單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目式教程課件：數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目式教程—基于Proteus和KeilCSINGLE-CHIP

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數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用01LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)，分類(lèi)及應(yīng)用02數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)03知識(shí)要點(diǎn)05

數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

了解定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及原理，并用C語(yǔ)言編程01掌握LED動(dòng)態(tài)掃描的編程方法02能用proteus軟件繪制仿真原理圖03能應(yīng)用C語(yǔ)言編程輸出方波和矩形波，并進(jìn)行仿真04學(xué)習(xí)要求05實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)4.１定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作原理4.１.１傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)定時(shí)／計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)定時(shí)／計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)如圖４.１所示。基本部件是兩個(gè)１６位寄存器Ｔ０和Ｔ１，每個(gè)寄存器分成兩個(gè)８位寄存器（Ｔ０由高８位ＴＨ０和低８位ＴＬ０組成，Ｔ１由ＴＨ１和ＴＬ１組成）。ＴＭＯＤ是定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，由它確定定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式和功能；ＴＣＯＮ是定時(shí)／計(jì)數(shù)器的控制寄存器，用于控制Ｔ０、Ｔ１的啟動(dòng)和停止，以及設(shè)置溢出標(biāo)志。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器

ＳＴＣ１５系列單片機(jī)

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能

寄存器見(jiàn)表4-１。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器4.２.１定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０和Ｔ１的控制寄存器控制寄存器（ＴＣＯＮ）（８８Ｈ）的低４位用于控制外部中斷，已在前面介紹ＴＣＯＮ的高４位用于控制定時(shí)／計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下：１）ＴＦ１：定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ１溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位（可看作ＴｉｍｅｒＦｕｌｌ的縮寫(xiě)）。定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ１計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置ＴＦ１為“１”。在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后ＴＦ１由硬件自動(dòng)清“０”；若用于查詢(xún)方式，此位可作為狀態(tài)位供查詢(xún)，但應(yīng)注意查詢(xún)后要由軟件清“０”。２）ＴＲ１：定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ１運(yùn)行控制位（可看作ＴｉｍｅｒＳｔａｒｔ的縮寫(xiě)）。ＴＲ１置“１”時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ１開(kāi)始工作；ＴＲ１置“０”時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ１停止工作。ＴＲ１由軟件置“１”或清“０”。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ１的啟動(dòng)與停止。３）ＴＦ０：定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ０溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與ＴＦ１類(lèi)同。４）ＴＲ０：定時(shí)/計(jì)數(shù)器Ｔ０運(yùn)行控制位，其功能與ＴＲ１類(lèi)同。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器４.２.２工作方式寄存器工作方式寄存器（ＴＭＯＤ）（８９Ｈ）用于設(shè)置定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式，低４位用于Ｔ０，高４位用于Ｔ１。其格式如下：

１）ＧＡＴＥ：門(mén)控位。ＧＡＴＥ＝０時(shí)，若軟件使ＴＣＯＮ中的ＴＲ０或ＴＲ１設(shè)置為“１”，則啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作；ＧＡＴＥ＝１時(shí)，當(dāng)軟件使ＴＲ０或ＴＲ１設(shè)置為“１”，同時(shí)外部中斷引腳ＩＮＴ０或ＩＮＴ１也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)條件，加上了ＩＮＴ０或ＩＮＴ１引腳為高電平這一條件。

２）Ｃ／Ｔ：定時(shí)／計(jì)數(shù)模式選擇位。Ｃ／Ｔ＝０為定時(shí)模式，Ｃ／Ｔ＝１為計(jì)數(shù)模式。

３）Ｍ１Ｍ０：工作方式設(shè)置位。定時(shí)／計(jì)數(shù)器有４種工作方式，由Ｍ１Ｍ０進(jìn)行設(shè)置。ＳＴＣ１５系列單片機(jī)的方式０與傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)不同，為１６位自動(dòng)重裝定時(shí)／計(jì)數(shù)器，其他方式與傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)相同，具體功能見(jiàn)表４.２。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器４.２.２工作方式寄存器工作方式寄存器（ＴＭＯＤ）（８９Ｈ）用于設(shè)置定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式，低４位用于Ｔ０，高４位用于Ｔ１。其格式如下：

１）ＧＡＴＥ：門(mén)控位。ＧＡＴＥ＝０時(shí)，若軟件使ＴＣＯＮ中的ＴＲ０或ＴＲ１設(shè)置為“１”，則啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作；ＧＡＴＥ＝１時(shí)，當(dāng)軟件使ＴＲ０或ＴＲ１設(shè)置為“１”，同時(shí)外部中斷引腳ＩＮＴ０或ＩＮＴ１也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)條件，加上了ＩＮＴ０或ＩＮＴ１引腳為高電平這一條件。

２）Ｃ／Ｔ：定時(shí)／計(jì)數(shù)模式選擇位。Ｃ／Ｔ＝０為定時(shí)模式，Ｃ／Ｔ＝１為計(jì)數(shù)模式。

３）Ｍ１Ｍ０：工作方式設(shè)置位。定時(shí)／計(jì)數(shù)器有４種工作方式，由Ｍ１Ｍ０進(jìn)行設(shè)置。ＳＴＣ１５系列單片機(jī)的方式０與傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)不同，為１６位自動(dòng)重裝定時(shí)／計(jì)數(shù)器，其他方式與傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)相同，具體功能見(jiàn)表４.２。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器４.２.２工作方式寄存器工作方式寄存器（ＴＭＯＤ）（８９Ｈ）用于設(shè)置定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式，低４位用于Ｔ０，高４位用于Ｔ１。其格式如下：

１）ＧＡＴＥ：門(mén)控位。ＧＡＴＥ＝０時(shí)，若軟件使ＴＣＯＮ中的ＴＲ０或ＴＲ１設(shè)置為“１”，則啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作；ＧＡＴＥ＝１時(shí)，當(dāng)軟件使ＴＲ０或ＴＲ１設(shè)置為“１”，同時(shí)外部中斷引腳ＩＮＴ０或ＩＮＴ１也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)條件，加上了ＩＮＴ０或ＩＮＴ１引腳為高電平這一條件。

