基于51單片機秒表的程序設計

　　1．設計目的：
　　
　　（1）利用單片機定時器中斷和定時器計數方式實現秒、分定時。
　　
　　（2）通過LED顯示程序的調整，熟悉8155與8051，8155與LED的接口技術，熟悉LED動態顯示的控制過程。
　　
　　（3）通過鍵盤程序的調整，熟悉8155與矩陣式鍵盤的接口技術，熟悉鍵盤掃描原理。
　　
　　（4）通過閱讀和調試簡易秒表整體程序，學會如何編制含LED動態顯示、鍵盤掃描和定時器中斷等多種功能的綜合程序，初步體會大型程序的編制和調試技巧。
　　
　　2．設計步驟與要求
　　
　　（1）要求：以8位LED右邊2位顯示秒，左邊6位顯示0，實現秒表計時顯示。以4×4矩陣鍵盤的KE0、KE1、KE2等3鍵分別實現啟動、停止、清零等功能。
　　
　　（2）方法：用單片機定時器T0中斷方式，實現1秒定時；利用單片機定時器1方式3計數，實現60秒計數。用動態顯示方式實現秒表計時顯示，用鍵盤掃描方式取得KE0、KE1、KE2的鍵值，用鍵盤處理程序實現秒表的啟動、停止、清零等功能。
　　
　　（3）軟件設計：軟件整體設計思路是以鍵盤掃描和鍵盤處理作為主程序，LED動態顯示作為子程序。二者間的是：主程序查詢有無按鍵，無按鍵時，調用二次LED動態顯示子程序（約延時8ms）后再回到按鍵查詢狀態，不斷循環；有按鍵時，LED動態顯示子程序作為按鍵防抖延時被連續調用二次（約延時16ms），待按鍵處理程序執行完后，再回到按鍵查詢狀態，同時兼顧了按鍵掃描取值的準確性和LED動態顯示的穩定性。秒定時采用定時器T0中斷方式進行，60秒計數由定時器1采用方式3完成，中斷及計數的開啟與關閉受控于按鍵處理程序。由上述設計思路可設計出軟件流程圖如圖1.1所示。
　　
　　（5）程序編制：編程時置KE0鍵為“啟動”，置KE1鍵為“停止”，置KE2鍵為“清零”，因按鍵較少，在處理按鍵值時未采用散轉指令“JMP”，而是采用條件轉移指令“CJNE”，每條指令后緊跟著一條無條件跳轉指令“AJMP”，轉至相應的按鍵處理程序，如不是上述3個按鍵值則跳回按鍵查詢狀態。8位LED顯示的數據由顯示緩沖區30H~37H單元中的數據決定，順序是從左至右，動態顯示時，每位顯示持續時間為1ms，1ms延時由軟件實現，8位顯示約耗時8ms。主程序、按鍵查詢子程序采用第0組工作寄存器，顯示子程序采用第1組工作寄存器。1秒定時采用定時器T0方式1中斷，每50ms中斷一次，用21H做50ms計數單元，每20次為一個循環，計滿20次，60秒計數單元（20H）計數1次。60秒計數采用定時器T1方式2計數，計數脈沖采用軟件置位、復位P3.5口的方法實現，用20H單元做60秒計數單元，如定時器T1溢出，則20H單元被清零，20H單元的數據采用十進制計數，該數據被拆成個位和十位兩個數據后分別送至顯示緩沖區的30H、31H單元。　　
　　按照上述思路可編制源程序如下：
　　
　　ORG0000H
　　
　　AJMPMAIN
　　
　　ORG000BH
　　
　　AJMPCONT
　　
　　；主程序
　　
　　；――――――――――初始化程序―――――――――――
　　
　　MAIN：MOVTMOD，#61H；置T0方式1定時，T1方式2計數
　　
　　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；設置8155工作方式字
　　
　　MOVX@DPTR，A；設置PA、PB口輸出，PC口輸入
　　
　　MOV20H，#00H；60秒計數單元置初值
　　
　　MOV21H，#14H；50ms計數單元置初值
　　
　　MOVSP，#3FH；堆棧指針置初值
　　
　　MOVR2，#08H&n,bsp;；LED待顯示位數送R2
　　
　　MOVR0，#30H；顯示緩沖區首址送R0
　　
　　STAR：MOV@R0，#00H；顯示緩沖區清零
　　
　　INCR0
　　
　　DJNZR2，STAR
　　
　　CLRA；累加器清零
　　
　　；―――――――――――鍵盤查詢程序――――――――――
　　
　　KEY：ACALLKS；調按鍵查詢子程序判是否有鍵按下
　　
　　JNZK1；有鍵按下轉移
　　
　　ACALLDISP；無鍵按下，調顯示子程序延時
　　
　　AJMPKEY；繼續查詢按鍵
　　
