1、. . . . 宋體二號(hào)加黑科技學(xué)院 微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)（論文）題 目 _基于8086的秒表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)_學(xué)生 程昭昭專業(yè)班級(jí) 計(jì)科一班 學(xué) 號(hào) 201115003所 在 系 信息工程學(xué)院 固定內(nèi)容為宋體3號(hào)指導(dǎo)教師 王清珍 完成時(shí)間 2013年12月13日目 錄摘要 11 99秒秒表設(shè)計(jì)背景與目的要求11.1 99秒秒表設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)目的11.3硬件選擇21.4設(shè)計(jì)容22 設(shè)計(jì)方案與基本原理22.1 預(yù)備知識(shí)22.2 LED顯示原理32.3 元器件選擇32.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.5硬件工作原理42.6 硬件連接43 設(shè)計(jì)流程53.1設(shè)計(jì)步驟53.2程序代碼64 程序74.1 main.c主程序

2、74.2 key.asm 鍵盤掃描子程序115 調(diào)試結(jié)果與分析245.1 調(diào)試結(jié)果245.2 結(jié)果分析256 結(jié)論與分析257 參考與文獻(xiàn)25摘要本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)芯片控制的多功能秒表系統(tǒng)。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時(shí)帶動(dòng)著傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還要根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu)，以與針對(duì)具體的應(yīng)用對(duì)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。將軟、硬件有機(jī)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(shí)間為0099秒，每秒自動(dòng)加1

3、，能正確地進(jìn)行加、減（倒）計(jì)時(shí)，快加，快減，可以同時(shí)記錄4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的時(shí)間，通過上翻下翻來查看這4個(gè)不同的計(jì)時(shí)值，可謂功能強(qiáng)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(jì)數(shù)程序，快加快減程序，中斷，延時(shí)程序，按鍵消抖程序等，并在WAVE中調(diào)試運(yùn)行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強(qiáng)大的功能來實(shí)現(xiàn)，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。關(guān)鍵詞： AT89C51 99秒設(shè)計(jì)題目99秒秒表設(shè)計(jì)1 99秒秒表設(shè)計(jì)背景與目的要求1.1 99秒秒表設(shè)計(jì)背景 目前，單片機(jī)正朝著高性能和對(duì)品種方向發(fā)展，趨勢(shì)是進(jìn)一步向著CMO化，低功耗，小體積，大存量，高性能，低價(jià)格和外國電路裝化等幾個(gè)方面

4、發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于他從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見的是秒表、數(shù)字鐘等顯示時(shí)間類的裝置，此裝置是一種用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。此設(shè)計(jì)利用凌陽科技公司的凌陽16位單片機(jī)SPCE061A為主控芯片，充分利用61板上面的三個(gè)按鍵，完成一個(gè)簡易的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)99秒秒表。 61板是一套完整的16位單

5、片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，可直接把程序下載到61板上進(jìn)行調(diào)試和封裝。集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、運(yùn)算可靠、價(jià)格低廉，在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能儀器儀表、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用。1.2 設(shè)計(jì)目的 隨著單片機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，在校學(xué)生加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)和動(dòng)手能力，已經(jīng)是非常重要的一項(xiàng)鍛煉。課程設(shè)計(jì)就是為加強(qiáng)實(shí)踐機(jī)會(huì)、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，將理論知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)會(huì)。本課程設(shè)計(jì)的基本要： 1. 掌握LED數(shù)碼管原理與使用方法。2. 掌握61板的使用方法。 3. 初步掌握SPCE061A單片機(jī)匯編語言一般編程技巧。4. 初步掌握61板系統(tǒng)調(diào)試的一般步驟與方法。1.3硬件選擇裝

6、有Windows系統(tǒng)和nSP IDE仿真環(huán)境的PC機(jī)一臺(tái)，nSP 十六位單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱一個(gè)。本設(shè)計(jì)用到的實(shí)驗(yàn)箱硬件模塊為：SPCE061A核心與周邊電路模塊（包含32個(gè)I/O口），LED數(shù)碼管。做此實(shí)驗(yàn)用51板也可以，因?yàn)?1板也提供了相應(yīng)的LED模組，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室里面給我們提供了61板，所以我決定選用SPCE061A單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱。1.4 設(shè)計(jì)容 本裝置將實(shí)現(xiàn)0-99的計(jì)數(shù)，每一秒鐘，計(jì)數(shù)器將加1，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并可用鍵盤按制計(jì)數(shù)的起始，以與歸零。具體要求如下： 1. 開機(jī)時(shí)數(shù)碼管顯示00。 2. 每一秒鐘，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。 3. 按鍵控制計(jì)數(shù)，分別控制開始計(jì)時(shí)、停止計(jì)時(shí)和歸零，功能分