２）Ｃ／Ｔ：定時(shí)／計(jì)數(shù)模式選擇位。Ｃ/T=０為定時(shí)模式，Ｃ/T=１為計(jì)數(shù)模式。

３）Ｍ１Ｍ０：工作方式設(shè)置位。定時(shí)／計(jì)數(shù)器有４種工作方式，由Ｍ１Ｍ０進(jìn)行設(shè)置。由于ＴＭＯＤ不能進(jìn)行位尋址，因此只能用字節(jié)指令設(shè)置定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式。ＣＰＵ復(fù)位時(shí)ＴＭＯＤ所有位清“０”，工作在非門(mén)控定時(shí)器方式０狀態(tài)。ＳＴＣ１５系列單片機(jī)的方式０與傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)不同，為１６位自動(dòng)重裝定時(shí)／計(jì)數(shù)器，其他方式與傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)相同，具體功能見(jiàn)表４.２。４.2.３輔助寄存器ＡＵＸＲ

ＳＴＣ１５系列單片機(jī)是１Ｔ的８０５１單片機(jī)，為兼容傳統(tǒng)８０５１單片機(jī)，定時(shí)器０、定時(shí)器１和定時(shí)器２復(fù)位后是傳統(tǒng)８０５１的速度，即１２分頻，這是為了兼容傳統(tǒng)８０５１單片機(jī)。但也可不進(jìn)行１２分頻，通過(guò)設(shè)置新增加的特殊功能寄存器ＡＵＸＲ，將Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２設(shè)置為１Ｔ。ＡＵＸＲ格式如下：Ｔ０ｘ１２：定時(shí)器０速度控制位。取值０時(shí)定時(shí)器０是傳統(tǒng)8051速度，即12分頻；取值１時(shí)定時(shí)器０的速度是傳統(tǒng)8051的１２倍，不分頻。Ｔ１ｘ１２：定時(shí)器１速度控制位。取值０時(shí)定時(shí)器１是傳統(tǒng)8051速度，即12分頻；取值１時(shí)定時(shí)器１的速度是傳統(tǒng)8051的１２倍，不分頻。ＵＡＲＴ＿Ｍ０ｘ６：串行口１模式０的通信速度設(shè)置位。取值０時(shí)串行口１模式０的速度是傳統(tǒng)8051單片機(jī)串口的速度，即１２分頻；取值１時(shí)串行口１模式０的速度是傳統(tǒng)８０５１單片機(jī)串行口速度的６倍，２分頻。Ｔ２Ｒ：定時(shí)器２允許控制位。取值０時(shí)不允許定時(shí)器２運(yùn)行；取值１時(shí)允許定時(shí)器２運(yùn)行。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器Ｔ２＿Ｃ/Ｔ：控制定時(shí)器2用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。取值０時(shí)用作定時(shí)器（對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)）；取值1時(shí)用作計(jì)數(shù)器（對(duì)引腳Ｔ２/Ｐ3.1的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)）。Ｔ２ｘ１２：定時(shí)器2速度控制位。取值0時(shí)定時(shí)器2是傳統(tǒng)8051速度，即12分頻；取值1時(shí)定時(shí)器2的速度是傳統(tǒng)8051的12倍，不分頻。如果串行口1或串行口2用T2作為波特率發(fā)生器，則由Ｔ２ｘ１２決定串行口１或串行口２是１２Ｔ還是１Ｔ。ＥＸＴＲＡＭ：內(nèi)部／外部ＲＡＭ存取控制位。取值0時(shí)允許使用邏輯上在片外、物理上在片內(nèi)的擴(kuò)展ＲＡＭ；取值1時(shí)，禁止使用邏輯上在片外、物理上在片內(nèi)的擴(kuò)展ＲＡＭ。Ｓ１ＳＴ２：串行口1（ＵＡＲＴ１）選擇定時(shí)器2作波特率發(fā)生器的控制位。取值0時(shí)選擇定時(shí)器１作為串行口１（ＵＡＲＴ１）的波特率發(fā)生器；取值１時(shí)選擇定時(shí)器２作為串行口１（ＵＡＲＴ１）的波特率發(fā)生器，此時(shí)定時(shí)器１得到釋放，可以作為獨(dú)立定時(shí)器使用。Ｔ０ＣＬＫＯ／Ｐ3.５、Ｔ１ＣＬＫＯ／Ｐ３.４和Ｔ２ＣＬＫＯ／Ｐ３.０的時(shí)鐘輸出控制由ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ（ＡＵＸＲ２）寄存器的Ｔ０ＣＬＫＯ位、Ｔ１ＣＬＫＯ位和Ｔ２ＣＬＫＯ位控制。Ｔ０ＣＬＫＯ的輸出時(shí)鐘頻率由定時(shí)器０控制，Ｔ１ＣＬＫＯ的輸出時(shí)鐘頻率由定時(shí)器１控制，相應(yīng)的定時(shí)器需要工作在定時(shí)器的模式０（１６位自動(dòng)重裝載模式）或模式２（８位自動(dòng)重裝載模式），不允許相應(yīng)的定時(shí)器中斷，免得ＣＰＵ反復(fù)進(jìn)中斷。Ｔ２ＣＬＫＯ的輸出時(shí)鐘頻率由定時(shí)器２控制，同樣不允許相應(yīng)的定時(shí)器中斷，免得ＣＰＵ反復(fù)進(jìn)中斷。定時(shí)器２的工作模式固定為模式０（１６位自動(dòng)重項(xiàng)目４數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)１１７裝載模式），在此模式下定時(shí)器２可用作可編程時(shí)鐘輸出。ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ（ＡＵＸＲ２）格式如下：Ｔ０ＣＬＫＯ：是否允許將Ｐ３.５/Ｔ１引腳配置為定時(shí)器０（Ｔ０）的時(shí)鐘輸出T0CLKO１允許將Ｐ3.5/T1引腳配置為定時(shí)器０（Ｔ０）的時(shí)鐘輸出T0CLKO；０不允許將Ｐ3.5/T1引腳配置為定時(shí)器０（Ｔ０）的時(shí)鐘輸出T0CLKO.Ｔ１ＣＬＫＯ：是否允許將Ｐ３.４/Ｔ０引腳配置為定時(shí)器１（Ｔ１）的時(shí)鐘輸出T1CLKO１允許將P3.4/T0引腳配置為定時(shí)器１（Ｔ１）的時(shí)鐘輸出T1CLKO；０不允許將