　　；―――――――――――鍵盤掃描程序――――――――――
　　
　　K1：ACALLDISP；鍵盤去抖延時
　　
　　ACALLDISP
　　
　　ACALLKS；再次判別是否有鍵按下
　　
　　JNZK2；有鍵按下轉移
　　
　　AJMPKEY；無按鍵，誤讀，繼續查詢按鍵
　　
　　K2:MOVR3，#0FEH；首列掃描字送R3
　　
　　MOVR4，#00H；首列號送R4
　　
　　K3：MOVDPTR，#4401H；PA口地址送DPTR，開始列掃描
　　
　　MOVA，R3
　　
　　MOVX@DPTR，A；列掃描字送PA口
　　
　　INCDPTR；指向PC口
　　
　　INCDPTR
　　
　　MOVXA，@DPTR；讀取行掃描值
　　
　　JBACC.0，L1；第0行無鍵按下，轉查第1行
　　
　　MOVA，#00H；第0行有鍵按下，行首鍵號送A
　　
　　AJMPLK；轉求鍵號
　　
　　L1：JBACC.1，L2；第1行無鍵按下，轉查第2行
　　
　　MOVA，#08H；第1行有鍵按下，行首鍵號送A
　　
　　AJMPLK；轉求鍵號
　　
　　L2：JBACC.2，L3；第2行無鍵按下，轉查第3行
　　
　　MOVA，#10H；第2行有鍵按下，行首鍵號送A
　　
　　AJMPLK；轉求鍵號
　　
　　L3：JBACC.3，NEXT；第3行無鍵按下，轉查下一列
　　
　　MOVA，#18H；第3行有鍵按下，行首鍵號送A
　　
　　AJMPLK
　　
　　LK：ADDA，R4；形成鍵碼送A
　　
　　PUSHACC；鍵碼入棧保護
　　
　　K4：ACALLDISP
　　
　　ACALLKS；等待鍵釋放
　　
　　JNZK4；未釋放，等待
　　
　　POPACC；鍵釋放，彈棧送A
　　
　　AJMPPR；轉鍵盤處理程序
　　
　　NEXT：INCR4；修改列號
　　
　　MOVA，R3
　　
　　JNBACC.3，KEY；4列掃描完返回按鍵查詢狀態
　　
　　RLA；未掃描完，改為下列掃描字
　　
　　MOVR3，A&,nbsp;；掃描字暫存R3
　　
　　AJMPK3；轉列掃描程序
　　
　　；―――――――――――鍵盤處理程序―――――――――――――――
　　
　　PR：CJNEA，#00H，PR01；不是KE0鍵碼，轉KE1鍵
　　
　　AJMPKE0；轉KE0鍵處理程序
　　
　　PR01：CJNEA，#01H，PR02；不是KE1鍵碼，轉KE2鍵
　　
　　AJMPKE1；轉KE1鍵處理程序
　　
　　PR02：CJNEA，#02H，PR03；不是KE2鍵碼，返回按鍵查詢
　　
　　AJMPKE2；轉KE2鍵處理程序
　　
　　PR03：AJMPKEY
　　
　　KE0：SETBTR0；啟動定時器T0
　　
　　SETBTR1；啟動定時器T1
　　
　　SETBET0；允許定時器T0中斷
　　
　　SETBEA；開中斷
　　
　　AJMPKEY；返回鍵盤查詢狀態
　　
　　KE1：CLREA；關中斷
　　
　　CLRET0；禁止定時器T0中斷
　　
　　CLRTR1；關定時器T1
　　
　　CLRTR0；關定時器T0
　　
　　AJMPKEY
　　
　　KE2：CLREA；關中斷
　　
　　AJMPMAIN；返回主程序進行初始化
　　
　　；――――――――――按鍵查詢子程序――――――――――――――
　　
　　KS：MOVDPTR，#4401H；置8155PA口地址
　　
　　MOVA，#00H
　　
　　MOVX@DPTR，A；全掃描字#00H送PA口
　　
　　INCDPTR；指向PC口
　　
　　INCDPTR
　　
　　MOVXA，@DPTR；讀入PC口狀態
　　
　　CPLA；變正邏輯，高電平表示有鍵按下
　　
　　ANLA，#0FH；屏蔽高4位
　　
　　RET；返回，A≠0表示有鍵按下
　　
　　；―――――――――LED動態顯示子程序―――――――――――――
　　
　　DISP：PUSHACC；A入棧保護
　　
　　SETBRS0；保護第0組工作寄存器,啟用第1組工作寄存器
　　
　　MOVR2，#08H；LED待顯示位數送R2
　　
　　MOVR1，#00H；設定顯示時間
　　
　　MOVR3，#7FH；選中zui右端LED
　　
　　MOVR0，#30H；顯示緩沖區首址送R0
