1、第11章 单片机应用系统设计实例,11.1 单片机电子时钟的设计,通常通过用单片机设计电子时钟有两种方法： 1、通过单片机内部的定时器/计数器。这种方法硬件线路简单，采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟。系统的功能一般与软件设计相关，通常用在对时间精度要求不高的场合； 2、采用时钟芯片。它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，自动产生时钟等相关功能。硬件成本相对较高，软件编程简单。通常用在对时钟精度要求较高的场合。,11.1.1 软时钟的基本原理,软时钟是利用单片机内部的定时器/计数器来实现，它的处理过程如下：首先设定单片机内部的一个定时器/计数器工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间（
2、如50ms或10ms），然后用另一个定时器/计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒（对50ms记数20次或10ms计数100次），秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计24次则计满一天。然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。,11.1.2 系统硬件电路的设计,共阳极,阴极,驱动取反,AT89C52,11.1.3 系统软件程序的设计,电子时钟的软件系统由主程序和子程序组成，主程序程序包含初始化参数设置、按键处理、数码管显示模块等，在设计时各个模块都采用子程序结构设计，在主程序中调用。由于定时器/计数器采用中断方式处理，因此还要编写定时器/中断服务子程序，在定时器/计数器中断
3、服务程序中对时钟进行调整。,一主程序主程序执行流程如图，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序。,二数码管显示模块本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位和时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这8个内存单元称为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位、分个位和分十位、时个位和时十位分别由秒数据、分数据和小时数据分拆得到。在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查
4、出所显示的信息的字段码，从P0口输出，同时在P2口将对应的位选码输出选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。,三定时器/计数器T0中断服务程序定时器/计数器T0用于时间计时。选择方式1，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计数器对50ms计数，计20次则对秒单元加1，秒单元加到60则对分单元加1，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加1，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。在对各单元计数的同时，把它们的值放到存储单元的指定位置。定时器/计数器T0中断服务程序流程图如图。,定时器/计数器T0中断服务程序,四按
5、键处理模块按键处理设置为：如没有按键，则时钟正常走时。当按下K0按键时，进入调分状态，时钟停止走动；按K1可K2按键可进行加1或减1操作；继续按K0键可分别进行分和小时的调整；最后按K0键将退出调整状态，时钟开始计时运行。,五汇编语言源程序清单,ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP INTT0 ；主程序 START: MOV R0,#70HMOV R7,#0CH INIT: MOV R0,#00HINC R0DJNZ R7,INIT ;70H-7CH全部清0MOV TMOD,#01H ;T0工作在方式1MOV TL0,#0B0H ;T0定时50msMOV TH
6、0,#3CHSETB EASETB ET0SETB TR0 START1: LCALL SCAN ;调用显示子程序LCALL KEYSCAN ;调用键盘子程序SJMP START1,；延时1ms子程序 DL1MS: MOV R6,#14H ;1s DL1: MOV R7,#19H ;1s DL2: DJNZ R7,DL2 ;25次2s=50sDJNZ R6,DL1 ;2sRET ;2s1s+(25次2s+3s)20次+2s=1063s =1.063ms1ms；延时20ms子程序 DL20MS: ACALL SCANACALL SCANACALL SCANRET,1T 1T 2T 2T 2T,；
7、数码管显示程序SCAN: MOV A,78H ;秒MOV B,#0AHDIV AB ;A-商，B-余数MOV 71H,A ;秒十位MOV 70H,B ;秒个位MOV A,79H ;分 MOV B,#0AHDIV ABMOV 74H,AMOV 73H,BMOV A,7AH ;时 MOV B,#0AHDIV ABMOV 77H,AMOV 76H,BMOV R1,#70H ;循环扫描8位显示 MOV R5,#0FEH ;位选码初值MOV R6,#08H ;8位显示,SCAN1: MOV A,R5MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR ;远程查表MOV P
