電子課件-《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)(匯編語(yǔ)言)》-B02-9722-課題五

1、任務(wù)1 簡(jiǎn)易交通燈任務(wù)2 簡(jiǎn)易數(shù)字鐘任務(wù)3 電子密碼鎖任務(wù)4 點(diǎn)陣漢字顯示任務(wù)1 簡(jiǎn)易交通燈1進(jìn)一步熟悉定時(shí)器中斷的控制方法。2了解簡(jiǎn)易交通燈的工作時(shí)序。3能夠設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易交通燈控制系統(tǒng)。本任務(wù)要求按照下圖所示交通燈控制時(shí)序圖，完成一個(gè)模擬交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 具體控制要求為：1. 單片機(jī)P0口連接一個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管，用于一位倒計(jì)時(shí)顯示。2. 單片機(jī)P2口分別控制代表東西和南北方向的12盞信號(hào)指示燈。3. 東西和南北方向綠燈各通行9s，且綠燈最后3s閃爍；之后黃燈亮3s，紅燈亮12s。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動(dòng)”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動(dòng)切換。這種交通燈控制

2、系統(tǒng)一般由“通行與禁止時(shí)間控制顯示、紅黃綠三色信號(hào)燈和方向指示燈”三部分組成。交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先“固化”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。一、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易交通燈電路原理圖注：P0口與數(shù)碼管的連接和P2口與發(fā)光二極管的連接均采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)法虛擬連接方式。二、程序設(shè)計(jì)根據(jù)交通燈工作的時(shí)序圖，可將交通燈的一個(gè)工作周期分解為六步，如圖所示。 簡(jiǎn)易交通燈的程序設(shè)計(jì)流程圖為：編寫(xiě)綠燈閃爍程序時(shí)，先將需要控制閃爍的燈進(jìn)行編碼，并將編碼暫存于寄存單元中（如30H），通過(guò)定時(shí)器每定時(shí)0.5s執(zhí)行一次閃爍程序（XRL），實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出狀態(tài)的異或（見(jiàn)下表），從而實(shí)現(xiàn)與控制碼相對(duì)應(yīng)位燈的閃爍效果寄

3、存器狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0異或前A的狀態(tài)01H00000001異或前P2口狀態(tài)DEH110（東西紅燈亮）11110（南北綠燈亮）XRL P2,A一次DFH110（東西紅燈亮）11111（南北綠燈滅）XRL P2,A二次DEH110（東西紅燈亮）11110（南北綠燈亮）XRL P2,A三次DFH110（東西紅燈亮）11111（南北綠燈滅）XRL P2,A四次DEH110（東西紅燈亮）11110（南北綠燈亮）結(jié)論D7D1的狀態(tài)不變綠燈閃綠燈閃爍程序分析2程序編譯與仿真1根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路編寫(xiě)程序并輸入WAVE軟件。簡(jiǎn)易交通燈.ASM步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片1焊接前材料準(zhǔn)備參照元器件清

4、單表三、制作硬件電路并調(diào)試步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片2硬件焊接電路板元件布局圖電路板背面步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片3程序燒入、運(yùn)行并調(diào)試簡(jiǎn)易交通燈運(yùn)行圖單擊此處返回目錄任務(wù)2 簡(jiǎn)易數(shù)字鐘1了解數(shù)字鐘的工作原理。2再次強(qiáng)化定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用方法。3 熟練掌握MCS-51單片機(jī)中斷的綜合應(yīng)用方法。 本任務(wù)主要是利用六位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示電路制作簡(jiǎn)易數(shù)字鐘。數(shù)字鐘要能夠顯示小時(shí)、分鐘、秒，其中時(shí)是24進(jìn)制，分和秒是60進(jìn)制。具體要求如下：1用單片機(jī)P0口作為數(shù)碼管的段碼輸出。2用單片機(jī)P2口作為數(shù)碼管的片選。3用外部中斷0和外部中斷1分別連接一個(gè)按鍵用于調(diào)時(shí)和調(diào)分。 一、數(shù)字鐘的常用設(shè)計(jì)方法比較1