　　
　　MOVA，@R0；秒顯示個位送A
　　
　　DISP1：MOVDPTR，#TAB；指向字形表首址
　　
　　MOVCA，@A+DPTR；查表取得字形碼
　　
　　MOVDPTR，#4402H；指向8155PB口（段碼口）
　　
　　MOVX@DPTR，A；字形碼送PB口
　　
　　MOVA，R3；取位選字
　　
　　MOVDPTR，#4401H；指向8155PA口（位選口）<,/O:P>
　　
　　MOVX@DPTR，A；位碼送PA口
　　
　　DJNZR1，$；延時0.5ms
　　
　　DJNZR1，$；延時0.5ms
　　
　　RRA；位選字移位
　　
　　MOVR3，A；移位后的位選字送R3
　　
　　INCR0；指向下一位緩沖區地址
　　
　　MOVA，@R0；緩沖區數據送A
　　
　　DJNZR2，DISP1；未掃描完，繼續循環
　　
　　CLRRS0；恢復第0組工作寄存器
　　
　　POPACC；A彈棧，恢復現場
　　
　　RET
　　
　　TAB：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H；共陰極LED字形表
　　
　　DB6DH，7DH，07H，7FH，6FH
　　
　　；――――――――――定時器中斷服務程序―――――――――――――
　　
　　CONT：PUSHACC；保護現場
　　
　　MOVTH0，#3CH；定時器T1重置初值
　　
　　MOVTL0，#0B0H
　　
　　MOVA，20H；秒計數器送A
　　
　　AJMPCONT1
　　
　　REN：AJMPREN1
　　
　　CONT1：DJNZ21H，REN；1秒定時未到，中斷返回
　　
　　MOV21H，#14H；重置50ms計數初值
　　
　　CLRP3.5；軟件產生定時器T1計數脈沖
　　
　　NOP
　　
　　NOP
　　
　　SETBP3.5
　　
　　INCA；1秒計數值加1
　　
　　DAA；換算為10進制計數
　　
　　JBCTF1，CONT2；60秒到，轉清零
　　
　　CONT3：MOV20H，A；計數值送60秒計數單元20H
　　
　　ANLA，#0FH；屏蔽高4位
　　
　　MOV30H，A；秒表個位待顯示數據送顯示緩沖區
　　
　　MOVA，20H
　　
　　SWAPA；60秒計數單元高、低4位數據互換
　　
　　ANLA，#0FH；屏蔽高4位
　　
　　MOV31H，A；秒表十位待顯示數據送顯示緩沖區
　　
　　AJMPREN1
　　
　　CONT2：MOVA，#00H
　　
　　AJMPCONT3
　　
　　REN1：POPACC；恢復現場
　　
　　RET；中斷返回
　　
　　END
　　
　　3．總結與分析
　　
　　（1）實驗采用七段碼LED設計（數碼管），顯示直觀；采用定時器中斷，計時更準確；功能齊全，可隨時啟動、停止、清零，后者智能化程度更高。
　　
　　（2）設計、調試大型程序時，需先根據要求劃分模塊，優化結構；再根據各模塊特點確定何為主程序，何為子程序，何為中斷服務程序，相互間如何調用；再根據各模塊性質和功能將各模塊細化，設計出程序流程圖；zui后才根據各模塊流程圖編制具體程序。調試時應先調主程序，實現zui基本zui主要的功能，在此基礎上再將各模塊功能往主程序上堆砌，直至各模塊聯調、統調，實現全部功能。本例子將整個程序劃分為鍵盤程序，動態顯示程序，秒計時程序三大模塊，根據各自的特點確定鍵盤程序為主程序，動態顯示程序為子程序，秒計時程序為定時器中斷服務程序。主程序又細分為初始化程序，鍵盤查詢程序，鍵盤掃描程序，鍵盤處理程序四大部分。三大模塊之間的關系是：鍵盤程序在無鍵按下時，不斷調用動態顯示子程序；在有鍵按下時，先調用動態顯示子程序消抖，再進入鍵盤處理程序，控制中斷服務程序的運行；處理完畢后，再不斷調用動態顯示子程序。經上述處理后，三大模塊運行協調一致，既保持了動態顯示的穩定性，又保持了鍵盤的可靠性，還保持了秒計時的準確性，較好地實現了全部功能。
　　
　　（3）本例子只用到8位LED顯示中的兩位，只用到4×4鍵盤16個按鍵中的3個，因此，其功能還有較大的擴展空間。只要將上述程序稍加改動即可實現秒、分、時、日顯示，并可作修改的實時時鐘。如增加LED顯示位數或將顯示改為LCD顯示模塊，可實現年、月、周、日、時、分、秒顯示。