8、0,A ;段选码MOV A,R5LCALL DL1MS INC R1MOV A,R5RR AMOV R5,ADJNZ R6,SCANMOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFHRETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H, 0F8H,80H,90H,0BFH ;“09”，“-”的七段共阳极字段码,；定时器/计数器T0中断服务程序INTT0: PUSH ACC ;现场保护PUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV TL0,#0B0H ;T0定时50msMOV TH0,#3CHSETB TR0 INC 7BH ;50ms定时到记数 MOV A,7
9、BHCJNE A,#14H,OUTT0;计20次(即1s)MOV 7BH,#00INC 78H ;秒加1MOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0 ;计60s,MOV 78H,#00INC 79H ;分加1MOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0 ;不等跳,计60分MOV 79H,#00INC 7AH ;时加1MOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0;计24时MOV 7AH,#00OUTT0:SETB ET0RETI,；按键处理程序 KEYSCAN: CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0 ;为0跳JNB P1.1,KEYSCAN1JNB P1.2,K
10、EYSCAN2 KEYOUT: SETB EARET KEYSCAN0: LCALL DL20MS ;K0去抖JB P1.0,KEYOUT ;为1跳 WAIT0: JNB P1.0,WAIT0 ;P1.0=0跳INC 7CH ;K0松开后7CH加1CLR ET0CLR TR0CJNE A,#03H,KEYOUT ;不等跳;K0 按1下或2下返回,按3下7CH清0,不能调秒MOV 7CH,#00SETB ET0SETB TR0SJMP KEYOUT,KEYSCAN1: LCALL DL20MS ;K1键去抖JB P1.1,KEYOUT WAIT1: JNB P1.1,WAIT1 ;P1.1=0跳
11、,等待松开K1MOV A,7CHCJNE A,#02H,KSCAN11;不等跳,K0按2下,调整分INC 79H ;分加1 MOV A,79HCJNE A,#3CH,KEYOUT ;为60分吗？MOV 79H,#00SJMP KEYOUT KSCAN11: INC 7AH ;时加1MOV A,7AHCJNE A,#18H,KEYOUT ;为24时吗？MOV 7AH,#00SJMP KEYOUT,/按1下调时，按2下调分,KEYSCAN2:LCALL DL20MS ;K2去抖JB P1.2,KEYOUT ;P1.2=1跳 WAIT2: JNB P1.2,WAIT2 ;松开K2MOV A,7CHC
12、JNE A,#02H,KSCAN21 ;K2按2下吗?按2下调整分DEC 79H ;分减1MOV A,79HCJNE A,#0FFH,KEYOUTMOV 79H,#3BH ;计59分SJMP KEYOUT KSCAN21: DEC 7AH ;时减1MOV A,7AHCJNE A,#0FFH,KEYOUTMOV 7AH,#17H ;计23时SJMP KEYOUTEND,六C语言源程序清单,/采用8位LED软件译码动态显示程序 /使用AT89C51单片机，12MHz晶振，P0口输出字段码，P2口输出位选码，用共阳极LED数码管，key0为调时位选择键，key1为加1键，key2为减1键 #incl
13、ude “reg51.h” #define char unsigned char char code dis_712=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0xb2,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf;/共阳极LED数码管“09”、“灭”和“-”的字段码 char data scan_con8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/位选择码 char data dis8=0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00,0xb0,0x00,0x00;/显示缓冲区，时、分、秒初始为0，0x0b为“-”的编码 char
14、 data timedata3=0x00,0x00,0x00; /分别为秒、分和小时的值 char data ms50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00; /计数次数初值sbit key0=P10; sbit key1=P11; sbit key2=P12;,/1ms延时函数 delay1ms(int t) int i,j; for (i=0;i=3)con=0;TR0=1;ET0=1; if (con!=0) if (key1=0)delay1ms(10); /K1去抖,while (key1=0);timedatacon+;if (con=2) con1=