5、用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，如圖所示。這種設(shè)計(jì)方法由于電路復(fù)雜，制作難度高，已漸漸被淘汰。譯碼電路計(jì)數(shù)電路時(shí)鐘電路2利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘，如圖所示。這種設(shè)計(jì)的成本相對(duì)較高。3利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘，這種設(shè)計(jì)具有編程靈活，便于功能擴(kuò)展的特點(diǎn)。在基于單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字鐘電路中，除了基本的單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路外，還需要外部的控制和顯示裝置。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，輸入裝置采用按鍵，利用外部中斷的方式控制數(shù)字鐘的小時(shí)和分鐘校時(shí)。時(shí)間顯示裝置采用六位一體共陰七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，這樣在硬件電路的焊接時(shí)可以大大減少連線。在時(shí)間的計(jì)算中，利用定時(shí)器計(jì)時(shí)代替軟件的延時(shí)。二、軟件

6、延時(shí)與定時(shí)器計(jì)時(shí)比較三、使用中斷的優(yōu)點(diǎn)軟件延時(shí)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方便，但是無(wú)法進(jìn)行精確計(jì)時(shí)，無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行使用。利用定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，可以準(zhǔn)確地計(jì)時(shí)，精度較高。使用中斷比較麻煩，在試驗(yàn)中需要加載初始化程序和中斷服務(wù)程序，并且需要手工指定中斷服務(wù)地址和中斷向量號(hào)；但是使用中斷可以進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，強(qiáng)化程序功能與執(zhí)行效率。一、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字鐘電路原理圖二、程序設(shè)計(jì)1定時(shí)時(shí)間的計(jì)算初值=216定時(shí)時(shí)間（s）= 65536 - 50000 = 15536 = 3CB0H所以 TH03CH，TL0=B0H2相關(guān)SFR的設(shè)置（1）中斷允許控制寄存器IE的設(shè)置：IE位符號(hào)EA/(ET2)ESET1EX1E

7、T0EX0位設(shè)置10000111MOV IE,#87H ；開(kāi)總中斷，允許外部中斷0、外部中斷1、 ；定時(shí)器中斷0（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器及外部中斷控制寄存器TCON的設(shè)置：TCON位符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位設(shè)置00000011 MOV TCON,#03H ；設(shè)置外部中斷0、外部中斷1下降沿有效（3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器 TMOD的設(shè)置：MOV TMOD,#01H ；設(shè)置定時(shí)器0為工作方式一TMOD位符號(hào)GATEM1M0GATEM1M0位設(shè)置000000013數(shù)字鐘主程序流程圖5程序編譯與仿真4根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路編寫(xiě)程序并輸入WAVE軟件。簡(jiǎn)易數(shù)字鐘.ASM步 驟說(shuō)

8、明示 范 圖 片1焊接前材料準(zhǔn)備參照元器件清單表三、制作硬件電路并調(diào)試步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片2硬件焊接電路板元件布局圖步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片3程序燒入、調(diào)試并運(yùn)行簡(jiǎn)易數(shù)字鐘運(yùn)行圖單擊此處返回目錄任務(wù)3 電子密碼鎖1了解矩陣式鍵盤(pán)的電路設(shè)計(jì)。 2掌握矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別編程方法。3掌握單片機(jī)對(duì)繼電器及蜂鳴器控制電路的設(shè)計(jì)。 4能夠設(shè)計(jì)并制作電子密碼鎖控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)密碼鎖大多為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全性能低，還需隨時(shí)攜帶金屬鑰匙，在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天已越來(lái)越無(wú)法滿足人們的需求。而電子防盜密碼鎖（見(jiàn)下圖）安全性能高、使用方便，人們只要通過(guò)鍵盤(pán)正確輸入密碼即可打開(kāi)密碼鎖，否則將發(fā)出警報(bào)

