用匯編編寫的基于.單片機的秒表

...wd......wd......wd...摘要本設(shè)計是設(shè)計一個單片機控制的多功能秒表系統(tǒng)。近年來隨著科技的飛速開展，單片機的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時帶動著傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還要根據(jù)具體的硬件構(gòu)造，以及針對具體的應(yīng)用對象的軟件結(jié)合，加以完善。秒表的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)的由于人為因素造成的誤差和不公平性。本設(shè)計的多功能秒表系統(tǒng)采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、電源電路、LED數(shù)碼管以及鍵盤電路來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩位LED顯示，顯示時間為00～99秒，每秒自動加1，能正確地進(jìn)展加、減〔倒〕計時，快加，快減，可以同時記錄4個相對獨立的時間，通過上翻下翻來查看這4個不同的計時值，可謂功能強大。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，加減計數(shù)程序，快加快減程序，中斷，延時程序，按鍵消抖程序等，并在WAVE中調(diào)試運行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強大的功能來實現(xiàn)，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。關(guān)鍵字：單片機；多功能秒表；設(shè)計AbstractThepresentdesignistodesignasinglechipmultifunctionalstopwatchcontrolsystem.Inrecentyears,alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,single-chipapplicationsarethetrendatthesametime,promotethetraditionalcontroltestingwitheachpassingdayupdate.Inthereal-timedetectionandautomaticcontrolofthesingle-chipapplications,oftensingle-chip,asacorecomponenttotheuseofonlysingle-chipknowledgeisnotenough,butalsobasedonspecifichardwarestructure,aswellasforspecificapplicationsObjectSoftware,tobeimproved.Theemergenceofastopwatchtosolvethetraditionalman-madebecauseoferrorsandunfairness.Thedesignofthismulti-functionalstopwatchAT89C51single-chipsystem-centricdevice,usingitstimer/countertimingandnumberofprinciplesinmind,combiningshowcircuit,powercircuit,LEDdigitalcontrolcircuit,aswellaskeyboarddesignedtimer.Thesoftwareandhardwarecombined,makingthesystemabletoachievetwoLEDdisplay,showed00to99seconds,plus1persecondautomatically,tocorrectlyadd,subtract(down)time,plusfast,fastcut,Atthesametime,recordscanberelativelyindependentof4hours,turnonthenextturntoseethefourtimevaluecanbedescribedaspowerful.Onesystemusessoftwareassemblylanguageprogramming,includingshowsthattheprocedures,additionandsubtractioncountingprocedures,fasterbyspeedingupprocedures,interruption,delayprocedures,eliminatekeyprocedures,suchasshakinganddebugWAVEintheoperationofthesystemhardwarePROTEUSuseofpowerfulfeaturesToachieveasimpleeasy-to-cutobservedinthesimulationcanbeobservedinactualworkingcondition.Keywords:single-chip;multi-functionstopwatch;design目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要4Abstract51概述71.1設(shè)計任務(wù)71.2設(shè)計要求72系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計72.1系統(tǒng)總體方案72.2硬件電路設(shè)計83軟件設(shè)計114.1軟件設(shè)計概述114.2程序流程圖124.3子程序模塊設(shè)計144Proteus軟件仿真174.1功能簡介174.2WAVE編譯174.3PROTEUS仿真185課程設(shè)計體會19參考文獻(xiàn)20附1.