P3.4/T0引腳配置為定時(shí)器１（Ｔ１）的時(shí)鐘輸出T1CLKO。Ｔ２ＣＬＫＯ：是否允許將Ｐ３.０引腳配置為定時(shí)器２（Ｔ２）的時(shí)鐘輸出Ｔ２ＣＬＫＯ。１允許將Ｐ3.0引腳配置為定時(shí)器２的時(shí)鐘輸出T2CLKO；０不允許將Ｐ3.0引腳配置為定時(shí)器２的時(shí)鐘輸出T2CLKO４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器４.2.５定時(shí)器Ｔ０和Ｔ１的中斷控制寄存器：ＩＥ和ＩＰ

1.中斷允許寄存器ＩＥ

ＣＰＵ對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開(kāi)放和屏蔽是由中斷允許寄存器（ＩＥ)（Ａ８Ｈ）控制的.ＩＥ的狀態(tài)可通過(guò)程序由軟件設(shè)定。某位設(shè)定為“１”，相應(yīng)的中斷源

中斷允許；某位設(shè)定為“０”,相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。ＣＰＵ復(fù)位時(shí)，ＩＥ各位清“０”,禁止所有中斷。IＥ各位的定義如下（標(biāo)注STC15系列表示傳統(tǒng)51沒(méi)有相應(yīng)功能）：ＥＴ０：定時(shí)／計(jì)數(shù)器（Ｔ０）中斷允許位。ＥＴ１：定時(shí)／計(jì)數(shù)器（Ｔ１）中斷允許位。ＥＡ：CPU中斷總允許位。２.中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰＭＣＳ－５１單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，因此可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（ＩＰ）（Ｂ８Ｈ）中的相應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的。ＩＰ的狀態(tài)由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為“１”，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級(jí)中斷；某位設(shè)定為“０”，則相應(yīng)的１１８單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目式教程———基于Ｃ５１＋Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真中斷源為低優(yōu)先級(jí)中斷。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，IP各位清“０”,各中斷源同為低優(yōu)先級(jí)中斷。ＩP各位的定義如下（標(biāo)注ＳＴＣ１５系列表示傳統(tǒng)５１沒(méi)有相應(yīng)功能）：ＰＴ０：定時(shí)／計(jì)數(shù)器（Ｔ０）中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。ＰＴ１：定時(shí)／計(jì)數(shù)器（Ｔ１）中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。注意：當(dāng)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０工作在模式３（不可屏蔽中斷的１６位自動(dòng)重裝載模式）時(shí)，不需要設(shè)置ＥＡ＝１，只需設(shè)置ＥＴ０＝１就能打開(kāi)Ｔ０的中斷，此模式下的Ｔ０中斷與總中斷使能位ＥＡ無(wú)關(guān)。一旦此模式下的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷被打開(kāi)后，該定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷優(yōu)先級(jí)就是最高的，它不能被其他任何中斷所打斷（不管是比定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷優(yōu)先級(jí)低的中斷還是比其優(yōu)先級(jí)高的中斷，都不能打斷此時(shí)的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷），而且該中斷打開(kāi)后既不受ＥＡ／ＩＥ７控制也不再受ＥＴ０控制，即清零ＥＡ或ＥＴ０都不能關(guān)閉此中斷。４.２定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器４.３定時(shí)／計(jì)數(shù)器０的工作模式ＳＴＣ１５單片機(jī)和傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０有４種工作方式（方式０、１、２、３），Ｔ１有３種工作方式（方式０、１、２），此外Ｔ１還可作為串行通信接口的波特率發(fā)生器，若錯(cuò)將Ｔ１設(shè)置為方式３，則Ｔ１將停止工作。下面以定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０為例進(jìn)行介紹。１.方式０當(dāng)ＴＭＯＤ的Ｍ１Ｍ０為“００”時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作于方式０，傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)方式０為１３位計(jì)數(shù)器，由ＴＬ０的低５位（高３位未用）和ＴＨ０的８位組成。１３位定時(shí)／計(jì)數(shù)器是為了與Ｉｎｔｅｌ公司早期的產(chǎn)品ＭＣＳ－４８系列兼容，該系列已過(guò)時(shí)，且計(jì)數(shù)初值裝入易出錯(cuò)，所以在實(shí)際應(yīng)用已不再使用。４.３定時(shí)／計(jì)數(shù)器０的工作模式ＳＴＣ１５系列單片機(jī)對(duì)傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，模式０下定時(shí)器／計(jì)數(shù)器作為可自動(dòng)重裝載的１６位計(jì)數(shù)器，具體結(jié)構(gòu)圖如圖４.２所示。

４.３定時(shí)／計(jì)數(shù)器０的工作模式

定時(shí)器０有兩個(gè)隱藏的寄存器ＲＬ＿ＴＨ０和ＲＬ＿ＴＬ０。ＲＬ＿ＴＨ０與ＴＨ０共用同一個(gè)地址，ＲＬ＿ＴＬ０與ＴＬ０共用同一個(gè)地址。當(dāng)ＴＲ０＝０即定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０被禁止工作時(shí)，對(duì)ＴＬ０寫(xiě)入的內(nèi)容會(huì)同時(shí)寫(xiě)入ＲＬ＿ＴＬ０，對(duì)ＴＨ０寫(xiě)入的內(nèi)容也會(huì)同時(shí)寫(xiě)入ＲＬ＿ＴＨ０。當(dāng)ＴＲ０＝１即定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０被允許工作時(shí)，對(duì)ＴＬ０寫(xiě)入內(nèi)容，實(shí)際上不是寫(xiě)入當(dāng)前寄存器ＴＬ０中，而是寫(xiě)入隱藏的寄存器ＲＬ＿ＴＬ０中；對(duì)ＴＨ０寫(xiě)入內(nèi)容，實(shí)際上也不是寫(xiě)入當(dāng)前寄存器ＴＨ０中，而是寫(xiě)入隱藏的寄存器ＲＬ＿ＴＨ０。這樣可以巧妙地實(shí)現(xiàn)１６位重裝載定時(shí)器。當(dāng)讀ＴＨ０和ＴＬ０的內(nèi)容時(shí)，所讀的內(nèi)容就是ＴＨ０和ＴＬ０的內(nèi)容，而不是ＲＬ＿ＴＨ０和ＲＬ＿ＴＬ０的內(nèi)容。當(dāng)定時(shí)器０工作在模式０（ＴＭＯＤ［１∶０］／［Ｍ１，Ｍ０］＝００Ｂ）時(shí)，［ＴＬ０，ＴＨ０］的溢出不僅置位ＴＦ０，而且會(huì)自動(dòng)將［ＲＬ＿ＴＬ０，ＲＬ＿ＴＨ０］的內(nèi)容重新裝入［ＴＬ０，ＴＨ０］。當(dāng)Ｔ０ＣＬＫＯ／ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ０＝１時(shí)，Ｐ３５／Ｔ１引腳配置為定時(shí)器０的時(shí)鐘輸出Ｔ０ＣＬＫＯ。輸出時(shí)鐘頻率＝Ｔ０溢出率／２。如果Ｃ／Ｔ＝０，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器Ｔ０對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，則：Ｔ０工作在１Ｔ模式（ＡＵＸＲ７／Ｔ０ｘ１２＝１）時(shí)的輸出時(shí)鐘頻率＝（ＳＹＳｃｌｋ）／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２；Ｔ０工作在１２Ｔ模式（ＡＵＸＲ７／Ｔ０ｘ１２＝０）時(shí)的輸出時(shí)鐘頻率＝（ＳＹＳｃｌｋ）／１２／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２。如果Ｃ／Ｔ＝１，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器Ｔ０是對(duì)外部脈沖輸入（Ｐ３４／Ｔ０）計(jì)數(shù)，則輸出時(shí)鐘頻率＝（Ｔ０＿Ｐｉｎ＿ＣＬＫ）／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２４.３定時(shí)／計(jì)數(shù)器０的工作模式２.方式１ＳＴＣ１５系列單片機(jī)和傳統(tǒng)５１單片機(jī)在方式１上功能基本相同，ＳＴＣ１５系列單片機(jī)相比傳統(tǒng)５１單片機(jī)主要是對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘,增加了1T模式。當(dāng)ＴＭＯＤ的Ｍ１Ｍ０為“０１時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作于方式１，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.３所示。４.３定時(shí)／計(jì)數(shù)器０的工作模式

