2022年单片机应用系统设计实例2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第11章 单片机应用系统设计实例,A,11.1 单片机电子时钟的设计,B,11.2 多路数字电压表的设计,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（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/计数器中断服务程序中对时钟进行调整。,开始,显示单元清零,T0、T1设为16位计数模式,允许T0中断,调用显示子程序,进入功能程序,按下键否？,否,是,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。,开始,现场保护，重置初值,启动下一个50ms,50ms 计数器加1,秒单元加1，50ms计数器清0，秒写入秒个位和秒十位,50ms 计数器=20？,否,是,分单元加1，秒单元清0，分写入分个位和分十位,秒单元=60？,时单元加1，分单元清0，时写入时个位和时十位,分单元=60？,时单元清0,时单元=24？,中断返回,否,否,否,是,是,是,定时器/计数器T0中断服务程序,四按键处理模块,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。,；延时1ms子程序,DL1MS:MOV R6,#14H,;1,s,DL1:MOV R7,#19H,;1,s,DL2:DJNZ R7,DL2,;25次2,s=50s,DJNZ R6,DL1,;2,s,RET,;2,s,1,s+(,25次2,s+,3,s),20次,+2s=1063s,=1.063ms1ms,；延时20ms子程序,DL20MS:ACALL SCAN,ACALL SCAN,ACALL SCAN,RET,1T,1T,2T,2T,2T,；数码管显示程序,SCAN:MOV A,78H,;秒,MOV B,#0AH,DIV AB,;A-商，B-余数,MOV 71H,A,;秒十位,MOV 70H,B,;秒个位,MOV A,79H,;分,MOV B,#0AH,DIV AB,MOV 74H,A,MOV 73H,B,MOV A,7AH,;时,MOV B,#0AH,DIV AB,MOV 77H,A,MOV 76H,B,MOV 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,R5,MOV P2,A,MOV A,R1,MOV DPTR,#TAB,MOVC A,A+DPTR,;远程查表,MOV P0,A,;段选码,MOV A,R5,LCALL DL1MS,INC R1,MOV A,R5,RR A,MOV R5,A,DJNZ R6,SCAN,MOV P2,#0FFH,MOV P0,#0FFH,RET,TAB: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 PSW,CLR ET0,CLR TR0,MOV TL0,#0B0H,;T0定时50ms,MOV TH0,#3CH,SETB TR0,INC 7BH,;50ms定时到记数,MOV A,7BH,CJNE A,#14H,OUTT0,;计20次(即1s),MOV 7BH,#00,INC 78H,;秒加1,MOV A,78H,CJNE A,#3CH,OUTT0,;计60s,MOV 78H,#00,INC 79H,;分加1,MOV A,79H,CJNE A,#3CH,OUTT0,;不等跳,计60分,MOV 79H,#00,INC 7AH,;时加1,MOV A,7AH,CJNE A,#18H,OUTT0,;计24时,MOV 7AH,#00,OUTT0:,SETB ET0,RETI,；按键处理程序,KEYSCAN:CLR EA,JNB P1.0,KEYSCAN0,;为0跳,JNB P1.1,KEYSCAN1,JNB P1.2,KEYSCAN2,KEYOUT:SETB EA,RET,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1,CLR ET0,CLR TR0,CJNE 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,#00,SETB ET0,SETB TR0,SJMP KEYOUT,KEYSCAN1:LCALL DL20MS,;K1键去抖,JB P1.1,KEYOUT,WAIT1:JNB P1.1,WAIT1,;P1.1=0跳,等待松开K1,MOV A,7CH,CJNE A,#02H,KSCAN11,;不等跳,K0按2下,调整分,INC 79H,;分加1,MOV A,79H,CJNE A,#3CH,KEYOUT,;为60分吗？,MOV 79H,#00,SJMP KEYOUT,KSCAN11:INC 7AH,;时加1,MOV A,7AH,CJNE A,#18H,KEYOUT,;为24时吗？,MOV 7AH,#00,SJMP 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K2,MOV A,7CH,CJNE A,#02H,KSCAN21,;K2按2下吗?