單片機(jī)第7章--秒表計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)課件

1、第7章 秒表計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示7.1 功能要求7.2 任務(wù)分析 7.3 LED動(dòng)態(tài)顯示工作原理7.3.1 采用動(dòng)態(tài)顯示的原因7.3.2動(dòng)態(tài)顯示的工作原理 7.4 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序設(shè)計(jì)方法7.4.1 顯示班機(jī)學(xué)號(hào)的雙位數(shù)7.4.2 秒表計(jì)數(shù)器顯示0059 7.1功能要求 一基本要求動(dòng)態(tài)數(shù)碼計(jì)數(shù)顯示器能顯示本人完整的雙位學(xué)號(hào)。二發(fā)揮部分每隔1秒，在二個(gè)LED數(shù)碼管上進(jìn)行加“1”計(jì)數(shù)，顯示0059，實(shí)現(xiàn)秒鐘計(jì)數(shù)，為設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路打下基礎(chǔ)。 回目錄 7.2 任務(wù)分析 要完成此任務(wù)，主要需解決如下四方面的問題：為什么要采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示LED動(dòng)態(tài)顯示的工作原理；LED數(shù)碼管與單片機(jī)動(dòng)態(tài)顯示接口電路

2、的設(shè)計(jì)方法；LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序的設(shè)計(jì)方法。 回目錄7.3.1 采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的原因 從上一章的數(shù)碼管靜態(tài)顯示工作原理可知，要使數(shù)碼管能正常的顯示數(shù)字，必須根據(jù)數(shù)碼管的類型（共陰或共陽）給數(shù)碼管的各段（a、b、c、d、e、f、g與一個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp）輸入和顯示數(shù)字相對(duì)應(yīng)的高低電平，既進(jìn)行段控制；同時(shí)還要給數(shù)碼管公共端所接的三極管輸入相應(yīng)的高低電平，使其導(dǎo)通給數(shù)碼管供電，控制整個(gè)數(shù)碼管的亮滅，既進(jìn)行位控制。因此數(shù)碼管的有效控制包括二個(gè)方面，其一是控制整個(gè)數(shù)碼管的亮滅，既位控制，需要一位單片機(jī)I/O端口；另一方面控制數(shù)碼管具體顯示什么數(shù)據(jù)，既段控制，需要八位單片機(jī)I/O端口。7.3 LED動(dòng)態(tài)

3、顯示工作原理 回目錄7.3.1 采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的原因 本項(xiàng)目中顯示的數(shù)據(jù)為雙位學(xué)號(hào)，因此必須采用二個(gè)數(shù)碼管分別顯示學(xué)號(hào)的個(gè)位和十位，如果依然采用靜態(tài)顯示的方案，分別對(duì)個(gè)位和十位的數(shù)碼管單獨(dú)采用位控制和段控制，進(jìn)行位控制需要二位單片機(jī)I/O端口，而段控制則需要十六位單片機(jī)I/O端口。而在很多設(shè)備中，顯示的數(shù)據(jù)可能達(dá)到4位、6位、8位甚至更多，如果依然采用靜態(tài)顯示的方法，所需的I/O端口可達(dá)到幾十位之多，而在單片機(jī)中，I/O端口的數(shù)量是非常有限的，如89C51單片機(jī)的I/O端口只有32位（P0、P1、P2、P3），而89C2051才16位I/O端口（P1、P3），而且大部分的I/O端口還具有第

4、二功能，如89C51中的P3、P2、P0。因此，如果采用靜態(tài)顯示的方案，將占有太多的I/O資源，甚至根本無法實(shí)現(xiàn)，必須采用其它的顯示方案，既數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。 回目錄7.3.2 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的工作原理 上面在討論數(shù)碼管的靜態(tài)顯示問題時(shí)，知道靜態(tài)顯示的最大缺點(diǎn)是占用太多的I/O端口，因此我們必須設(shè)法減少I/O端口的占用。如果我們?cè)诙辔粩?shù)碼管顯示數(shù)據(jù)時(shí)，將各數(shù)碼管相同的段并聯(lián)在一起，如所有的a段都連在一起，既共用段控制端口，這樣每增加一個(gè)數(shù)碼管，只需要增加一個(gè)位控制端口即可，從而大量地減少了I/O端口的占用，如圖71所示。圖中數(shù)碼管DLED1和數(shù)碼管DLED2連接的各段分別連接在一起，共用