３.方式２當(dāng)Ｍ１Ｍ０為“１０”時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器工作于方式２，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖４.４所示（ＳＴＣ１５系列單片機(jī)和傳統(tǒng)５１單片機(jī)在方式２上功能基本相同，ＳＴＣ１５系列單片機(jī)相比傳統(tǒng)５１單片機(jī)主要是對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘，增加了１Ｔ模式，同時(shí)增加了Ｔ０ＣＬＫＯ輸出）。

４.方式３本書(shū)講解ＳＴＣ１５系列單片機(jī)的方式３，傳統(tǒng)５１單片機(jī)定時(shí)器０的方式３，請(qǐng)參考相關(guān)書(shū)籍。對(duì)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器１，在方式３時(shí)，定時(shí)器１停止計(jì)數(shù)，效果與將ＴＲ１設(shè)置為０相同。對(duì)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０，其工作方式３與工作方式０是一樣的（圖４.５是定時(shí)器方式３的原理圖，與方式０是一樣的）。唯一不同的是：當(dāng)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０工作在方式３時(shí)，只需允許ＥＴ０／ＩＥ.１（定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷允許位），不需要允許ＥＡ／ＩＥ.７（總中斷使能位），就能打開(kāi)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０的中斷，此方式下的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷與總中斷使能位ＥＡ無(wú)關(guān)；一旦工作在方式３下的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器０中斷被打開(kāi)（ＥＴ０＝１），那么該中斷是不可屏蔽的，其優(yōu)先級(jí)是最高的，即該中斷不能被任何中斷所打斷，而且該中斷打開(kāi)后既不受ＥＡ／ＩＥ.７控制也不再受ＥＴ０控制，當(dāng)ＥＡ＝０或ＥＴ０＝０時(shí)都不能屏蔽此中斷。故將此方式稱(chēng)為不可屏蔽中斷的１６位自動(dòng)重裝載模式，該方式可用于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的節(jié)拍定時(shí)器。４.4應(yīng)用定時(shí)／計(jì)數(shù)器輸出方波和矩形波ＭＣＳ－５１單片機(jī)的定時(shí)／計(jì)數(shù)器可以用于較精確的延時(shí)和計(jì)數(shù)，對(duì)于延時(shí)的應(yīng)用，可遵循以下幾個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)。１）確定延時(shí)時(shí)間。２）定時(shí)／計(jì)數(shù)器初始化。定時(shí)／計(jì)數(shù)器初始化主要包括：１）確定定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式。

２）計(jì)算定時(shí)／計(jì)數(shù)器的初值。

３）在主程序中進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)，包括定時(shí)／計(jì)數(shù)器的初始化和中斷初始化，即對(duì)ＴＨ０、ＴＬ０或ＴＨ１、ＴＬ１，ＴＭＯＤ、ＴＣＯＮ、ＩＰ、ＩＥ賦值。

４）中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)。下面以輸出方波和矩形波為例具體講解定時(shí)／計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。４.４應(yīng)用定時(shí)／計(jì)數(shù)器輸出方波和矩形波

在實(shí)際應(yīng)用中，需要產(chǎn)生一定頻率的波形，在本書(shū)中，方波指占空比為５０％的波形，矩形波指占空比可變的波形，本節(jié)主要講解方波的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于方波的實(shí)現(xiàn)，ＳＴＣ１５系列單片機(jī)可以使用兩種方法實(shí)現(xiàn)。方法１是使用定時(shí)／計(jì)數(shù)器方式０或方式２的可編程分頻輸出實(shí)現(xiàn)，但該方法輸出引腳固定，不適用傳統(tǒng)的ＭＣＳ－５１單片機(jī)；方法２是應(yīng)用定時(shí)／計(jì)數(shù)器的延時(shí)實(shí)現(xiàn)，輸出引腳適用于所有Ｉ／Ｏ引腳，也適用傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)。１.可編程分頻輸出生成的方波

對(duì)于可編程分頻輸出生成的方波，本書(shū)以定時(shí)／計(jì)數(shù)器０方式０為例，講解相關(guān)應(yīng)用方法，其他定時(shí)器（如Ｔ１～Ｔ４）的使用方法，可參考相關(guān)書(shū)籍。

定時(shí)／計(jì)數(shù)器０方式０可編程分頻輸出方波的頻率：

１Ｔ模式，輸出時(shí)鐘頻率＝（ＳＹＳｃｌｋ）／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２；

１２Ｔ模式，輸出時(shí)鐘頻率＝（ＳＹＳｃｌｋ）／１２／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２。