按2下调整分,DEC 79H,;分减1,MOV A,79H,CJNE A,#0FFH,KEYOUT,MOV 79H,#3BH,;计59分,SJMP KEYOUT,KSCAN21:DEC 7AH,;时减1,MOV A,7AH,CJNE A,#0FFH,KEYOUT,MOV 7AH,#17H,;计23时,SJMP KEYOUT,END,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,#include“reg51.h”,#define char unsigned char,char code,dis_712=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 xb2,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xbf,;/共阳极LED数码管“09”、“灭”和“-”的字段码,char data scan_con8=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;,/位选择码,char data dis8=0 x00,0 x00,0 x0b,0 x00,0 x00,0 xb0,0 x00,0 x00;,/显示缓冲区，时、分、秒初始为0，0 x0b为“-”的编码,char data timedata3=0 x00,0 x00,0 x00;,/分别为秒、分和小时的值,char data ms50=0 x00,con=0 x00,con1=0 x00,con2=0 x00;,/计数次数初值,sbit key0=P10;,sbit key1=P11;,sbit key2=P12;,/数码管显示函数,scan(),char k;,dis0=timedata0%10;dis1=timedata0/10;,/秒,dis3=timedata1%10;dis4=timedata1/10;,/分,dis6=timedata2%10;dis7=timedata2/10;,/时,for(k=0;k8;k+),P0=dis_7disk;P2=scan_conk;delay1ms(1);P2=0 xff;,/主函数,main(),TH0=0 x3c;TL0=0 xb0;,/T0定时50ms,TMOD=0 x01;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=0 x3c;TL0=0 xb0;TR0=1;,ms50+;,If(ms50=20),/循环20次，计1s,ms50=0 x00;timedata0+;,/秒+1,if(timedata0=60),timedata0=0;timedata1+;,/分+1,if(timedata1=60),timedata1=0;timedata2+;,/小时+1,if(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，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,。,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。,11.2.3 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。,开始,初始化,调用A/D转换子程序,调用显示子程序,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,开始,启动一次转换,取数据（OE=0）,0809通道地址加1,返回,地址数小于8？,A/D转换结束EOC=1？,是,否,是,否,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V,;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,;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 0000H,LJMP START,;主程序,START:CLR A,MOV P2,A,MOV R0,#70H,MOV R2,#0DH,LOOPMEM:MOV R0,A,INC R0,DJNZ R2,LOOPMEM,MOV 20H,#00H,;00H位在20H字节中,MOV A,#0FFH,MOV 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DISP11,MOV 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 TUNBCD,MOV R2,#0FFH,DISLOOP2:LCALL DISP,LCALL KEYWORK1,DJNZ R2,DISLOOP2,;延时,INC R0,INC 7BH,;循环选中8通道,DJNZ R3,DISLOOP1,RET,DISP11:MOV A,7BH,;00H位=1跳来,实现单路显示,SUBB A,#01H,MOV 7BH,A,ADD A,#70H,MOV R0,A,DISLOOP11:LCALL TUNBCD,MOV R2,#0FFH,DISLOOP22:LCALL DISP,LCALL KEYWORK2,DJNZ R2,DISLOOP22,;延时,INC 7BH,;通道号加1,RET,;显示数据转换为3位BCD码子程序,TUNBCD:MOV A,R0,MOV B,#51,DIV AB,;A-商，B-余数,MOV 7AH,A,;7AH-百位,MOV A,B,;A-余数,CLR F0,SUBB A,#1AH,MOV F0,C,;余数26,F0=C=0;余数26,F0=C=1,MOV A,#10,MUL AB,;B-余数,余数10=BA,MOV B,#51,DIV AB,;低字节/51,JB F0,LOOP2,;F0=1跳(余数26),ADD A,#5,LOOP2:MOV 79H,A,;79H-十位,MOV A,B,;余数处理,CLR F0,SUBB A,#1AH,MOV F0,C,MOV A,#10,MUL AB,MOV B,#51,DIV AB,JB F0,LOOP3,ADD A,#5,LOOP3:MOV 78H,A,;78H-个位,RET,;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,#0FFH,MOV A,R5,ANL P3,A,MOV A,R1,MOV DPTR,#TAB,MOVC 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 DL1MS,INC R1,;十位显示,MOV A,P3,JNB ACC.3,ENDOUT,;通道号位为0跳,RL A,MOV R5,A,MOV P3,#0FFH,ENDOUT:MOV P3,#0FFH,MOV