9、。 本任務(wù)主要通過(guò)設(shè)計(jì)電子密碼鎖來(lái)學(xué)習(xí)矩陣式鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)及軟件編程方法。電子密碼鎖的具體控制要求如下：1單片機(jī)P2口連接控制44矩陣鍵盤(pán)，按鍵編號(hào)依次為“0F”，其中 “0D”用作6位密碼輸入，“E”鍵為取消鍵，“F”鍵為確認(rèn)鍵。2單片機(jī)P0口連接控制一位共陽(yáng)數(shù)碼管，用于輸入密碼顯示和信息提示。3當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，輸入6位密碼（預(yù)設(shè)值為123456），然后按下確認(rèn)鍵：（1）密碼正確，數(shù)碼管顯示“y”，同時(shí)單片機(jī)P1.0口輸出開(kāi)鎖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁鎖打開(kāi)（固態(tài)繼電器觸點(diǎn)閉合，指示燈亮），模擬密碼鎖打開(kāi)。（2）密碼不正確，數(shù)碼管顯示“n”，同時(shí)單片機(jī)P1.7口輸出報(bào)警信號(hào)，控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲（提示密

10、碼錯(cuò)誤）。4當(dāng)在輸入密碼過(guò)程中或密碼輸入錯(cuò)誤發(fā)出警報(bào)聲時(shí)，按下取消鍵，重新輸入6位密碼。 一、鍵盤(pán)掃描方式 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤(pán)掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU除了要檢測(cè)鍵盤(pán)和處理鍵盤(pán)操作之外，還要進(jìn)行其他事物的處理。通常，完成鍵盤(pán)掃描和處理的程序是系統(tǒng)程序中的一個(gè)專用子程序，CPU調(diào)用該子程序?qū)︽I盤(pán)進(jìn)行掃描和處理的方式主要有三種：程序控制掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。1程序控制掃描方式 在主控程序中的適當(dāng)位置調(diào)用鍵盤(pán)掃描程序，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行讀取和處理。由于CPU要不間斷地對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描以監(jiān)視鍵盤(pán)的輸入，而不能處理其他任務(wù)，這樣將占用CPU大部分的資源。2定時(shí)掃描方式 在該方式中，要使用單片機(jī)

11、的一個(gè)定時(shí)器，使其產(chǎn)生一個(gè)10ms 的定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)定時(shí)中斷，執(zhí)行鍵盤(pán)掃描，若在連續(xù)兩次中斷中都讀到相同的按鍵按下（間隔10ms作為消抖處理），CPU即執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。由于單片機(jī)仍要定時(shí)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，這樣相對(duì)程序控制掃描方式而言，節(jié)約了CPU的部分資源。3中斷方式 使用中斷方式時(shí)，鍵盤(pán)的硬件電路要做一定的改動(dòng)，增加一個(gè)按鍵產(chǎn)生中斷信號(hào)的輸入線，當(dāng)鍵盤(pán)有按鍵按下時(shí)，鍵盤(pán)硬件電路產(chǎn)生一個(gè)外部的中斷信號(hào)，CPU響應(yīng)外部中斷，進(jìn)行鍵盤(pán)處理。由于僅在按鍵按下產(chǎn)生外部中斷時(shí)，CPU才執(zhí)行鍵盤(pán)掃描和按鍵處理程序，因此大大提高了CPU的工作效率。二、矩陣鍵盤(pán)處理過(guò)程1鍵輸入2鍵譯碼3鍵處理三、矩

12、陣鍵盤(pán)的識(shí)別方法1掃描法檢測(cè)是否有鍵被按下 去除鍵抖動(dòng) 等待按鍵彈開(kāi) 2反轉(zhuǎn)法 （1）讓P2口低四位輸出“1”，高四位輸出“0”。從P2口的低四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，若有按鍵按下，則低四位中會(huì)有一個(gè)“1”翻轉(zhuǎn)為“0”，高四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的行位置。 （2）讓P2口高四位輸出“1”，低四位輸出“0”。從P2口的高四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，若有按鍵按下，則高四位中會(huì)有一個(gè)“1”翻轉(zhuǎn)為“0”，低四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的列位置。 （3）將兩次結(jié)果組合起來(lái)，得到當(dāng)前按鍵的特征編碼。然后通過(guò)查表方式找到該特征碼所對(duì)應(yīng)的順序編碼。 一、電路設(shè)計(jì)電子密碼鎖鍵盤(pán)及顯示電路原理圖電子密碼鎖通常通過(guò)電