圖４.６為輸出方波的圖形，周期為Ｔ，每延時(shí)２／Ｔ時(shí)間輸出翻轉(zhuǎn)，方波的

圖４.６周期為Ｔ的方波周期Ｔ／２＝（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）?機(jī)器周期；

輸出頻率ｆ?２＝１／（（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）?機(jī)器周期）；

１Ｔ模式，ｆ＝（ＳＹＳｃｌｋ）／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２；

１２Ｔ模式，ｆ＝（ＳＹＳｃｌｋ）／１２／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２。

由于定時(shí)／計(jì)數(shù)器是１６位計(jì)數(shù)器，因此對(duì)于１Ｔ模式，輸出頻率范圍為ＳＹＳｃｌｋ／（６５５３６?２）～ＳＹＳｃｌｋ／２；對(duì)于１２Ｔ模式，輸出頻率范圍為ＳＹＳｃｌｋ／（６５５３６?２４）～ＳＹＳｃｌｋ／２４?！纠?１】產(chǎn)生一個(gè)５０Ｈｚ的方波，此方波由Ｐ３.５引腳輸出，晶振頻率為１２ＭＨｚ，１２Ｔ模式。解題思路：輸出引腳Ｐ３.５為可編程分頻輸出引腳，方波頻率ｆ＝５０Ｈｚ，在輸出頻率范圍之內(nèi)，因此可以用可編程分頻輸出實(shí)現(xiàn)。編程步驟如下：（１）確定定時(shí)器初值：ｆ＝（ＳＹＳｃｌｋ）／１２／（６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］）／２，ｆ＝５０Ｈｚ，ＳＹＳｃｌｋ＝１２ＭＨｚ６５５３６－［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］＝５０００００／５０［ＲＬ＿ＴＨ０，ＲＬ＿ＴＬ０］＝６５５３６－１００００；在Ｃ語(yǔ)言編程中，ＴＬ０為低８位，ＴＬ０＝６５５３６－１００００；ＴＨ０為高８位，ＴＨ０＝（６５５３６－１００００）＞＞８；（２）求Ｔ０的方式控制字ＴＭＯＤ：ＧＡＴＥ＝０，Ｃ／Ｔ＝０，Ｍ１Ｍ０＝００，可取方式控制字為ＴＭＯＤ＝００Ｈ，即Ｔ０的方式０。（３）１２Ｔ模式為默認(rèn)模式（上電復(fù)位后的模式），可以不用設(shè)置。（４）ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ（ＡＵＸＲ２）寄存器設(shè)置。對(duì)于可編程分頻輸出，需要設(shè)置ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ（ＡＵＸＲ２）寄存器的Ｄ０為１，由于ＩＮＴ＿ＣＬ?ＫＯ（ＡＵＸＲ２）寄存器不能位尋址，只能對(duì)字節(jié)賦值。方法１：直接對(duì)寄存器賦值，即ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ＝０ｘ１；但這種方法影響其他位的設(shè)置，因此需要對(duì)所有位都設(shè)置后統(tǒng)一賦值；方法２：使用與、和、或設(shè)置的方法，對(duì)某一位賦值，如果對(duì)ｎ位置１，則ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ｜＝（１＜＜ｎ）；如果對(duì)ｎ位清０，則ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ＆＝?。ǎ保迹迹睿槐竟?jié)中使用方法２實(shí)現(xiàn)，ＩＮＴ＿ＣＬＫＯ｜＝（１＜＜０）；（５）啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。ＴR０＝１；具體程序如下:２.延時(shí)實(shí)現(xiàn)方波使用延時(shí)實(shí)現(xiàn)方波，根據(jù)圖４.７，方波的周期為Ｔ，每延時(shí)２／Ｔ時(shí)間輸出翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)周期為Ｔ的方波。該方法同時(shí)適合傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)。為了兼容傳統(tǒng)ＭＣＳ－５１單片機(jī)，實(shí)例使用定時(shí)／計(jì)數(shù)器０的方式１來(lái)實(shí)現(xiàn)，即１２Ｔ模式（注：如果采用ＳＴＣ１５系列單片機(jī)，推薦使用方式０實(shí)現(xiàn)）。在實(shí)際應(yīng)用中，中斷方式相較于查詢(xún)方式有更高的效率，因此采用中斷方式實(shí)現(xiàn)延時(shí)?！纠?２】產(chǎn)生一個(gè)１００Ｈｚ的方波（使用定時(shí)／計(jì)數(shù)器０方式１），此方波由Ｐ１.０引腳輸出，晶振頻率為１２ＭＨｚ。解題思路：方波頻率ｆ＝１００Ｈｚ，周期Ｔ＝１／１００ｓ＝０.０１ｓ，如果讓定時(shí)器計(jì)滿(mǎn)０.００５ｓ，Ｐ１.０輸出“０”，再計(jì)滿(mǎn)０.００５ｓ，Ｐ１.０輸出“１”，就能滿(mǎn)足要求，此題轉(zhuǎn)化為由定時(shí)器產(chǎn)生０.００５ｓ定時(shí)的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)方法如下：（１）查詢(xún)方式：通過(guò)查詢(xún)Ｔ０的溢出標(biāo)志ＴＦ０是否為“１”，判斷定時(shí)時(shí)間是否已到。當(dāng)ＴＦ＝１時(shí)，定時(shí)時(shí)間已到，對(duì)Ｐ1.０取反操作。其缺點(diǎn)是，ＣＰＵ一直忙于查詢(xún)工作，占用了ＣＰＵ的有效時(shí)間。（２）中斷方式：ＣＰＵ正常執(zhí)行主程序，一旦定時(shí)時(shí)間到，ＴＦ０＝１向ＣＰＵ申請(qǐng)中斷，ＣＰＵ響應(yīng)了Ｔ０的中斷，就執(zhí)行中斷程序，在中斷程序里對(duì)Ｐ１.０進(jìn)行取反操作。