源程序代碼21附2.程序原理圖271概述1.1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個單片機控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LED數(shù)碼管以及按鍵來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)展加、減〔倒〕計時，數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。1.2設(shè)計要求1.能同時記錄四個相對獨立的時間并分別顯示。2.兩位LED顯示，顯示時間為00～99秒。3.每秒自動加1。4.一個開場按鍵、一個復(fù)位按鍵、一個暫停按鈕和一個快加按鈕〔每10ms快速加一〕。5.用上翻頁按鈕查看四個不同的計時值。6.添加下翻頁按鈕，并實現(xiàn)快減功能。2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結(jié)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等來設(shè)計計時器，將軟、硬件有機地結(jié)合起來。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，加減計數(shù)程序，快加快減程序，中斷，延時程序，按鍵消抖程序等，并在WAVE中調(diào)試運行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強大的功能來實現(xiàn)，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。單片機外圍電路電源電路顯示電路鍵盤電路圖1系統(tǒng)電路原理2.2硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)中，硬件電路主要有電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等〔1〕單片機簡介本系統(tǒng)設(shè)計采用AT89C51單片機。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容〔由于在微機原理中學(xué)過C-51的具體知識，這里不再詳細(xì)說明〕。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效的微控制器?！?〕電源電路電源電路是系統(tǒng)最根本的局部，任何電路都離不開電源局部，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用，由于是小系統(tǒng)，我們采用7809電源提供+5V穩(wěn)壓電壓。〔3〕晶體振蕩電路MCS--51單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反相放大器，引線XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。這里，我們選用51單片機12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電路如下：電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之間取,這里取30P，接線時要使晶體振蕩器X1盡可能接近單片機。圖2晶體振蕩電路〔4〕復(fù)位電路采用上電+按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片機已在運行之中時，按下復(fù)位鍵也能使用使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電加開關(guān)復(fù)位的操作。這不僅能使單片機復(fù)位，而且還能使單片機的外圍芯片也同時復(fù)位。當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復(fù)位。電路圖如下：圖3復(fù)位電路〔5〕顯示電路顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用2個共陽極LED顯示，LED是七段式顯示器，內(nèi)部有7個條形發(fā)光二極管和1個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。在用數(shù)碼管顯示時，我們有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡單，顯示穩(wěn)定，但是占用端口比擬多；動態(tài)顯示所使用的端口比擬少，可以節(jié)省單片機的I/O口。在設(shè)計中，我們采用LED動態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動顯示。由于P0口的輸出級是開漏電路，用它驅(qū)動時需要外接上拉電阻才能輸出高電平。