7、配如下：表1-1按鍵功能分配按鍵功能描述KEY1開始計(jì)時(shí)KEY2停止計(jì)時(shí)KEY3歸零2 設(shè)計(jì)方案與基本原理2.1 預(yù)備知識(shí)1.熟悉凌陽單片機(jī)的工作原理。 （1）I/O口的使用原理和設(shè)置； （2）定時(shí)器或時(shí)基的設(shè)置、使用； （3）中斷的設(shè)定。2.了解數(shù)碼管的顯示原理。3.熟悉鍵盤掃描原理。4.熟悉匯編語言或C語言。2.2 LED顯示原理 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間。 動(dòng)態(tài)顯示需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多。這兩種顯示方式

8、各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的，可實(shí)現(xiàn)09的顯示。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二級(jí)管顯示字段組成的顯示器，有8段和“米”字段之分，這種顯示器有共陽級(jí)和共陰極兩種。所謂共陽方式是指筆畫顯示器各段發(fā)光管的陽極（即P區(qū)）是公共的，而陰極互相隔離。所謂共陰方式是筆畫顯示器各段發(fā)光管的陰極（即N區(qū)）是公共的，而陽極是互相隔離的。2.3 元器件選擇61板一個(gè)，共陽極2位LED數(shù)碼管一個(gè)，電路板一個(gè)，805

9、0三極管二個(gè)，1k的電阻8個(gè)，33k電阻2個(gè)，導(dǎo)線若干，排針（10位）2個(gè)。2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求分析，并考慮到題目的可擴(kuò)展性，可將系統(tǒng)分成兩大部分： 1. 時(shí)間的產(chǎn)生和顯示。 2. 按鍵控制計(jì)數(shù)起始、歸零。 根據(jù)系統(tǒng)的功能現(xiàn)選擇61板作為單片機(jī)控制處理部分，利用一2位LED作為顯示部分，而按鍵采用61板上自帶的三個(gè)按鍵，如圖2-1所示。 IOB SPCE061A精簡開發(fā)版 Key1 Key2 Key3 秒 圖2-1 系統(tǒng)框圖2.5硬件工作原理 兩位數(shù)的顯示采用的是一個(gè)2位共陽極LED 數(shù)碼管（LG5621AH），連接方法是SPCE061A的IOB0-IOB6接LED焊接板的A-

10、G，小數(shù)顯示部分可以省略不要；IOB8-IOB9分別接LED的位選COM1、COM2，電路原理圖如圖2-4。LED與SPCE061A的引腳連接如表2-1。采用凌陽大學(xué)計(jì)劃的LED鍵盤模組和61板搭配可以很容易的完成這個(gè)課程設(shè)計(jì)的題目。它的連結(jié)圖如圖所示，IOB的低八位控制數(shù)碼管顯示段位，高八位控制點(diǎn)亮哪一個(gè)數(shù)碼管。 表2-1 LED引腳連接表SPCE061ALED模塊SPCE061ALED模塊IOB8AIOB0COM1IOB9BIOB1COM2IOB10CIOB11DIOB12EIOB13FIOB14G2.6 硬件連接采用凌陽大學(xué)計(jì)劃的LED鍵盤模組和61板搭配可以很容易的完成這個(gè)課程設(shè)計(jì)的題

11、目。它的連結(jié)圖如圖所示，IOB的低八位控制數(shù)碼管顯示段位，高八位控制點(diǎn)亮哪一個(gè)數(shù)碼管。61板 IOA07 IOB815 IOA815 KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 KEY5 KEY6 KEY7 KEY8 2*4KEY IOBO7 1*8KEY 顯示器片選 顯示器段選 按鍵狀態(tài)跳線數(shù)碼管1數(shù)碼管1數(shù)碼管1數(shù)碼管1數(shù)碼管1數(shù)碼管1 發(fā)光二極管圖2-2 LED鍵盤模組和61板連接圖3 設(shè)計(jì)流程圖3.1設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的功能，程序主要分為三部分，即： （1）計(jì)時(shí)顯示部分； （2）秒計(jì)時(shí)部分； （3）按鍵控制部分。 （4）程序主流程主要完成鍵盤掃描、計(jì)時(shí)處理、鍵值分支控制的任務(wù)，流程圖如