（2）中斷方式：思考：由于計(jì)數(shù)器是１６位，延時(shí)時(shí)間有一定限制，如對(duì)于１２ＭＨｚ時(shí)鐘，在１2Ｔ模式下，最大延時(shí)時(shí)間為６５.５３６ｍｓ，那如果需要延時(shí)時(shí)間超過(guò)６５.５３６ｍｓ，程序需要怎樣實(shí)現(xiàn)？思考：由于計(jì)數(shù)器是１６位，延時(shí)時(shí)間有一定限制，如對(duì)于１２ＭＨｚ時(shí)鐘，在１2Ｔ模式下，最大延時(shí)時(shí)間為６５.５３６ｍｓ，那如果需要延時(shí)時(shí)間超過(guò)６５.５３６ｍｓ，程序需要怎樣實(shí)現(xiàn)？４.4.２應(yīng)用定時(shí)／計(jì)數(shù)器輸出矩形波矩形波是占空比可變的波形，方波是特殊的矩形波，即占空比為５０％的矩形波。對(duì)于矩形波，可以應(yīng)用計(jì)算值和比較值相比較的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)可參考圖４.７。在圖４.７中，計(jì)數(shù)值和比較值相比較，當(dāng)計(jì)數(shù)值小于比較值時(shí)，輸出為０，大于或等于比較值時(shí)，輸出為１（相反也可以）。最大計(jì)數(shù)值ＣＮＴ?Ｔ決定了矩形波的頻率，比較值／計(jì)數(shù)值為矩形波的占空比，其中Ｔ為計(jì)一次數(shù)的時(shí)間，可以使用定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)，ＣＮＴ決定了占空比的精度。由于計(jì)數(shù)和比較需要在定時(shí)器中斷中實(shí)現(xiàn)，因此Ｔ最好至少要大于３０個(gè)機(jī)器周期。【例４.３】利用定時(shí)／計(jì)數(shù)器（Ｔ０）的方式１，產(chǎn)生一個(gè)５０Ｈｚ的矩形波，由Ｐ２.０引腳輸出，１２Ｔ模式，占空比２０％，占空比精度到１％，晶振頻率為１２ＭＨｚ。解題思路：由于占空比精度到１％，最大計(jì)數(shù)值ＣＮＴ＝１００，矩形波頻率ｆ＝５０Ｈｚ，周期Ｔ＝１／５０ｓ＝０.０２ｓ，Ｔ＝１００?ｔ延時(shí)，ｔ延時(shí)＝０.０２／１００ｍｓ＝０.２ｍｓ。程序定時(shí)器中斷延時(shí)時(shí)間０.２ｍｓ，進(jìn)一次中斷，計(jì)數(shù)器加１，Ｐ２.０口初值為０，當(dāng)計(jì)數(shù)值＝比較值時(shí)，Ｐ２.０輸出為１，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于最大計(jì)數(shù)值時(shí)，Ｐ２.０輸出為０。

４.５ＬＥＤ數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤(pán)和顯示器是很關(guān)鍵的部件，是構(gòu)成人機(jī)對(duì)話(huà)的一種基本設(shè)備。鍵盤(pán)能向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令，是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。顯示器則顯示控制過(guò)程或結(jié)果。本節(jié)講述顯示器的工作原理、ＬＥＤ顯示器的編碼顯示原理以及它們與單片機(jī)的接口技術(shù)。４.5.１顯示器及其接口顯示器是計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備，它把運(yùn)算結(jié)果、程序清單等以字符的形式顯示出來(lái)，以供用戶(hù)查閱。目前常用的顯示器有數(shù)碼管顯示器（ＬＥＤ顯示器）、液晶顯示器（ＬＣＤ顯示器）等。下面詳細(xì)介紹ＬＥＤ顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理:４.５ＬＥＤ數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)ＬＥＤ顯示器的結(jié)構(gòu)如圖４.８ａ所示，由８?jìng)€(gè)發(fā)光二極管按“日”字形排列，其中７個(gè)發(fā)光二極管組成“日”字形的筆畫(huà)段，另一個(gè)發(fā)光二極管為圓點(diǎn)形狀，安裝在顯示器的右下角作為小數(shù)點(diǎn)使用，分別控制各筆畫(huà)段的ＬＥＤ，使其中的某些發(fā)亮，從而可以顯示出０～９的阿拉伯?dāng)?shù)字符號(hào)以及其他能由這些筆畫(huà)段構(gòu)成的各種字符。ＬＥＤ顯示器根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同分為兩種，一種是把所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起，稱(chēng)為共陽(yáng)極數(shù)碼管，如圖4.８ｂ所示；另一種是８?jìng)€(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起，稱(chēng)為共陰極數(shù)碼管，如圖４.８所示。當(dāng)某一二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的字段發(fā)亮。這樣，若干個(gè)二極管導(dǎo)通，就構(gòu)成了一個(gè)字符。在共陰極數(shù)碼管中，導(dǎo)通的二極管用“１”表示，其余的用“０”表示。這些“１”“０”數(shù)符按一定的順序排列，就組成了所要顯示字符的顯示代碼。例如，對(duì)于共陰極數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，陽(yáng)極排列順序?yàn)椋?、ｇ、ｆ、ｅ、ｄ、ｃ、ｂ、ａ。這樣，字符１的顯示代碼為０００００１１０，字符Ｆ的顯示代碼為０１１１０００１，用十六進(jìn)制表示分別為０６Ｈ和７１Ｈ。若要顯示某一個(gè)字符，就在二極管的陽(yáng)極按顯示代碼加高電平，陰極加低電平即可。顯示七段碼表見(jiàn)表4.

3。

從前面的學(xué)習(xí)知道，單片機(jī)的Ｐ０～Ｐ３口具有輸入數(shù)據(jù)可以緩沖和輸出數(shù)據(jù)可以鎖存的功能，并且有一定的帶負(fù)載能力。但一般Ｉ／Ｏ接口芯片的驅(qū)動(dòng)能力是很有限的。在ＬＥＤ顯示接口電路中，若輸出口所能提供的驅(qū)動(dòng)電流或吸收電流不能滿(mǎn)足要求時(shí)，就需要增加ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)電路，特別是多段ＬＥＤ顯示器更是如此。有兩種形式的驅(qū)動(dòng)電路：低電平有效驅(qū)動(dòng)電路和高電平有效驅(qū)動(dòng)電路。在低電平有效驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通而使集電極處于低電平時(shí)，ＬＥＤ被正向?qū)ǘl(fā)光，驅(qū)動(dòng)電路吸收ＬＥＤ工作電流。在高電平有效驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)管截止而使集電極處于高電平時(shí)，ＬＥＤ導(dǎo)通而發(fā)光，驅(qū)動(dòng)電路為ＬＥＤ提供工作電流。驅(qū)動(dòng)電路中的Ｒ為限流電阻，通常取數(shù)百歐。限流電阻Ｒ的計(jì)算公式如下：Ｒ＝(????????????)/??_??式中，??_??為輸入信號(hào)電平；??_??為輸入端發(fā)光二極管的電壓降，通常是１.２～２.５Ｖ；??_????為驅(qū)動(dòng)器的電壓降，通常是０.１～０.５Ｖ；??_??為發(fā)光二極管的工作電流，通常是２～１０ｍＡ。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，ＬＥＤ顯示器的顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)掃描顯示法。