13、磁繼電器和離合器等電氣元件來(lái)控制鎖的機(jī)械部分。在本任務(wù)中通過(guò)控制繼電器的吸合和斷開(kāi)來(lái)模擬密碼鎖的打開(kāi)和關(guān)閉。單片機(jī)的P1.0和P1.7口為信息輸出口，其中P1.0口輸出信號(hào)控制固態(tài)繼電器線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，控制LED指示燈亮。P1.7口則輸出報(bào)警信號(hào)，控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，兩個(gè)電路均采用三極管驅(qū)動(dòng)方式，如下圖所示。 二、程序設(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)的坐標(biāo)編碼圖矩陣按鍵的掃描及譯碼程序流程圖密碼正確時(shí)的仿真運(yùn)行圖2程序編譯與仿真1根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路編寫(xiě)程序并輸入WAVE軟件。電子密碼鎖.ASM密碼不正確時(shí)的仿真運(yùn)行圖三、制作硬件電路并調(diào)試步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片1焊接前材料準(zhǔn)備參照元器件清單表步 驟說(shuō)

14、明示 范 圖 片2硬件焊接電路板元件布局圖步 驟說(shuō) 明示 范 圖 片3程序燒入、運(yùn)行并調(diào)試密碼輸入正確密碼輸入錯(cuò)誤單擊此處返回目錄任務(wù)4 點(diǎn)陣漢字顯示1了解88LED點(diǎn)陣屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及字符顯示原理。 2掌握單片機(jī)控制1616LED點(diǎn)陣屏的漢字顯示方法。 3能夠設(shè)計(jì)并制作基于1616LED點(diǎn)陣屏的漢字顯示系統(tǒng)。 LED點(diǎn)陣電子顯示屏具有色彩鮮艷、亮度高、工作穩(wěn)定、功耗低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如廣告屏、宣傳欄、銀行叫號(hào)器以及公交車報(bào)站器等。本任務(wù)的主要內(nèi)容是使用88點(diǎn)陣發(fā)光管模塊組成的1616發(fā)光點(diǎn)陣，實(shí)現(xiàn)單個(gè)漢字的靜態(tài)循環(huán)顯示，顯示內(nèi)容可以為待定的中文、字符或數(shù)字。一、LE

15、D點(diǎn)陣屏基礎(chǔ)知識(shí) LED點(diǎn)陣是由許多單個(gè)LED按矩陣的方式排列而成，通過(guò)控制每個(gè)LED燈的亮滅來(lái)完成各種字符或圖形的顯示。單色88LED點(diǎn)陣實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： b）結(jié)構(gòu)圖a）實(shí)物圖二、1616LED點(diǎn)陣屏1點(diǎn)陣屏的組成1616LED點(diǎn)陣屏有16個(gè)行和16個(gè)列，由4個(gè)大小均為3232mm的88共陽(yáng)點(diǎn)陣組成，點(diǎn)陣屏可拆裝，采用圓孔銅排針，便于連接。在行上和列上分別連接有驅(qū)動(dòng)電路，應(yīng)用串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)并行數(shù)據(jù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)部份使用兩個(gè)移位帶存儲(chǔ)器的74HC595 和兩個(gè)移位寄存器74HC164組成，74HC595負(fù)責(zé)列掃描數(shù)據(jù)，74HC164負(fù)責(zé)行掃描數(shù)據(jù)。行掃描上同時(shí)采用三極管放大