12、圖所示： 開始初始化數(shù)據(jù)、以與中斷、鍵盤等掃描鍵盤，針對(duì)鍵值分支 Key1 開始計(jì)時(shí) Key2 停止計(jì)時(shí) Key3 清零計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)處理，格式 化顯示 清看門狗 圖3-1 主程序流程圖 顯示部分是在IRQ4的1KHz中斷中控制顯示的，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，1KHz的時(shí)基中斷每1ms進(jìn)一次中斷，在中斷中對(duì)2ms計(jì)數(shù)器i進(jìn)行累加，當(dāng)i從0累加到2時(shí)，則剛好為2ms，此時(shí)更新一個(gè)位的LED顯示，并對(duì)i進(jìn)行清零；當(dāng)下一次累計(jì)到2ms時(shí)，則會(huì)再更新顯示下一位LED數(shù)碼管，當(dāng)更新到最后一位時(shí)，返回重第一位開始更新；依此循環(huán)更新顯示，而更新顯示的數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)當(dāng)中，用戶需要更新顯示的數(shù)據(jù)時(shí)，只需要改變對(duì)應(yīng)的緩沖

13、區(qū)中的數(shù)據(jù)即可。具體流程圖如下。秒計(jì)時(shí)采用IRQ5的2Hz時(shí)基中斷進(jìn)行計(jì)時(shí)，流程圖如圖3-3所示。鍵盤輸入利用61板自帶的三個(gè)按鍵，輸入的端口為IOA0IOA2。 IRQ4 1KHZ 2ms計(jì)數(shù)器 i+ i>=2 更新顯示一位 LED 結(jié)束 IRQ5 是否是2HZ中斷計(jì)時(shí)器自加一 清中斷標(biāo)志計(jì)時(shí)器>=200 計(jì)時(shí)器清零 結(jié)束 圖3-2 IRQ4 1KHz時(shí)基中斷流程 圖3-3IRQ5 2Hz時(shí)基中斷流程圖4 程序ctrl_port EQU 0106HA_PORT EQU 0100HB_PORT EQU 0102Hc_port equ 0104hcount equ 0206hcoun

14、t0 equ 0200hcount1 equ 0202hINTR EQU 0304HINTR1 EQU 0306HDCOUNT EQU 6data segment LEDTAB DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H BUF DB 0,0,0,0,0,0 buff db 20 dup(?) DAT1 DB 0 DAT2 DB 0 DAT3 DB 1 dat4 db 0data endsCODESEGMENT ASSUME CS:CODE,ds:dataSTART: CLI PUSH DS MOV SI

15、,2*4 MOV AX,0 MOV DS,AX MOV SI,OFFSET INTB MOV 2SI, SEG INTB POP DS MOV AL,00010011B MOV DX,INTR OUT DX,AL MOV AL,00000010B MOV DX,INTR1 OUT DX,AL MOV AL,00000001B MOV DX,INTR1 OUT DX,AL STI mov ax,data mov ds,ax mov al,00110111b ;8253初始化 mov dx,count out dx,al mov dx,count0 mov ax,500h out dx,al mo

16、v al,ah out dx,al mov al,01110111b mov dx,count out dx,al mov dx,count1 mov ax,50h out dx,al mov al,ah out dx,al MOV AL,10000001B ;8255初始化， MOV DX,CTRL_PORT OUT DX,AL back: MOV DX,C_PORT in al,dx test al,00000010b jz b2 ;判斷是否清0 again: MOV DX,C_PORT in al,dx test al,00000001b jz b1 ;判斷是暫停還是繼續(xù)？ mov cx

17、,6 jia6: inc si loop jia6 MOV AL,00000000B MOV DX,C_PORT OUT DX,AL MOV AL,DAT1 ;DTA1中是秒 CMP AL,100 JZ A1 MOV BL,10 DIV BL MOV BUF,AH ;秒的個(gè)位 MOV BUF+1,AL ;秒的十位 CALL DISPLAY_DEC INC DAT1 JMP back A1: MOV DAT1,0 ;滿60秒，對(duì)DAT1清0 MOV AL,0 MOV AH,0 MOV BUF,AH MOV BUF+1,AL CALL DISPLAY_DEC ;先顯示00，再進(jìn)位 INC DAT2

18、 MOV AL,DAT2 ;DAT2中是分 CMP AL,60 JZ A2 MOV BL,10 DIV BL MOV BUF+2,AH ;分的個(gè)位 MOV BUF+3,AL ;分的十位 CALL DISPLAY_DEC MOV CX,60 LOOP AGAIN A2: MOV DAT2,0 ;滿60分對(duì)DAT2清0 MOV AL,0 MOV AH,0 MOV BUF+2,AH MOV BUF+3,AL CALL DISPLAY_DEC ;先顯示00：00再進(jìn)位 MOV AL,DAT3 ;DAT3中是時(shí) CMP AL,24 JZ A3 MOV BL,10 DIV BL MOV BUF+4,AH