5、段控制端口P1，而位控制分別由端口P2.7和P2.6分別控制，從而大量的減少了I/O端口的占用。回目錄圖71 共陽數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口電路 1顯示個(gè)位數(shù)據(jù)2位控制：要在個(gè)位數(shù)碼管DLED2上顯示數(shù)據(jù)2，即要使DLED2亮，而DLED1滅，相應(yīng)的要使三極管Q2導(dǎo)通，Q1截止，而三極管為PNP型管，在發(fā)射極為高電平的情況下，基極必須為低電平才能導(dǎo)通，所以位控制端口P2.6要接低電平，P2.7接高電平。段控制：要使共陽數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)2，即a、b、d、e、g段亮，而c、f、dp段要滅，即a、b、d、e、g段需接低電平，而c、f、dp段接高電平（也可查表51得到共陽數(shù)碼管的筆段碼A4H），因此必須給其段控

6、制端口P1送筆段碼A4H（10100100B）。顯示個(gè)位數(shù)字2的控制電平和顯示效果如下圖所示。 顯示個(gè)位數(shù)字2的控制電平和顯示效果 2顯示十位數(shù)字1位控制：同理，要在十位數(shù)碼管DLED1上顯示數(shù)據(jù)1，即要使DLED1亮，而DLED2滅，所以位控制端口P2.6要接高電平，P2.7接低電平。段控制：要使共陽數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)1，即b、c二段亮，而其它各段要滅，既b、c二段接低電平，而其它段接高電平，也可查表51得到共陽數(shù)碼管的筆段碼F9H，因此必須給其段控制端口P1送筆段碼F9H（11111001B）。顯示十位數(shù)字的控制電平和顯示效果如下圖所示。 顯示十位數(shù)字1的控制電平和顯示效果 3二數(shù)碼管不斷交替

7、顯示重復(fù)以上步驟1和步驟2，只要交替顯示的速度足夠快（每秒循環(huán)顯示48次以上），利用人眼的視覺殘留特性，人眼在數(shù)碼管看到的就是完整的數(shù)字12，而不會(huì)有閃爍感,如下圖所示。 回目錄7.4.1 顯示班級(jí)學(xué)號(hào)的雙位數(shù)本任務(wù)要求固定的顯示某一個(gè)數(shù)（即班級(jí)學(xué)號(hào)，如12），此程序設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，只要先顯示個(gè)位數(shù)字2，延時(shí)一定時(shí)間，再顯示十位數(shù)字1，又延時(shí)一定時(shí)間，然后交替循環(huán)顯示即可。程序流程圖如右圖所示： 7.4 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序設(shè)計(jì)方法 回目錄顯示數(shù)據(jù)12的完整程序清單（1） ORG 0000H ;偽指令，規(guī)定下面的指令保存在程序存儲(chǔ)器的0000H單元 AJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序,以保留0003

8、H開始的中斷入口地址 ORG 0050H ;偽指令MAIN: SETB P2.7 ; 十位數(shù)碼管熄滅 CLR P2.6 ;個(gè)位數(shù)碼管亮 MOV A,02H ;個(gè)位要顯示的數(shù)據(jù)送累加器A MOV DPTR,#TABLE1 ; DPTR用于保存表的首地址 MOVC A,A+DPTR ; 查表指令，取出DPTR所對(duì)應(yīng)表中的第A個(gè)數(shù)據(jù)（此處A為累加器，同時(shí)應(yīng)注意數(shù)據(jù)的序號(hào)從0開始編號(hào)），即取出要顯示數(shù)據(jù)的段碼A4H MOV P1,A ;將取得的段碼A4H送到P1口顯示 ACALL DELAY ; 調(diào)用延時(shí)程序 SETB P2.6 ; 個(gè)位數(shù)碼管熄滅 CLR P2.7 ; 十位數(shù)碼管亮 MOV A,01

9、H ;十位要顯示的數(shù)據(jù)送累加器A MOV DPTR,#TABLE1 ; DPTR用于保存表的首地址（即到哪一個(gè)表中取數(shù)） MOVC A,A+DPTR ; 查表指令，取出DPTR所對(duì)應(yīng)的表中的第A個(gè)數(shù)據(jù)（此處A為累加器，同時(shí)應(yīng)注意數(shù)據(jù)的序號(hào)從0開始編號(hào)），即取出要顯示數(shù)據(jù)的段碼F9H 顯示數(shù)據(jù)12的完整程序清單（2） MOV P1,A ;將取得的段碼F9H送到P1口顯示 ACALL DELAY ; 調(diào)用延時(shí)程序 AJMP MAIN ; 跳回交替繼續(xù)顯示DELAY: MOV R7,#0FH ;二層循環(huán)延時(shí)程序LOOP2: MOV R6,#0FFHLOOP1: DJNZ R6,LOOP1 DJNZ