15、24;else con1=60; if (timedatacon=con1)timedatacon=0;if (con!=0)if (key2=0)delay1ms(10); /K2去抖while (key2=0);timedatacon-;if (con=2) con2=23;else con2=59;if (timedatacon=0) timedatacon=con2; EA=1; ,/数码管显示函数 scan( ) char k; dis0=timedata0%10;dis1=timedata0/10; /秒 dis3=timedata1%10;dis4=timedata1/10; /
16、分 dis6=timedata2%10;dis7=timedata2/10; /时 for (k=0;k8;k+)P0=dis_7disk;P2=scan_conk;delay1ms(1);P2=0xff; ,/主函数 main( ) TH0=0x3c;TL0=0xb0; /T0定时50ms TMOD=0x01;ET0=1;TR0=1;EA=1; while (1)scan( );keyscan( ); ,/定时器、计数器T0中断服务函数 void time_intt0(void) interrupt 1 ET0=0;TR0=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TR0=1; ms50+;
17、If (ms50=20) /循环20次，计1sms50=0x00;timedata0+; /秒+1if (timedata0=60)timedata0=0;timedata1+; /分+1if (timedata1=60) timedata1=0;timedata2+; /小时+1if (timedata2=24)timedata2=0; ET0=1; ,11.2 多路数字电压表的设计,11.2.1 多路数字电压表的原理及功能,多路数字式电压表应用系统主要利用A/D转换器，处理过程如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值
18、，然后把模拟值通过显示器显示出来。设计时假设待测的输入电压为8路，电压值的范畴为05V，要求能在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量的最小分辨率为0.019V，测量误差为0.02V。根据系统的功能要求，控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换器采用ADC0809。ADC0809是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196V（5/255）。ADC0809的具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间轮流依次改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。LED数码管显
19、示采用软件译码动态显示。通过按键选择可8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数。,11.2.2 系统硬件电路的设计,2分频,共阳极,2MHz,1MHz,11.2.3 系统软件程序的设计,一主程序主程序包含初始化部分、调用A/D转换子程序和调用显示程序，如下图。初始化包含存放通道数据的缓冲区初始化和显示缓冲区初始化。另外，对于单路显示和循环显示，系统设置了一个标志位00H控制，初始化时00H位设置为0，默认为循环显示，当它为1时改变为单路显示控制，00H位通过单路/循环按键控制。,LED数码管采样软件译码动态扫描方式。在显示子程序中包含多路循环显示程序和单路显示程序，多路循
20、环显示程序把8个存储单元的数值依次取出送到四个数码管上显示，每一路显示1秒。单路显示程序只对当前选中的一路数据进行显示。每路数据显示时需经过转换变成十进制BCD码，放于四个数码管的显示缓冲区中。单路或循环显示通过标志位00H控制。在显示控制程序中加入了对单路或循环按键和通道选择按键的判断。,二A/D转换子程序,A/D转换子程序用于对ADC0809八路输入模拟电压进行A/D转换，并将转换的数值存入8个相应的存储单元中，如下图。A/D转换子程序每隔一定时间调用一次，也即隔一段时间对输入电压采样一次。,三显示子程序,四汇编语言源程序清单,;测量电压最大值为5V，显示最大值为5.00V ;使用AT89
21、C52单片机，12MHz晶振，P0口读入A/D值，P2口为A/D转换控制口 ;数码管为共阳极连接，P1口为字段码口，P3口为位选口 ;P3.5为单路/循环显示转换按键，P3.6为单路显示时当前通道选择按键 ;70H-77H存放采样的8个数据，78H-7BH为显示缓冲区，分别为个位、十位、百位和当前通道值 ;00H位为单路/循环显示控制位，当为0时循环显示，为1时单路显示,;主程序入口ORG 0000HLJMP START ;主程序 START: CLR AMOV P2,AMOV R0,#70HMOV R2,#0DH LOOPMEM: MOV R0,AINC R0DJNZ R2,LOOPMEMM