16、驅(qū)動(dòng)電流，提高點(diǎn)陣屏亮度。輸入數(shù)據(jù)口擴(kuò)展口1616LED點(diǎn)陣屏的數(shù)據(jù)接口采用可并接方式，有輸入和輸出，可進(jìn)行多塊點(diǎn)陣屏之間的級(jí)聯(lián)，方便多塊合并，可組成3216、4816、6416等點(diǎn)陣屏，實(shí)現(xiàn)更多位的漢字顯示。2電路原理圖點(diǎn)陣的列驅(qū)動(dòng)電路主要由74HC595完成。74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)在SHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進(jìn)入存儲(chǔ)寄存器。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖，電路中將兩個(gè)時(shí)鐘分開(kāi)控制，目的是先移好位再存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這樣在移位的過(guò)程中，可

17、保持輸出的數(shù)據(jù)。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds）和一個(gè)串行輸出（Q7）電路將其接入下一個(gè)IC的輸入（Ds）組成16位移位存儲(chǔ)器。一個(gè)異步的低電平復(fù)位（ ），電路中不使用復(fù)位信號(hào)，將此腳直接接入電源（+5V）。存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)三態(tài)的并行8位總線輸出，當(dāng)使能（ ）為低電平時(shí)，存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線，電路中直接將此腳接GND，做直接輸出。點(diǎn)陣的行驅(qū)動(dòng)電路主要由兩片74HC164芯片和16個(gè)PNP型三極管S8550構(gòu)成。74HC164是簡(jiǎn)單的8位移位寄存器，數(shù)據(jù)輸入端A、B在SCK時(shí)鐘脈沖作用下移入寄存器。A、B是與的輸入，本電路將其合并作一個(gè)輸入，移位寄存器的最后一位輸出（QH）接入下一個(gè)7

18、4HC164的輸入A、B，組成16位移位寄存器。位的輸出再經(jīng)過(guò)三極管反向放大電流加到點(diǎn)陣的共陽(yáng)端，即作為點(diǎn)陣的行控制口。該1616LED點(diǎn)陣屏優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)采用了串入并出的方式，占用單片機(jī)的接口較少。顯示漢字較為靈活，不僅可以靜態(tài)的顯示信息，而且還可以動(dòng)態(tài)滾動(dòng)顯示，從而增加信息顯示的容量。 一、88LED點(diǎn)陣屏的心形“”字符顯示 1電路設(shè)計(jì)行 數(shù)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)第1行00H第2行24H第3行5AH第4行81H第5行42H第6行24H第7行18H第8行00H 由8行8列構(gòu)成的“”圖形，如下圖所示。其中要顯示的點(diǎn)用二進(jìn)制位1表示，不顯示的點(diǎn)用位0表示。這樣每行構(gòu)成了一個(gè)字節(jié)，從上到下各行的數(shù)值用十六進(jìn)制數(shù)表示

19、，見(jiàn)下表。 2程序設(shè)計(jì)以按行顯示為例，在88LED點(diǎn)陣上顯示一個(gè)“”時(shí)，顯示過(guò)程如下： P2口送出第1行要顯示數(shù)據(jù)00H，P0口送出選中第1行控制數(shù)據(jù)00000001； P2口送出第2行要顯示數(shù)據(jù)24H，P0口送出選中第2行控制數(shù)據(jù)00000010； P2口送出第3行要顯示數(shù)據(jù)5AH，P0口送出選中第3行控制數(shù)據(jù)00000100；送完8行的顯示數(shù)據(jù)和8個(gè)行控制信號(hào)，一個(gè)“”就顯示了一遍，接著再重復(fù)上述顯示過(guò)程。只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的視覺(jué)余輝效應(yīng)，人們就可以看到一幅完整的文字或畫(huà)面。 （2）程序編譯與仿真（1）根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路編寫(xiě)程序并輸入WAVE軟件。88點(diǎn)陣字符顯示.ASM二、1616LED點(diǎn)陣屏的漢字顯示1電路設(shè)計(jì)以顯示“無(wú)錫”二字為例，字符的點(diǎn)陣圖如下圖所示。將字型數(shù)據(jù)分成上下兩個(gè)8行，共16行，每行又各占