10、R7,LOOP2 RET 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 TABLE1: DB 0COH,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H 共陽數(shù)碼管段碼表 顯示數(shù)據(jù)12的完整程序清單（3）提示：程序調(diào)試時(shí)可以調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間（延時(shí)程序中R7的數(shù)據(jù)大?。鸩接纱蟮叫?，觀察數(shù)碼管的顯示效果：當(dāng)數(shù)據(jù)較大時(shí)，延時(shí)較長(zhǎng)，可以明顯看到二數(shù)碼管交替顯示的情況；當(dāng)數(shù)據(jù)足夠小時(shí)，人眼將看不到數(shù)碼管交替顯示產(chǎn)生的閃爍感，從效果上看好像二個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示一樣 。 程序改進(jìn) 以上程序要改變顯示的數(shù)據(jù)時(shí)，必須個(gè)位和十位分別修改，很不方便，為了提高程序的靈活性，我們可以設(shè)置顯示緩沖區(qū)

11、，當(dāng)要顯示數(shù)據(jù)時(shí)，只需將要顯示的數(shù)據(jù)放在顯示緩沖區(qū)中即可。同時(shí)從以上程序可看出，個(gè)位、十位的查表指令相同，可以寫出子程序的形式，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化程序，流程圖如右圖所示。 ORG 0000H ;偽指令 AJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 0050H ;偽指令MAIN: ;主程序 MOV 30H,#12H ;30H顯示緩沖區(qū)，保存需顯示的數(shù)據(jù)（含個(gè)位和十位）程序改進(jìn)（1）程序中設(shè)30H單元為顯示緩沖區(qū)，低四位二進(jìn)制數(shù)（B3-B0）為顯示數(shù)據(jù)的BCD碼個(gè)位，高四位二進(jìn)制數(shù)（B7-B4）為顯示數(shù)據(jù)的BCD碼十位,程序中仍以顯示數(shù)據(jù)12為例。 HUI: SETB P2.7 ;第二個(gè)數(shù)碼管亮 CLR

12、 P2.6 ;第一個(gè)數(shù)碼管熄滅 MOV A,30H ;取出顯示數(shù)據(jù) ANL A,#0FH ;取出顯示值的個(gè)位（即低四位） ACALL CHABIAO ; 調(diào)用查表顯示程序 ACALL DELAY ; 調(diào)用延時(shí)程序 SETB P2.6 ;第二個(gè)數(shù)碼管滅 CLR P2.7 ;第一個(gè)數(shù)碼管熄亮 MOV A,30H ;取出顯示數(shù)據(jù) ANL A,#0F0H ;取出顯示值的十位（即高四位） SWAP A ;高、低四位對(duì)調(diào)，以便于查表取段碼 ACALL CHABIAO ; 調(diào)用查表顯示程序 ACALL DELAY ; 調(diào)用延時(shí)程序 AJMP HUI ; 繼續(xù)顯示 程序改進(jìn)（2）CHABIAO: ;查表子程序

13、 MOV DPTR,#TABLE1 ; DPTR用于保存表的首地址 MOVC A,A+DPTR ; 查表指令 MOV P1,A ;將取得的段碼送到P1口顯示 RET ;查表子程序返回DELAY: ;延時(shí)子程序 MOV R7,#0FH ;二層循環(huán)延時(shí)程序LOOP2: MOV R6,#0FFHLOOP1: DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP2 RETTABLE1: DB 0COH,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;共陽數(shù)碼管段碼表 程序改進(jìn)（3）回目錄7.4.2 秒表計(jì)數(shù)器顯示“0059”一、任務(wù)分析 這個(gè)任務(wù)比上個(gè)任務(wù)難度有所增加

14、，需多考慮如下兩點(diǎn)：首先，要求定時(shí)，定時(shí)間隔為一秒；其次，隨著計(jì)數(shù)值的變化，需要改變顯示內(nèi)容，顯示內(nèi)容在數(shù)字0059之間變化，因此需要對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行判斷。1如何定時(shí)？ 本程序要求精確定時(shí)一秒，定時(shí)精度高，定時(shí)的時(shí)間也較長(zhǎng)，在定時(shí)的同時(shí)還要求顯示數(shù)據(jù)，所以采用軟件延時(shí)的方法已無法滿足要求，必須采用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)行定時(shí)，該方法雖然軟件編程稍復(fù)雜些，但不占用單片機(jī)運(yùn)行時(shí)間，效率高，定時(shí)精確，并且可產(chǎn)生中斷。 回目錄 2定時(shí)器的初始化 經(jīng)過分析，我們可采用定時(shí)器T0模式1進(jìn)行定時(shí)，由于晶振頻率fosc=6MHz，定時(shí)時(shí)間無法直接定時(shí)1s，我們采用定時(shí)10ms，然后累加100次的方法定時(shí)1s，用T

