單片機原理及應用課程設計-電子跑表(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1S T C89 C5 2X1CR Y S T A LC13 0 pC23 0 pS W 1S W S P S TC31uFR11kR 2 31kR 2 41kP 1 .2R 1 51k 圖 3 系統總電路圖 3 系統程序設計 總體設計 ： 圖 4 總體框架圖 STC89C52RC NEC8255 數碼管驅動電路 4 位數碼管顯示實時時鐘 鍵盤實現開始暫停復位 晶振時鐘電路 復位電路 顯示切換電路 5 圖 5 主程序流程圖 :主程序 本設計中秒表采用定時器 T0 中斷完成。主程序循環調用顯示子程序和查鍵子程序，當端口有開關按下時，轉入相應功能程序。其程序執行流圖如圖 5 所示。 顯示子程序 時間顯示子程序每次顯示 4 個連續內存單元的十進制 BCD 碼數據，首地址在調用顯示程序時先指定 [3]。 60H~65H 為秒表計時單元， 70H~75H 為時鐘顯示單元。由于采用 7 段共陽極數碼管動態掃描實現數據顯示，所以顯示用十進制 BCD 碼數據的對應段碼存放在 ROM 表中。顯示時，先取出內存地址中的數據，然后查得對應的顯示用段碼從 P0 口輸出， P2口將對應的數碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數據值。時間等內部 RAM 初始化 鍵盤，時鐘的初始化 顯示初始化時間 有鍵按下 判斷鍵值 秒表/時鐘開始 秒表/時鐘暫停 秒表/時鐘清零 秒表與時鐘切換 N Y 0鍵 1鍵 2鍵 INTO 鍵 6 圖 6 電子時鐘程序流程 圖時鐘初始化 第一次按下 0鍵 59分 59秒到 60 秒到 第一次按下 0 鍵 秒個位 +1 分個位 +1，秒位清 0 重置 T0 定時初值 T0 中斷服務程序 N N Y Y 7 圖 7 跑表程序流程圖 第一次按下 3 鍵 1 秒到 秒 100 秒到 100 秒到 第一次按 0 鍵下 秒表初始化 秒百十位 +1，秒個位清 0 重置 T0 初始值 十分秒位 +1 秒百十位 +1，秒十位清 0 秒個位 +1，十分秒位清 0 T0 中斷服務程序 N N N Y Y Y 8 時鐘計時程序 50ms 定時器溢出累加 20 次，使得最小單位為 1s。此處電子時鐘計時最大范圍為59 分 59 秒。如圖 6。 秒表 本模塊利用了 STC89C52 的定時器 0 進行定時，每隔 50ms 就產生一次中斷， 2 次累加從而實現跑表的最小計時單位為十分秒。按下 2 鍵后，啟動跑表，數碼管顯示如圖7 所示。再次按下 3 鍵后，跑表停止，顯示所記的時間。顯示的時間范圍為 ~秒。 表格 1 電子時鐘和秒表的顯示 電 子 時 鐘 分 秒 秒 表 。 秒 其中， 為所顯示的數值。進行初始化時， 均顯示的為 00。 跑表程序的流程圖如圖 7 所示。 定時器 T0 中斷服務程序 跑表和時鐘顯示共用定時器 T0。定時溢出中斷周期設為 50ms，中斷進入后先進行定時中斷初值校正，當中斷累計 20 次（即 50*20=1s）時，對秒計時單元進行加 1 操作。時鐘計數單元地址分別在 70H~71H（秒）、 76H~77H（分）中，最大計時值為 59 分 59秒。 7AH 單元內存放“熄滅符”數據（ 0AH），用于時間調整的閃爍功能。在計數單元中，采用十進制 BCD 碼計數，滿 10 進位。 9 4 調試及性能分析 硬件調試 硬件調試時可以檢查印制板及焊接的質量情況，在檢查無誤的后可通點檢查 LED顯示器的點亮狀況。若亮度不理想，可以調整 P0 口的電阻大小，一般情況下取 200Ω 電阻即可獲得滿意的亮度效果。實驗室制作時，可結合示波器測試晶振及 P0、 P2端 口的波形情況進行綜合硬件測試分析。 軟件調試 根據上述需求分析得出的思路，進行 C 語言程序的編寫。 C 語言程序一共分為三個部分：第一部分是 STC89C52 芯片的初始化；第二部分是 8255 可編程定時 /計數芯片的初始化；第三部分是，模塊的編寫。在該電子跑表的設計過程中一共有兩個模塊： 1. 計時和顯示模塊； 2. 秒表模塊。在各模塊中可編寫如 P1=0x55 進行各模塊的測試。 軟件調試在 Wave 或 Keil C51 編譯器下進行，源程序編譯及仿真調試應分段或以子程序為單元逐個進行，最后可結合硬件實時調試。 性能分析 設計之初的思路是選擇將分，秒分別保存在一個字節的內存單元中，這樣在計時的設計上將變得簡單，但這樣的設計也帶來一個問題，那就是在讀入用戶輸入和將時間顯示到屏幕上時的 16 進制轉到 ASCII 碼時，由于涉及到將一個字節內容拆分轉化，靈活性受到限制，于是考慮將分，秒的每一位用一個字節儲存，這樣在進行轉化時將節省很多操作時間 ,設計過程中反復修改了程序的結構以達到優化目的 ,在時間顯示出現問題后 ,我們進行了單元測試并最終發現了問題 ,在找到問題癥結后，我們對顯示部分代碼及電路進行了完善 [5]，最終得到了正確的顯 示結果。 按照設計程序分析， LED 顯示器動態掃描的頻率約為 167Hz，實際使用觀察時完全沒有閃爍。由于計時中斷程序中加了中斷延時誤差處理，所以實際計時精度非常高。可滿足多種場合的應用需要。