４.５.２數(shù)碼管的靜態(tài)顯示所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器各筆畫(huà)段都要獨(dú)占具有鎖存功能的輸出口線(xiàn)，ＣＰＵ把要顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器顯示所需的數(shù)字或符號(hào)，此后，即使ＣＰＵ不再去訪問(wèn)它，因?yàn)楦鞴P畫(huà)段接口具有鎖存功能，顯示的內(nèi)容也不會(huì)消失。靜態(tài)顯示法的優(yōu)點(diǎn)是顯示程序十分簡(jiǎn)單，顯示亮度大，由于ＣＰＵ不必經(jīng)常掃描顯示器，因此節(jié)約了ＣＰＵ的工作時(shí)間。但靜態(tài)顯示也有其缺點(diǎn)，主要是占用的Ｉ／Ｏ接口線(xiàn)較多，硬件成本較高。所以靜態(tài)顯示法常用在顯示器數(shù)目較少的應(yīng)用系統(tǒng)中。ＬＥＤ采用靜態(tài)顯示與單片機(jī)接口時(shí)，共陰極或共陽(yáng)極點(diǎn)連接在一起接地或接高電平。

每個(gè)顯示位的段選線(xiàn)與一個(gè)８位并行口線(xiàn)對(duì)應(yīng)相連，只要在顯示位上的段選線(xiàn)上保持段碼電平不變，則該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。這里的８位并行口可以直接采用并行Ｉ／Ｏ接口芯片，也可以采用串入／并出的移位寄存器或者其他具有三態(tài)功能的鎖存器等。

考慮到若采用并行Ｉ／Ｏ接口，占用Ｉ／Ｏ資源較多，因此靜態(tài)顯示器接口中通常采用串行口，設(shè)置為方式０輸出方式，外接７４ＨＣ５９５移位寄存器，構(gòu)成顯示器接口電路。下面介紹采用ＢＣＤ／７段顯示譯碼驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成的靜態(tài)顯示接口電路，其特點(diǎn)是一個(gè)ＬＥＤ顯示器僅占４條Ｉ／Ｏ口線(xiàn)，當(dāng)一個(gè)并行Ｉ／Ｏ接口經(jīng)過(guò)該譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可以連接兩個(gè)ＬＥＤ顯示器。

常用的ＢＣＤ數(shù)碼顯示譯碼驅(qū)動(dòng)芯片有兩種類(lèi)型，一種是適用于共陽(yáng)極顯示器，如７４ＬＳ４７；另一種適用于共陰極顯示器，如７４ＬＳ４９。圖４.９是采用共陽(yáng)極顯示器的靜態(tài)顯示器接口電路。單片機(jī)輸出控制信號(hào)由Ｐ２.０和ＷＲ合成，當(dāng)二者同時(shí)為“０”時(shí)，或門(mén)輸出為０，將Ｐ０口數(shù)據(jù)鎖存到７４ＬＳ２７３中，口地址為ＦＥＦＦＨ。輸出線(xiàn)的低４位和高４位分別接ＢＣＤ／７段顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器７４ＬＳ４７。７４ＬＳ４７能使顯示器顯示出由Ｉ／Ｏ接口送來(lái)的ＢＣＤ碼數(shù)和某些符號(hào)。

具體顯示程序也非常簡(jiǎn)單，如欲在兩個(gè)顯示器上顯示兩位十進(jìn)制數(shù)３５，僅需將該數(shù)送往顯示口地址即可。

【例４.４】在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)４位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示“１、２、３、４”。程序?qū)崿F(xiàn)如下：

動(dòng)態(tài)掃描顯示法是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示方法之一。它是把所有顯示器的８?jìng)€(gè)筆畫(huà)段ａ～ｈ的各段同名端互相并接在一起，并把它們接到字段輸出接口上。為了防止各個(gè)顯示器同時(shí)顯示相同的數(shù)字，各個(gè)顯示器的公共端ＣＯＭ還要受控制信號(hào)控制，即把它們接到位輸出接口上。這樣，對(duì)于一組ＬＥＤ顯示器需要有兩組信號(hào)來(lái)控制，一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來(lái)控制顯示的字形，稱(chēng)為段碼；另一組是輸出接口輸出的控制信號(hào)，來(lái)選擇第幾位顯示器工作，稱(chēng)為位碼。在這兩組信號(hào)的控制下，可以一位一位地輪流點(diǎn)亮各個(gè)顯示器，顯示各自的數(shù)碼，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。

由于動(dòng)態(tài)掃描方法要求每個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間基本相同，每個(gè)數(shù)碼管顯示的內(nèi)容都是在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)，中斷服務(wù)程序主要由以下程序組成：１）計(jì)數(shù)器重賦初值（對(duì)于自動(dòng)重載方式，不需要）。２）在對(duì)應(yīng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。３）計(jì)數(shù)值＋１，當(dāng)計(jì)數(shù)值＝數(shù)碼管個(gè)數(shù)時(shí)，計(jì)算值回０。

４.５.４基于查表法動(dòng)態(tài)顯示實(shí)例本節(jié)通過(guò)實(shí)例講解數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描編程方法，實(shí)例具體要求如下：１）對(duì)４位數(shù)碼管（共陽(yáng)極）編程，實(shí)現(xiàn)從００００～９９９９十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每計(jì)一次數(shù)時(shí)間為１ｓ。２）４位數(shù)碼管與單片機(jī)的連接如圖４.１０所示，該圖用Ｐｒｏｔｅｕｓ軟件所畫(huà)，未考慮硬件的驅(qū)動(dòng)能力，未加限流電阻和驅(qū)動(dòng)元件，只用于驗(yàn)證程序功能正確性。

對(duì)４位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)從００００～９９９９十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，１ｓ延時(shí)和動(dòng)態(tài)掃描的延時(shí)都需要使用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，整個(gè)程序的實(shí)現(xiàn)框圖包括主程序框圖和中斷服務(wù)程序框圖。（１）主程序框圖計(jì)數(shù)器的主程序框圖如圖４.１１所示，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

