51單片機開發數字秒表實驗心得體會含仿真源碼等資料

ID:258755 · 發表于 2017-12-7 18:31

實驗用到8155作為51單片機的IO擴展外設有3*3矩陣鍵盤，和4位數碼管

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

系統方案：

硬件設計
電源電路
電源電路由電源插座，電源開關和電源指示燈組成，其輸出為VCC;

電源電路

單片機最小系統

89c51最小系統電路

單片機最小系統：由晶振電路，復位電路，電源電路構成；晶振電路：12MHz的晶振，兩個30Pf的瓷片電容連接而成；復位電路：10uf的電解電容，按鍵開關，1K的電阻連接而成。

8155擴展

8155擴展矩陣電路和數碼管

數碼管顯示驅動電路
4位共陰數碼管，由8位的段選端口和4位的位選端口，8位段選端口提供字母，數字，小數點的顯示，4位位選端口控制各個數碼管的點亮，其低電平有效，數碼管的額定工作電流為20mA，PA口的工作電壓為5V，所以保證數碼管的正常點亮必須接250歐姆的上拉電阻。

3*3矩陣按鍵電路
由三行三列的按鍵構成，主要功能的實現在于程序的編寫，本實驗中用到的行掃描程序，高三位輪流輸出低電平，低三位輸出高電平，檢測低三位的輸入電平的變化，如果有變化，則有按鍵按下，識別出具體的按鍵位置。

軟件設計
定時器0配置
8155的配置
8155的AD0~AD7提供8位地址，CE端口提供8155的IO端口的高8位地址低8位地址：0x00~0x04,分別為命令/狀態寄存器，PA口，PB口，PC口；IO/M端口提供8155的工作方式是IO擴展還是RAM擴展。PA口，PB口，PC口的輸入還是輸出由命令控制寄存器控制；高四位本實驗暫時沒有用到，所以低四位控制輸入輸出方式。

按鍵行掃描
矩陣鍵盤的6的端口，行端口接PB口的高三位，列端口接PB口的低三位，由于PB口的輸入輸出方式是分時進行的所以在行掃描過程中要更改8155的命令控制寄存器的內容，改變PB口的IO工作方式，具體為先設置PB口的工作方式為輸出方式，接著PB口高三位輪流輸出低電平，低三位輸出高電平，接著更改PB口的IO方式為輸入方式，檢測低三位的電平變化，從而檢測出具體按鍵的按下，分別進入功能函數中。

數碼管的顯示
數碼管由8位段選端口和4位位選端口，控制4位位選端口的先后點亮，同時點亮8位段選端口輸出其特定的數字，字母，小數點。由于人眼的視覺暫留效應大約為50ms,4位位選端口的先后點亮時間差小于50ms,所以人眼會觀察到連續的數字點亮。

電路焊接
仿真結果
電路調試
設計制作中的問題及解決方法

程序流程圖：

實驗心得體會：
本實驗我主要負責程序的編寫，首先通過數字秒表的實驗，掌握了對一個未知芯片的開發的步驟；本實驗中用到的8155芯片，通過查看資料掌握其IO擴展的使用方法，首先對8155的16位地址進行了解，高8位由CE端提供，低八位0x00~0x04,還有就是行掃描鍵盤程序的編寫，本實驗3*3矩陣鍵盤，所以為簡便高三位PB4~PB6控制行，PB0~PB2控制列,先讓高三位輪流輸出低電平：110 ，101，011，低三位輸出高電平；后檢測低三位的輸入電平高低，如果有低電平輸入則判斷有按鍵按下；各個按鍵的控制作用有：1開始記秒2停止3清零，4倒計時設置5倒計時時間設置的加6倒計時時間設置的減7啟動倒計時，每個按鍵的功能都有函數控制。再有就是定時中斷的使用，本實驗用到定時器0的模式1，定時時間為10ms;數碼管的編程方式，首先掌握0~F每個字母數字的真值表，4位共陰數碼管有8個段選端口和4個位選端口，8個段選端口控制輸出字母數字，位選端口控制那個數碼管亮，且位選端口低電平有效。本實驗用到的數碼管額定電流為20mA,端口輸出電壓5V，所以上拉電阻的大小為250歐姆。

其次，也懂得學習不僅僅是上課看書，也最重要的是實踐將課堂的知識轉化為真正的能力，也通過實驗學會設計一個硬件系統步驟，設計方案，設計硬件電路，設計程序調試和焊接，最終完成實驗；最為重要的是一個團隊工作，各自分工大大縮短開發時間。

單片機源程序如下:

#include<REG51.h>
#include<ABSACC.h>
#define COM8155 XBYTE[0X7F00]
#define PA8155 XBYTE[0X7F01]
#define PB8155 XBYTE[0X7F02]
#define PC8155 XBYTE[0X7F03]
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
//8051的內部ＲＡＭ的地址范圍為００００Ｈ～００ＦＦＨ
//A :0X7F01 B:0X7F02 C:0X7F03 定時器低字節 0404H 定時器高字節：0405H
//命令/狀態：0X7F00
uchar code DIG_CODE[10]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f
};
uchar code PCx[4] = {0xee,0xdd,0xbb,0x77};
sbit IO_M = P2^0;
sbit CE = P2^7;
uchar KeyValue=0;
uchar time1=0,time2=0;
uint msec = 0;
static uchar flag=0;
uint second=0;
uint CountDownSecond=0;
uchar c0,c1,c2,c3;
uchar KeyBoardScan();
void Delay10ms(uchar s);
void TimerConfig();
void digitronDisplay(uint second);
void Config_8155();
void operate(uchar KeyValue);
void Start();
void Stop();
void Pause();
void CountDown();
void SureStart();
void main(){
Config_8155();
while(1){
digitronDisplay(second);
operate(KeyBoardScan());
}
}
void Delay10ms(uchar s) //誤差 0us
{
unsigned char a,b;
for(s=1;s>0;s--)
for(b=38;b>0;b--)
for(a=130;a>0;a--);
}
void operate(uchar KeyValue){
switch(KeyValue){
case(1):Start();break;//開始
case(2):Stop();break;//清零
case(3):Pause();break;//暫停
case(4):CountDown();break;//倒計時
}
}
void Start(){
flag=1;
TimerConfig();
while(1){
digitronDisplay(second);
if(second==10000){
second=0;
}
digitronDisplay(second);
if(KeyBoardScan()!=1){
operate(KeyBoardScan());
}
}
}
void Stop(){
EA=0;//關總中斷
ET0=0;//關定時器0中斷
second = 0;
CountDownSecond=0;
while(1){
digitronDisplay(second);
operate(KeyBoardScan());
}
}
void Pause(){
ET0=0;//關定時器0中斷
while(1){
digitronDisplay(second);
operate(KeyBoardScan());
}
}
void CountDown(){ //設置倒計時時間
uint a=1;
while(1){
if(CountDownSecond<10000&&CountDownSecond>=0){ //顯示倒計時定時時間，如果倒計時時間超過范圍，倒計時定時時間為0
digitronDisplay(CountDownSecond);
}else{
CountDownSecond=0;
}
KeyValue = KeyBoardScan();//獲取鍵盤數字
switch(KeyValue){
case(7):{
CountDownSecond = CountDownSecond + a*100; //秒位加加
break;
}//定時間加
case(8):{
CountDownSecond = CountDownSecond - a*100;//秒位減減
break;
}//定時間減
case(9):SureStart();break;//啟動倒計時
}
}
}
void SureStart(){ //啟動倒計時
flag=2;
TimerConfig(); //配置定時中斷，中斷時間為10ms
while(1){
digitronDisplay(CountDownSecond);
if(KeyBoardScan()!=9){
operate(KeyBoardScan());
}
}
}
uchar KeyBoardScan(){ //行鍵盤掃描
uchar key;
uchar temp;
uchar i,j=0;
for(i=0;i<3;i++){
COM8155=0x0f; //pb輸出
if(i==0) PB8155 = 0xfe; //11111110
if(i==1) PB8155 = 0xfd;// 11111101
if(i==2) PB8155 = 0Xfb; //11111011
COM8155 = 0X0D; //pb輸入
temp=PB8155; //pb輸入讀取
temp=temp&0xf0;
if(temp!=0xf0){
Delay10ms(1);
temp = PB8155;
temp = temp&0xf0;
if(temp!=0xf0){
switch(temp){
case 0xe0:{
key = 7-i*3;
}
break;
case 0xd0:{
key = 8-i*3;
}
break;
case 0xb0:{
key = 9-i*3;
}
break;
}
}
return key;
}
}
return 10;
}
void Config_8155(){ //8155芯片的配置
CE = 0; //片選段，為8155的16位地址提供高8位地址 P2.0~P2.7:1
IO_M = 1; //作為I/O擴展
COM8155 = 0X0F; //A，B口做為輸出 C口作為輸入
}
void digitronDisplay(uint second){
uchar i=0;
uchar num[4];
num[3]=second/1000;
num[2]=second%1000/100;
num[1]=second%1000%100/10;
num[0]=second%1000%100%10;
PA8155=0xff;//消隱
for(i=0;i<4;i++){
switch(i){
case(3): PC8155=0x08;break;
case(2): PC8155=0x04;break;
case(1): PC8155=0x02;break;
case(0): PC8155=0x01;break;
}
if(i==2){
PA8155=~DIG_CODE[num[i]]&0x7f;
Delay10ms(1);
PA8155=0xff;//消隱
}else{
PA8155=~DIG_CODE[num[i]];
Delay10ms(1);
PA8155=0xff;//消隱
}
}
}
void TimerConfig(){
TMOD=0x01; //模式設置，00000001，可見采用的是定時器0，工作與模式1（M1=0，M0=1）。
TR0=1; //打開定時器
……………………
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ID:1 · 發表于 2017-12-8 01:07

好資料，51黑有你更精彩!!!

ID:219666 · 發表于 2017-12-10 15:34

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