電路圖如下所示：圖4顯示電路〔6〕鍵盤電路在按鍵電路中，我們可以在I/O口上直接接按鍵，或者通過I/O口設(shè)計一個鍵盤，然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省I/O口，但編程有些復(fù)雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個小系統(tǒng)，有足夠的I/O口可以使用，為了使程序簡化，我們采用按鍵電路，用局部P1口做開關(guān)，P1.0停頓，P1.1快減，P1.2快加，P1.3暫停記錄，P1.4下翻，P1.5上翻，用外中斷INT0開場，另外用軟件法消除抖動。電路圖如下所示：圖5鍵盤電路3軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計概述在軟件設(shè)計中，一般采用模塊化的程序設(shè)計方法，它具有明顯的優(yōu)點。把一個多功能的復(fù)雜的程序劃分為假設(shè)干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的構(gòu)造層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個模塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個明確的任務(wù)，實現(xiàn)某個具體的功能，如：加計數(shù)、減計數(shù)、延時、快加、快減，計數(shù)和顯示等，在具體需要時調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。功能描述：用2位LED數(shù)碼顯示"秒表"，顯示時間為00~99秒,每秒自動加1；一個"開場"鍵,一個"復(fù)位"鍵,一個"暫停"鍵，一個“快減〞鍵，一個“快加〞鍵；一個“記錄〞鍵，可同時記錄四個相對獨立的時間；一個“上翻〞鍵，一個“下翻〞鍵，查看四個不同的計時值。4.2程序流程圖〔1〕主程序：這里采用分支構(gòu)造，通過對按鍵的掃描，判斷要實現(xiàn)什么功能。如下所示：開場開場初始化P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?P1.5=0?停頓快減快加下翻上翻夠4個P1.0=0?NＹ暫停記錄NNNNNＹＹＹＹＹＹＹNP1.0=0?NNＹ〔2〕加1程序〔20H〕A〔20H〕A進(jìn)位清零做加法到100〔20H〕清零個位十位分開返回ＮY〔3〕定時器1程序用定時器0實現(xiàn)定時1秒，定時器1實現(xiàn)定時10毫秒，定時初值都是0D8F0H，這里只寫定時1秒的流程圖，如下所示：壓棧保護(hù)壓棧保護(hù)賦定時初值到1秒調(diào)用加1程序調(diào)用顯示程序中斷返回ＮY4.3子程序模塊設(shè)計〔1〕停頓子程序按鍵后，使秒表停頓，即關(guān)閉定時器0，1，程序如下：STOP:CLRTR0CLRTR1；關(guān)閉定時器0，1ACALLDISP；顯示〔2〕暫停記錄子程序 按鍵完畢后，將此時顯示內(nèi)存中的數(shù)送存放器中保存，并通過條件轉(zhuǎn)移指令判斷是否存夠4個數(shù)，假設(shè)存夠則停頓，否則繼續(xù)。JILU:MOVA,20HMOV@R1,AINCR1DJNZ50H,HERE；是否夠四個數(shù)MOVR1,#71HMOV50H,#04HMOV51H,#04HSJMPSTOP；夠4個數(shù)停頓〔3〕加1子程序此程序只為簡單的加1，并判斷是否到100到則從0開場，否則繼續(xù)，另外將顯示內(nèi)存中的數(shù)個位十位分開，以便于動態(tài)顯示。JIA1:MOV A,20H; CLRC INCA CJNEA,#100,GO1；是否加到100MOV20H,#00HRETGO1:MOV20H,A；將個位十位分開顯示MOVB,#0AHDIVABMOV31H,AMOV30H,BRET〔4〕顯示子程序，采用動態(tài)顯示DISP:MOV R0,#30HMOV R3,#0FEHMOV A,R3PLAY:MOVP2,AMOVA,@R0MOVDPTR,#DSEG1MOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDL1MOVP2,#0FFHMOVA,R3RLAJNBACC.2,LD1INCR0MOVR3,ALJMPPLAYLD1:RETDL1:MOV R7,#05HDL:MOV R6,#0FFHDL6:DJNZ R6,$DJNZ R7,DLRET〔5〕延時子程序例如延時10ms程序：DELAY10:MOVR4,#14HDL00:MOVR5,#0FFHDL11:DJNZR5,DL11DJNZR4,DL00RET〔6〕按鍵消抖程序延時10ms再次判斷該位的狀態(tài)，假設(shè)仍是0則說明該鍵被按下，彈起后去執(zhí)行該按鍵功能；假設(shè)為1，則說明是抖動則繼續(xù)向下判斷。L1:JBP1.1,L2;P1.1=0，快減ACALLDELAY10JBP1.1,L2JNBP1.1,$LJMPKJIAN〔5〕中斷服務(wù)程序用外部中斷1實現(xiàn)開場，定時器0定時1S，定時器1定時10ms。4Proteus軟件仿真4.1功能簡介功能描述如下：連通電源后，按開場鍵，秒表正常運行；按暫停記錄鍵，記錄4個數(shù)，上翻下翻鍵可以查看記錄的4個數(shù)；停頓鍵可使暫停；快加快減鍵可以實現(xiàn)快加快減功能，至停頓鍵被按下；復(fù)位鍵可使系統(tǒng)復(fù)位。4.2WAVE編譯將所編寫的匯編語言程序另存為秒表.ASM文件，并在WAVE中運行，顯示結(jié)果如下：圖6運行結(jié)果4.3PROTEUS仿真用PROTEUS將編譯生成的秒表.HEX文件下到單片機中，點擊運行按相應(yīng)的操作鍵即可看到以下列圖的效果：圖7局部仿真結(jié)果A圖7局部仿真結(jié)果B5課程設(shè)計體會經(jīng)過一個星期的課程設(shè)計，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開場時激情高漲到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。