１）定時(shí)器初始化，實(shí)現(xiàn)１ｍｓ的延時(shí)，使用定時(shí)／計(jì)數(shù)器０方式１實(shí)現(xiàn)。２）變量賦初值，計(jì)數(shù)變量清０，ｃｎｔ１ｍｓ表示１ｍｓ計(jì)數(shù)一次，ｃｎｔ是０～９９９９計(jì)數(shù)器變量，ｃｎｔｂｉｔ是表示數(shù)碼管個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)器，由于程序中使用４位數(shù)碼管，因此該變量實(shí)現(xiàn)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對(duì)應(yīng)４個(gè)數(shù)碼管。ｃｎｔ和ｃｎｔ１ｍｓ是ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔ類(lèi)型變量，ｃｎｔｂｉｔ為ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ類(lèi)型變量，三個(gè)變量可以定義時(shí)直接清０；顯示緩沖區(qū)賦初值，程序上電顯示００００。３）判斷計(jì)時(shí)是否到１ｓ，到１ｓ繼續(xù)執(zhí)行。４）ｃｎｔ１ｍｓ清０。５）ｃｎｔ計(jì)數(shù)器加１，并加到１００００時(shí)回０。６）?。悖睿舻膫€(gè)位、十位、百位和千位到顯示緩沖區(qū)，以便在中斷服務(wù)程序中顯示。

（２）中斷服務(wù)程序框圖４位數(shù)碼管計(jì)數(shù)器的中斷服務(wù)程序框圖如圖４.１２所示，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：１）重賦初值

（２）中斷服務(wù)程序框圖４位數(shù)碼管計(jì)數(shù)器的中斷服務(wù)程序框圖如圖４.１２所示，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：１）重賦初值２）在對(duì)應(yīng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值，不同的計(jì)數(shù)值，表示相應(yīng)的數(shù)碼管亮，并顯示相應(yīng)的數(shù)值，如ｃｎｔｂｉｔ＝０，表示第０個(gè)數(shù)碼管亮，顯示計(jì)數(shù)器的個(gè)位值，ｃｎｔｂｉｔ＝１，表示第１個(gè)數(shù)碼管亮，顯示計(jì)數(shù)器的十位值，以此類(lèi)推。程序?qū)崿F(xiàn)可以采用兩種方法。方法１：

使用ｓｗｉｔｃｈｃａｓｅ語(yǔ)句，根據(jù)不同的ｃｎｔｂｉｔ值，對(duì)相應(yīng)的數(shù)碼管賦值，這種方法由于代碼量較大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，不建議使用；方法２：采用查表法，設(shè)對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的位碼和段碼，直接賦值，這種方法代碼量小，運(yùn)行時(shí)間短，因此一般使用該方法實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)如下

３）四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，使用對(duì)４求余數(shù)，實(shí)現(xiàn)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（３）程序清單

程序代碼如下：

３）四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，使用對(duì)４求余數(shù)，實(shí)現(xiàn)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（３）程序清單

程序代碼如下：

３）四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，使用對(duì)４求余數(shù)，實(shí)現(xiàn)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（３）程序清單

程序代碼如下：

４.6數(shù)字電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)４.６.１項(xiàng)目功能描述設(shè)計(jì)數(shù)字電子時(shí)鐘，具有時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)顯示功能，以２４小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)，并用數(shù)碼管顯示，具體要求如下：１）用８?jìng)€(gè)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘，其中６個(gè)用于實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒顯示，２個(gè)數(shù)碼管顯示“－”。２）分鐘、秒為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)，小時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)。３）８?jìng)€(gè)數(shù)碼管用動(dòng)態(tài)掃描方式連接。４）單片機(jī)使用ＳＴＣ１５Ｗ４Ｋ３２Ｓ４芯片。５）用ＣＡＤ軟件（ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ）繪制硬件原理圖，并根據(jù)原理圖繪制Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真電路圖，并用Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真。

４.６.１項(xiàng)目功能描述設(shè)計(jì)數(shù)字電子時(shí)鐘，具有時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)顯示功能，以２４小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)，并用數(shù)碼管顯示，具體要求如下：１）用８?jìng)€(gè)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘，其中６個(gè)用于實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒顯示，２個(gè)數(shù)碼管顯示“－”。２）分鐘、秒為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)，小時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)。３）８?jìng)€(gè)數(shù)碼管用動(dòng)態(tài)掃描方式連接。４）單片機(jī)使用ＳＴＣ１５Ｗ４Ｋ３２Ｓ４芯片。５）用ＣＡＤ軟件（ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ）繪制硬件原理圖，并根據(jù)原理圖繪制Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真電路圖，并用Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真。

４.６.２項(xiàng)目硬件電路設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘的硬件由單片機(jī)電路、電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、數(shù)碼管顯示電路及數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路組成，具體框圖如圖４.１３所示。

４.數(shù)碼管顯示電驅(qū)動(dòng)電路由于傳統(tǒng)５１系列單片機(jī)的灌電流能力強(qiáng)，對(duì)數(shù)碼管的段選端一般為低電平有效，因此多位數(shù)碼管選擇共陽(yáng)極數(shù)碼管，由于點(diǎn)亮一位數(shù)碼管的電流較大，一般超過(guò)４０ｍＡ，需要加驅(qū)動(dòng)電路，采用ＰＮＰ晶體管驅(qū)動(dòng)，具體電路如圖４.１６所示。在Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真電路圖中，由于ＰＮＰ晶體管仿真有問(wèn)題，改用７４ＨＣ０４代替ＰＮＰ晶體管。

數(shù)字電子鐘的整體電路圖及仿真圖分別如圖４.１７和圖４.１８所示。

１）定時(shí)器初始化，實(shí)現(xiàn)１ｍｓ的延時(shí)，使用定時(shí)／計(jì)數(shù)器０方式１實(shí)現(xiàn)。２）變量賦初值，顯示賦初值，計(jì)數(shù)變量清０，ｃｎｔ１ｍｓ表示１ｍｓ一次計(jì)數(shù)，ｓｅｃ、ｍｉｎ、和ｈｏｕｒ分別表示秒、分鐘和小時(shí)計(jì)數(shù)器，ｃｎｔｂｉｔ是表示數(shù)碼管個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)器，由于程序中使用８位數(shù)碼管，因此該變