15、0定時(shí)10ms計(jì)數(shù)初值計(jì)算過程為：振蕩周期1/fosc us機(jī)器周期12振蕩周期 us121us定時(shí)時(shí)間10ms10000us計(jì)數(shù)值定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期10000us/1us10000定時(shí)器初值最大計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值655365000060536化為十六進(jìn)制：60536EC78H，因此TH0=ECH,TL0=78HT0定時(shí)10ms的初始化程序?yàn)椋?MOV TMOD, #01H ；T0模式1，定時(shí) MOV TH0 , #0D8H ；裝入T0計(jì)數(shù)值高八位MOV TL0 , #0F0H ；裝入T0計(jì)數(shù)值低八位SETB TR0 ；啟動(dòng)T0 3定時(shí)中斷的初始化由于T0定時(shí)10ms使用中斷，所以必須進(jìn)行中斷的初始

16、化SETB ET0 ；T0開中斷SETB EA ； 開總中斷 二、程序流程圖 秒表計(jì)數(shù)程序 （1）程序中30H單元為顯示緩沖區(qū)，保存需顯示的數(shù)據(jù)，R2用于中斷10ms次數(shù)的累加寄存器，31H單元用于秒計(jì)數(shù)單元。 ORG 0000H ;偽指令 AJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH ;T0中斷入口 AJMP T0ZD ;跳轉(zhuǎn)到T0中斷程序 ORG 0050H MAIN: ;主程序 MOV 30H,#00H ;30H顯示緩沖區(qū)賦初值 MOV 31H,#00H ;31H秒計(jì)數(shù)單元賦初值 MOV R2,#00H ;中斷次數(shù)累加寄存器賦初值 MOV TMOD, #01H ;T0模式1，定

17、時(shí) MOV TL0 , #0F0H ;裝入T0計(jì)數(shù)值低八位 MOV TH0 , #0D8H ;裝入T0計(jì)數(shù)值高八位 SETB TR0 ;啟動(dòng)T0 SETB ET0 ;T0開中斷 SETB EA ;開總中斷HUI: MOV A,31H CJNE A,#60H,DAOXS ;未記滿60秒，將秒單元數(shù)值送顯示子程序顯示 MOV 31H,#00H ;記滿60秒，秒單元清零,重新累計(jì) （如果在完整的時(shí)鐘程序中， 該處可添加分單元計(jì)數(shù)累加）DAOXS: MOV 30H,31H ;秒計(jì)數(shù)值送顯示緩沖單元 ACALL XIANSHI ;調(diào)顯示子程序 AJMP HUI ;繼續(xù)比較、顯示 秒表計(jì)數(shù)程序 （2）XI

18、ANSHI: ;顯示子程序 SETB P2.7 ;第二個(gè)數(shù)碼管亮 CLR P2.6 ;第一個(gè)數(shù)碼管熄滅 MOV A,30H ;取出顯示數(shù)據(jù) ANL A,#0FH ;取出顯示值的個(gè)位（即低四位） ACALL CHABIAO ; 調(diào)用查表顯示程序 ACALL DELAY ; 調(diào)用延時(shí)程序 SETB P2.6 ;第二個(gè)數(shù)碼管滅 CLR P2.7 ;第一個(gè)數(shù)碼管熄亮 MOV A,30H ;取出顯示數(shù)據(jù) ANL A,#0F0H ;取出顯示值的十位（即高四位） SWAP A ;高、低四位對(duì)調(diào)，以便于查表取段碼 ACALL CHABIAO ; 調(diào)用查表顯示程序 ACALL DELAY ; 調(diào)用延時(shí)程序 RET ; 顯示子程序返回秒表計(jì)數(shù)程序（3）CHABIAO: ;查表子程序 MOV DPTR,#TABLE1 ; DPTR用于保存表的首地址 MOVC A,A+DPTR ; 查表指令 MOV P1,A ;將取得的段碼送到P1口顯示 RET ; 查表子程序返回DELAY: ;二層循環(huán)延時(shí)子程序 MOV R7,#0FH LOOP2: MOV R6,#0FFHLOOP1: DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP2 RET ; 延時(shí)子程序返回TABLE1: DB 0COH,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,8