在教師的指導(dǎo)下，我順利完成了課程設(shè)計。心得體會如下：1、將學(xué)習(xí)的理論知識通過實驗融會貫穿，讓我對它的理解更加深刻。對程序的編譯過程了解透徹。2、本次課程設(shè)計以自己設(shè)計為主，因此培養(yǎng)了學(xué)習(xí)的積極性，讓我能夠獨立去分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，更增強我與教師同學(xué)交流溝通和合作完成任務(wù)的能力。3、由于這次課程設(shè)計不僅設(shè)計編程方面的知識，還涉及了其它學(xué)科的知識，例如PROTEUS和WAVE等的根本知識。程序是用匯編語言來編寫的，這次課程設(shè)計讓我在編程能力方面得到了提高。4、由于水平有限，實驗程序運行有一定的限制，望見諒?？傊?，通過這次課程設(shè)計，不僅加深了我對單片機理論方面的理解，將理論更好的運用的實踐方面，而且鍛煉了我們各方面的能力，培養(yǎng)了堅強的毅力和做事的耐心和細(xì)心，認(rèn)識合作的重要性，雖然程序可能有一定的浪費資源，且較羅嗦，但這需要在實踐中慢慢提高，還希望教師能夠多多指導(dǎo)，促進(jìn)我不斷的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)[1]余發(fā)山主編.單片機原理及應(yīng)用技術(shù).徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2003[2]楊凌霄編著.微型計算機原理及應(yīng)用.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004[3]李群芳主編.單片機原理、接口及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2005附1.源程序代碼ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP TIME1ORG0013HLJMPZHDUANORG 001BHLJMP TIME10ORG 0100HMAIN:MOVSP,#50HMOVTMOD,#11H MOV TH1,#0D8H;定時10ms MOV TL1,#0F0HMOV TH0,#0D8H;定時10ms MOV TL0,#0F0H MOV 20H,#00H;BINSECONDMOV 30H,#00H;SECONDMOV 31H,#00H MOV 40H,#100MOV71H,#00H;記錄暫存區(qū)MOV72H,#00HMOV73H,#00HMOV74H,#00HMOV50H,#04HMOV51H,#04HMOVR1,#71HSETBEASETBEX1SETBET1SETBET0CLRPT0CLRPT1SETBPX1SETBIT1MOV P0,#0FFH CLR TR0CLR TR1CLR 7FHML1: ACALL DISPSTART:JBP1.0,L1;P1.0=0，停頓ACALLDELAY10JBP1.0,L1JNBP1.0,$LJMPSTOPL1:JBP1.1,L2;P1.1=0，快減ACALLDELAY10JBP1.1,L2JNBP1.1,$LJMPKJIANL2:JBP1.2,L3;P1.2=0，快加ACALLDELAY10JBP1.2,L3JNBP1.2,$LJMPKJIAL3:JBP1.3,L4;P1.3=0，暫停記錄ACALLDELAY10JBP1.3,L4JNBP1.3,$LJMPJILUL4:JBP1.4,L5;P1.4=0，下翻ACALLDELAY10JBP1.4,L5JNBP1.4,$LJMPXFANL5:JBP1.5,L;P1.5=0，上翻ACALLDELAY10JBP1.5,LJNBP1.5,$LJMPSHFANL:SJMPHERESTOP:CLRTR0;停頓程序CLRTR1ACALLDISPSJMPHEREJILU:MOVA,20H;暫停記錄程序MOV@R1,AINCR1DJNZ50H,HEREMOVR1,#71HMOV50H,#04HMOV51H,#04HSJMPSTOPXFAN:MOVA,@R1;下翻程序MOV20H,AMOVB,#0AHDIVABMOV31H,AMOV30H,BLCALLDISPINCR1DJNZ50H,HEREMOVR1,#71HMOV50H,#04HSJMPHERESHFAN:MOVA,@R1;下翻程序MOV20H,AMOVB,#0AHDIVABMOV31H,AMOV30H,BLCALLDISPDECR1DJNZ50H,HEREMOVR1,#74HMOV50H,#04HSJMPHEREKJIAN:SETBTR1;快減程序CLRTR0HEE1:JNBTF1,HEE1CLRTF1ACALLJIAN1ACALLDISPJNBP1.0,STOPSJMPHEE1KJIA: SETBTR1;快加程序CLRTR0HEE:JNBTF1,HEECLRTF1ACALLJIA1ACALLDISPJNBP1.0,STOPSJMPHEEHERE:LJMPML1ZHDUAN:SETBTR0 ;啟動定時器0CLRTR1RETITIME1: PUSHACC;定時1秒PUSHPSWMOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H DJNZ 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