22、OV 20H,#00H ;00H位在20H字节中MOV A,#0FFHMOV P0,A ;数据口MOV P1,A ;段码口MOV P3,A ;字位口 MAIN: LCALL TEST ;调用A/D转换程序LCALL DISPLAY ;调用显示程序,;显示子程序 DISPLAY: JB 00H,DISP11 ;为1跳DISP11MOV R3,#08H ;00H位=0循环显示MOV R0,#70H ;首地址MOV 7BH,#00H ;选中0通道 DISLOOP1: LCALL TUNBCDMOV R2,#0FFH DISLOOP2: LCALL DISPLCALL KEYWORK1DJNZ R2,
23、DISLOOP2 ;延时INC R0 INC 7BH ;循环选中8通道DJNZ R3,DISLOOP1RET,DISP11: MOV A,7BH ;00H位=1跳来,实现单路显示SUBB A,#01HMOV 7BH,AADD A,#70HMOV R0,A DISLOOP11: LCALL TUNBCDMOV R2, #0FFH DISLOOP22: LCALL DISPLCALL KEYWORK2DJNZ R2,DISLOOP22 ;延时INC 7BH ;通道号加1RET,;显示数据转换为3位BCD码子程序 TUNBCD: MOV A,R0MOV B,#51DIV AB ;A-商，B-余数MO
24、V 7AH, A ;7AH-百位MOV A,B ;A-余数CLR F0SUBB A,#1AHMOV F0,C ;余数26,F0=C=0;余数26,F0=C=1MOV A,#10MUL AB ;B-余数,余数10=BAMOV B,#51DIV AB ;低字节/51JB F0,LOOP2 ;F0=1跳(余数26)ADD A,#5LOOP2: MOV 79H,A ;79H-十位,MOV A,B ;余数处理CLR F0SUBB A,#1AHMOV F0,CMOV A,#10MUL ABMOV B,#51DIV ABJB F0,LOOP3ADD A,#5LOOP3: MOV 78H,A ;78H-个位R
25、ET,;LED扫描显示子程序 DISP: MOV R1,#78H ;个位显示MOV R5,#0FEH ;位选初值(显示个位) PLAY: MOV P1,#0FFHMOV A,R5ANL P3,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR;远程查表MOV P1,A ;输出字段口JB P3.2,PLAY1 ;为1跳(整数位不亮)CLR P1.7 ;点亮小数点,PLAY1: LCALL DL1MSINC R1 ;十位显示MOV A,P3JNB ACC.3,ENDOUT ;通道号位为0跳RL AMOV R5,AMOV P3,#0FFH ENDOUT: MOV P3,#0FFH
26、MOV P1,#0FFHRET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,F8H,80H,90H,0FFH ;共阳极七段字段码表,;延时子程序 DL10MS: MOV R6,#0D0H ;1s DL1: MOV R7,#10H ;12s DL2: DJNZ R7,DL2 ;16次2s=32sDJNZ R6,DL1 ;2sRET ;2sDL1MS: MOV R4,#0FFH ;1s DL3: DJNZ R4,DL3 ;255次2s=510sMOV R4,0FFH ;1s DL4: DJNZ R4,DL4 ;510sRET ;2s,1T 1T 2T 2T 2T
27、,1T 2T 1T 2T 2T,;A/D转换子程序 TEST: CLR AMOV P2,AMOV R0,#70H ;通道号地址MOV R7,#08H ;8个通道LCALL TESTART WAIT: JB P3.7,MOVD ;EOC=P3.7=1跳AJMP WAIT TESTART:SETB P2.3 ;ALE=1NOPNOP CLR P2.3SETB P2.4 ;START=1NOPNOPCLR P2.4 NOP NOPNOPNOPRET,MOVD: SETB P2.5 ;OE=1MOV A,P0MOV R0,ACLR P2.5INC R0 ;指向下一通道MOV A,P2INC A ;地址
28、加1MOV P2,ACJNE A,#08H,TESTEND TESTEND: JC TESTCON ;C=1跳CLR AMOV P2,AMOV A,#0FFHMOV P0,AMOV P1,AMOV P2,ARET TESTCON: LCALL TESTARTLJMP WAIT,查询方式,读取结果,启动转换,;按键检测子程序 KEYWORK1: JNB P3.5,KEY1 ;K1=P3.5=0跳KEY1 KEYOUT: RET KEY1: LCALL DISP ;按下K1后调用显示程序JB P3.5,KEYOUT ;K1=1跳（松开） WAIT11: JNB P3.5,WAIT12 ;K1=0跳
29、CPL 00H ;K1松开后切换显示方式MOV R2,#0AHMOV R3,#01HRET WAIT12: LCALL DISP ;按K1后调用显示AJMP WAIT11,KEYWORK2: JNB P3.5,KEY1 ;按K1后跳JNB P3.6,KEY2 ;K2=0跳KEY2RET KEY2: LCALL DISP ;刷新显示JB P3.6,KEYOUT ;K2=1跳KEYOUT WAIT22: JNB P3.6,WAIT21 ;K2=0跳WAIT21INC 7BH ;K2=1,通道号+1MOV A,7BHCJNE A,#08H,KEYOUT11 KEYOUT11: JC KEYOUT1
