LK
;转求键号
L3: JB ACC.3,NEXT ;第3行无键按下,转查下一列
MOV A,#18H
;第3行有键按下,行首键号送A
AJMP LK
LK: ADD A,R4 ;形成键码送A
PUSH ACC
;键码入栈保护
K4: ACALL DISP
ACALL KS
;等待键释放
JNZ K4
;未释放,等待
POP ACC
;键释放,弹栈送A
AJMP PR
;转键盘处理程序
NEXT: INC R4 ;修改列号
MOV A,R3
JNB ACC.3,KEY
;4列扫描完返回按键查询状态
RL A
;未扫描完,改为下列扫描字
MOV R3,A
;扫描字暂存R3
AJMP K3
;转列扫描程序
;―――――――――――键盘处理程序―――――――――――――――
PR: CJNE A,#00H,PR01 ;不是KE0键码,转KE1键
AJMP KE0
;转KE0键处理程序
PR01: CJNE A,#01H,PR02 ;不是KE1键码,转KE2键
AJMP KE1
;转KE1键处理程序
PR02: CJNE A,#02H,PR03 ;不是KE2键码,返回按键查询
AJMP KE2
;转KE2键处理程序
PR03: AJMP KEY
KE0: SETB TR0 ;启动定时器T0
SETB TR1
;启动定时器T1
SETB ET0
;允许定时器T0中断
SETB EA
;开中断
AJMP KEY
;返回键盘查询状态
KE1: CLR EA ;关中断
CLR ET0
;禁止定时器T0中断
CLR TR1
;关定时器T1
CLR TR0
;关定时器T0
AJMP KEY
KE2: CLR EA ;关中断
AJMP MAIN
;返回主程序进行初始化
;――――――――――按键查询子程序――――――――――――――
KS: MOV DPTR,#4401H ;置8155PA口地址
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A
;全扫描字#00H送PA口
INC DPTR
;指向PC口
INC DPTR
MOVX A,@DPTR ;读入PC口状态
CPL A
;变正逻辑,高电平表示有键按下
ANL A,#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: PUSH ACC ;A入栈保护
SETB RS0
;保护第0组工作寄存器,启用第1组工作寄存器
MOV R2,#08H ;LED待显示位数送R2
MOV R1,#00H ;设定显示时间
MOV R3,#7FH
;选中最右端LED
MOV R0,#30H
;显示缓冲区首址送R0
MOV A,@R0 ;秒显示个位送A
DISP1: MOV DPTR,#TAB ;指向字形表首址
MOVC A,@A+DPTR ;查表取得字形码
MOV DPTR,#4402H
;指向8155PB口(段码口)
MOVX @DPTR,A ;字形码送PB口
MOV A,R3 ;取位选字
MOV DPTR,#4401H
;指向8155PA口(位选口)
MOVX @DPTR,A ;位码送PA口
DJNZ R1,$
;延时0.5ms
DJNZ R1,$
;延时0.5ms
RR A
;位选字移位
MOV R3,A
;移位后的位选字送R3
INC R0
;指向下一位缓冲区地址
MOV A,@R0 ;缓冲区数据送A
DJNZ R2,DISP1 ;未扫描完,继续循环
CLR RS0
;恢复第0组工作寄存器
POP ACC
;A弹栈,恢复现场
RET
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H
;共阴极LED字形表
DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH
;――――――――――定时器中断服务程序―――――――――――――
CONT: PUSH ACC ;保护现场
MOV TH0,#3CH ;定时器T1重置初值
, ; &nbs, p; MOV TL0,#0B0H
MOV A,20H ;秒计数器送A
AJMP CONT1
REN: AJMP REN1
CONT1: DJNZ 21H,REN ;1秒定时未到,中断返回
MOV 21H,#14H
;重置50ms计数初值
CLR P3.5
;软件产生定时器T1计数脉冲
NOP
NOP
SETB P3.5
INC A
;1秒计数值加1
DA A
;换算为10进制计数
JBC TF1,CONT2 ;60秒到,转清零
CONT3: MOV 20H,A ;计数值送60秒计数单元20H
ANL A,#0FH ;屏蔽高4位
MOV 30H,A
;秒表个位待显示数据送显示缓冲区
MOV A,20H
SWAP A
;60秒计数单元高、低4位数据互换
ANL A,#0FH ;屏蔽高4位
MOV 31H,A
;秒表十位待显示数据送显示缓冲区
AJMP REN1
CONT2: MOV A,#00H
AJMP CONT3
REN1: POP ACC ;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。