19、;時(shí)的個(gè)位 MOV BUF+5,AL ;時(shí)的十位 CALL DISPLAY_DEC MOV CX,60 DEC CX JZ back A3: INC DAT3 JMP back b1: CALL DISPLAY_DEC mov al,01110000b ;對(duì)8253送GATE1控制信號(hào) mov dx,c_port out dx,al call cunchu CALL DELAY jmp back b2: mov dx,c_port in al,dx test al,00000100b jnz li call xianshicj call display_dec mov cx,1 jz next

20、2 mov si,6 dec cx next2: call delay jmp back li: mov buf,0 ;清0 mov buf+1,0 mov buf+2,0 mov buf+3,0 mov buf+4,0 mov buf+5,0 mov dat2,0 mov dat3,1 call display_dec ; mov bx,1000 ;jz back mov al,10110000b ;對(duì)8253送GATE0控制信號(hào) mov dx,c_port out dx,al CALL DELAY ;dec bx jmp backDISPLAY_DEC PROC DA: MOV DI,2D

21、ISPAGAIN1: MOV BL,BUF MOV BH,0 LEA SI,LEDTAB ;以十進(jìn)制顯示 MOV AL,BXSI ;取個(gè)位段碼 not al ;共陽 MOV DX,A_PORT OUT DX,AL ;用數(shù)碼管顯示個(gè)位 MOV AL,11100000B ;位選，1點(diǎn)亮 MOV AH,0 MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,0H ;清屏 MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY1 CALL DELAY1 LEA SI,LEDTAB MOV BL,BUF+1 MOV BH,0 MOV AL,BXSI ;取十位

22、段碼 not al MOV DX,A_PORT OUT DX,AL ;用數(shù)碼管顯示十位 MOV AL,11010000B MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,0H MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY1 LEA SI,LEDTAB MOV BL,BUF+2 MOV BH,0 MOV AL,BXSI ;取分個(gè)位段碼 not al MOV DX,A_PORT OUT DX,AL ;用數(shù)碼管顯示分個(gè)位 MOV AL,11001000B MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,0

23、H MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY1 CALL DELAY1 LEA SI,LEDTAB MOV BL,BUF+3 MOV BH,0 MOV AL,BXSI ;取分十位段碼 not al MOV DX,A_PORT OUT DX,AL ;用數(shù)碼管顯示分十位 MOV AL,11000100B MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,0H MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY1 LEA SI,LEDTAB MOV BL,BUF+4 MOV BH,0 MOV AL,BXSI ;取時(shí)個(gè)位段

24、碼 not al MOV DX,A_PORT OUT DX,AL ;用數(shù)碼管顯示時(shí)個(gè)位 MOV AL,11000010B MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,0H MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY1 CALL DELAY1 LEA SI,LEDTAB MOV BL,BUF+5 MOV BH,0 MOV AL,BXSI ;取時(shí)十位段碼 not al MOV DX,A_PORT OUT DX,AL ;用數(shù)碼管顯示時(shí)十位 MOV AL,11000001B MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DE

25、LAY MOV AL,0H MOV DX,B_PORT OUT DX,AL CALL DELAY1DEC DI JNZ DISPAGAIN1 RETDISPLAY_DEC ENDPDELAY PROCMOV CX,1dhLOOP $RETDELAY ENDPDELAY1 PROCMOV CX,3hLOOP $RETDELAY1 ENDPcunchu proc push ax push bx push cx mov al,buf mov ah,buf+1 mov bl,buf+2 mov bh,buf+3 mov cl,buf+4 mov ch,buf+5 mov buffsi,al mov b

26、uffsi+1,ah mov buffsi+2,bl mov buffsi+3,bh mov buffsi+4,cl mov buffsi+5,ch pop ax pop bx pop cx ret cunchu endpxianshicj proc push ax push bx push cx mov al,buffsi mov ah,buffsi+1 mov bl,buffsi+2 mov bh,buffsi+3 mov cl,buffsi+4 mov ch,buffsi+5mov buf,almov buf+1,ahmov buf+2,blmov buf+3,bhmov buf+4,clmov buf+5,chpop axpop bxpop cx retxianshicj endp INTB PROC FAR PUSH AX PUSH BX PUSH CX MOV SI,6 MOV AL,20H OUT 20H,AL POP CX POP BX POP AX IRETINTB ENDP CODEENDSEND START 電路圖5.1 調(diào)試結(jié)果 本裝置將實(shí)現(xiàn)0-99的計(jì)數(shù)，每一秒鐘，計(jì)數(shù)器將加1，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并可用鍵盤按制計(jì)數(shù)的起始，以與歸零。具體要求如下：1. 開機(jī)時(shí)數(shù)碼管顯示00。2. 每一秒鐘，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。3. 按鍵控制計(jì)數(shù)，分別控制開始