30、;C=1跳KEYOUT1MOV 7BH,#00H ;通道号8,7BH清0 KEYOUT1: RET WAIT21: LCALL DISP ;刷新显示AJMP WAIT22END,五C语言源程序清单,/测量电压最大值为5V，显示最大值为5.00V /使用AT89C52单片机，12MHz晶振，P0口读入A/D值，P2口为A/D转换控制口 /数码管为共阳极连接，P1口为字段码口，P3口为位选口 /KEY1(P3.5)为单路/循环显示转换按键 /KEY2(P3.6)为单路显示时当前通道选择按键 /FLAG为单路/循环显示控制位，当为0时循环显示，为1时单路显示,#include “reg52.h” #
31、include “intrins.h” /调用_nop_( )延时函数 #define ad_con P2 /ADC0809的控制口 #define addata P0 /ADC0809的数据口 #define disdata P1 /数码管的字段码输出口 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar number=0x00; /存放单通道显示时的当前通道数 sbit ALE=P23; /ADC0809的地址锁存信号 sbit START=P24; /ADC0809的启动信号 sbit OE=P25; /ADC0809的
32、允许信号 sbit EOC=P37; /ADC0809的转换结束信号 sbit KEY1=P35; /循环或单路显示选择按键 sbit KEY2=P36; /通道选择按键 sbit DISX=disdata7; /小数点位 sbit FLAG=PSW0; /循环或单路显示标志位,uchar code dis_711=0xC0,0xF9,0xC0,0xF9,0xC0,0xF9,0xC0,0xF9;/LED的七段数码管的字段码（0-9,灭） uchar code scan_con4=0xfe0,0xfd,0xfb,0xf7;/LED数码管的位选码 uchar data ad_data8=0x00,
33、0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/ADC0809的8个通道转换数据缓冲区 uint data dis5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/前4个为LED数码管的显示缓冲区,最后一个为暂存单元/1ms延时子函数delay1ms(unit t) uint i,j;for(i=0;it;i+)for(j=0;j120;j+);,/检测按键子函数keytest( ) if(KEY1=0) /检测循环或单路选择按键是否按下？FLAG=!FLAG; /标志位取反，循环、单路显示间切换while(KEY1=0);if(FLAG=1) /单路显示方式,检
34、测通道选择按键是否按下？if(KEY2=0) number+; /通道数+1if(number=8) number=0;while(KEY2=0) ;,/显示扫描子函数scan( ) uchar k,n;int h;if(FLAG=0) /循环显示子程序 dis3=0x00; /通道值清0for(n=0;n8;n+) /8路通道 dis2=ad_datan/51; /当前通道数据转换为BCD码存入显示缓冲区dis4=ad_datan%51; /余数（电压小数位）送暂存单元dis4=dis4*10; /余数10dis1= dis4/51; /再除以51,结果取整送十位dis4= dis4%51;
35、 /结果取余送暂存单元dis4= dis4*10; /余数10dis0= dis4/51; /再除以51,结果取整送个位for(h=0;h500;h+) /每个通道显示1s for(k=0;k4;k+) /4位LED扫描显示disdata=dis_7disk;if(k=2) DISX=0; /点亮小数点P3=scan_conk;delay1ms(1);P3=0xff; ,dis3+; /通道值加1keytest( ); /按键检测 if(FLAG=1) /单路显示子程序 dis3=number; /当前通道数送通道显示for(k=0;k4;k+) disdata=dis_7disk;if(k=
36、2) DISX=0;P3=scan_conk; delay1ms(1);P3=0xff;keytest( ); /检测按键,/ADC0809转换子函数test( ) uchar m;uchar s=0x00; /初始通道为0ad_con=s; /第一通道地址送ADC0809控制口for(m=0;m8;m+)ALE=1;_nop_();_nop_(); ALE=0; /锁存通道地址START=1;_nop_();_nop_(); START=0; /启动转换_nop_();_nop_() ;_nop_();_nop_(); while(EOC=0); /等待转换结束OE=1;ad_datam=addata;OE=0; /读取当前通道转换0数据s+;ad_con=s; /改变通道地址ad_con=0x00; /通道地址恢复初值 ,/主函数 main( ) P0=0xff; /初始化端口P2=0x00; P1=0xff; /初始化为0通道P3=0xff; while(1)test( ); /测量转换数据scan( ); /显示数据,