P1,#0FFH,RET,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,;1,s,DL1:MOV R7,#10H,;1,2s,DL2:DJNZ R7,DL2,;16次2,s=32s,DJNZ R6,DL1,;2,s,RET,;2,s,DL1MS:MOV R4,#0FFH,;1,s,DL3:DJNZ R4,DL3,;255次2,s=510s,MOV R4,0FFH,;1,s,DL4:DJNZ R4,DL4,;510,s,RET,;2,s,1T,1T,2T,2T,2T,1T,2T,1T,2T,2T,;A/D转换子程序,TEST:CLR A,MOV P2,A,MOV 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=1,NOP,NOP,SETB P2.4,;START=1,NOP,NOP,CLR P2.4,NOP,NOP,NOP,NOP,RET,MOVD:SETB P2.5,;OE=1,MOV A,P0,MOV R0,A,INC R0,;指向下一通道,MOV A,P2,INC A,;地址加1,MOV P2,A,CJNE A,#08H,TESTEND,TESTEND:JC TESTCON,;C=1跳,CLR A,MOV P2,A,MOV A,#0FFH,MOV P0,A,MOV P1,A,MOV P2,A,RET,TESTCON:LCALL TESTART,LJMP 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,CPL 00H,;K1松开后切换显示方式,MOV R2,#0AH,MOV R3,#01H,RET,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KEY2,RET,KEY2:LCALL DISP,;刷新显示,JB P3.6,KEYOUT,;K2=1跳KEYOUT,WAIT22:JNB P3.6,WAIT21,;K2=0跳WAIT21,INC 7BH,;K2=1,通道号+1,MOV A,7BH,CJNE A,#08H,KEYOUT11,KEYOUT11:JC KEYOUT1,;C=1跳KEYOUT1,MOV 7BH,#00H,;通道号8,7BH清0,KEYOUT1:RET,WAIT21:LCALL DISP,;刷新显示,AJMP WAIT22,END,五C语言源程序清单,/测量电压最大值为5V，显示最大值为V,/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”,#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=0 x00;,/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,char data scan_con8=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;/位选择码,3 系统软件程序的设计,2 系统硬件电路的设计,for(j=0;j120;j+),5,KEY1;K1=P3.,ADD A,#5,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。,1 软时钟的基本原理,TESTCON:LCALL TESTART,MOV 73H,B,MOV A,79H,END,test();/测量转换数据,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。,while(key2=0);,uchar code dis_711=0 xC0,0 xF9,0 xC0,0 xF9,0 xC0,0 xF9,0 xC0,0 xF9;,/LED的七段数码管的字段码（0-9,灭）,uchar code scan_con4=0 xfe0,0 xfd,0 xfb,0 xf7;,/LED数码管的位选码,uchar data ad_data8=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;,/ADC0809的8个通道转换数据缓冲区,uint data dis5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;,/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,检测通道选择按键是否按下？,if(KEY2=0),number+;,/通道数+1,if(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=0 x00;,/通道值清0,for(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10,dis1=dis4/51;,/再除以51,结果取整送十位,dis4=dis4%51;,/结果取余送暂存单元,dis4=dis4*10;,/余数10,dis0=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=0 xff;,dis3+;,/通道值加1,keytest();,/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=2)DISX=0;,P3=scan_conk;delay1ms(1);P3=0 xff;,keytest();,/检测按键,/ADC0809转换子函数,test(),uchar m;,uchar s=0 x00;,/初始通道为0,ad_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=0 x00;,/通道地址恢复初值,/主函数,main(),P0=0 xff;,/初始化端口,P2=0 x00;P1=0 xff;,/初始化为0通道,P3=0 xff;,while(1),test();,/测量转换数据,scan();,/显示数据,