基于单片机的显示系统
目录
一、选题背景 1
二、方案论证(设计理念) 2
三、过程论述 3
四、结果分析 29
五、课程设计总结 36
一、选题背景
单片机课程设计是《微机系统与接口技术》课程学习中不可缺少的实践性教学环节。通过课程设计，加深学生对本门课程基本知识的理解，培养学生运用所学知识，分析和解决问题的技能，提高学生对课程基本知识的应用能力，训练并提高学生查阅文献、分析资料和撰写论文的基本功。单片微型计算机作为微型计算机的一个重要分支，在技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设计，让它得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。其中单片机用于电子产品的设计是非常方便的。
本实验要求如下：
1.分立小模块功能要求
(1)输入按键并显示：4×4矩阵键盘分别定义为：0、1、2、3、4、5、……、E、F，16个按键。当键入一个按键，在一位数码管上显示键值。
(2)键盘控制LED：利用键盘0~7八个按键，分别控制8个LED。当键入其中一个按键，点亮相应的LED。
(3)外部中断0：按下KEY1，在四位数码管闪烁显示“ERR-”三次。
(4)外部中断1：按下KEY2，LED演示走马灯10次，并且LED点亮的时间控制必须精确定时，利用定时器定时时间。
2.综合模块要求
将分立小模块的多个功能集成在一个项目中，自主设计一个具有实际应用功能的程序，鼓励自主创新。
二、方案论证(设计理念)
1.键盘扫描
（1）矩阵键盘的介绍
单片机中的矩阵键盘是由51芯片中的P2端口所拉出来的8根引线组成的，其中P2.0P2.3作为行线，P2.4P2.7作为列线。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键，这样键盘上按键的个数就为4×4个。
（2）识别矩形键盘按键的方法
对矩阵键盘按键识别常用的有扫描法，反极法和位操作法：
①扫描法
首先判断是否有键按下，使全部行线输出低电平，检测列线的电平状态；确认有键按下后，每条行线分别单独输出低电平，检测列线为零的交点，由此得到的一个八位二进制可利用穷举法进行键值赋值。
②反极法
行线全送出低电平，检测列线状态，出现低电平的列线即被按下；此后，相反的，将全部列线送出低电平，检测行线状态，出现低电平的行线即被按下。将得到的两个表示状态的八位二进制进行或运算，就在进行查找键值。
③位操作法
把行输出线逐位置为低电平，对列输入线逐位扫描，有键按下时列线变为低电平。再把行线逐条置为低电平，其余行线置为高电平，用位比较指令逐列扫描，确定按下的键所在的列。赋予键值。把行输出线逐位置为低电平，对列输入线用位比较指令逐位扫描，若列线全部为高电平，表示按键已释放。本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=15349
三种方法比较而言，“反极法”最为简易快捷，代码短而又能够实现功能。故本实验采用反极法得到按键值，利用查表法进行按键赋值，为之后再次查表赋予数码管码值以及LED灯码值做好准备。
ORG 0000H ;主程序入口
AJMP MAIN
ORG 0003H ;外部中断0
AJMP ERR_FLASH
ORG 000BH ;定时器0
AJMP TIMER0
ORG 0013H ;外部中断1
AJMP FLOW_LIGHT
ORG 001BH ;定时器1
AJMP TIME1
ORG 0030H
MAIN:
SETB EA ;全局中断允许
SETB EX0 ;外部中断0中断允许
SETB EX1 ;外部中断1中断允许
SETB PT0 ;定时器0：高优先级
CLR PT1 ;定时器1：低优先级
CLR PX0 ;外中断0：低优先级
CLR PX1 ;外中断1：低优先级
;——————————开机闪烁作者1次——————————
LCALL DLY4
MOV R1,#05H ;延时
SHOW0:
MOV R5,#0CEH ;赋值P
MOV A,R5
LCALL TUBE
SETB P0.0
LCALL DLY3
CLR P0.0
MOV R5,#76H ;赋值Y
MOV A,R5
LCALL TUBE
SETB P0.1
LCALL DLY3
CLR P0.1
MOV R5,#0EEH ;赋值A
MOV A,R5
LCALL TUBE
SETB P0.2
LCALL DLY3
CLR P0.2
MOV R5,#0FCH ;赋值O
MOV A,R5
LCALL TUBE
SETB P0.3
LCALL DLY3
CLR P0.3
JNB F0,SHOW0
CLR F0
DJNZ R1,SHOW0
MOV R1,#03H
MOV P0,#00H ;灭数码管灯
;——————————根据键值判断选择功能——————————
LCALL SCAN ;扫描键盘
CJNE R0,#0E7H,COM1
AJMP CHECK1 ;按键为左下角第一个则选择CHECK1数码管显示数字功能
COM1:
CJNE R0,#0EBH,COM2;
AJMP CHECK2 ;按键为左下角从左到右第二个则选择CHECK2按键控制相应LED灯亮功能
COM2:
CJNE R0,#0EDH,MAIN;不为这3个按键则返回主程序重新扫描
AJMP ALARM
;===============功能1：数码管显示数值===============
CHECK1:
LCALL SCAN
;LCALL ALARM
MOV A,#00H
MOV R1,#00H
NEXT1:
MOV A,R1
INC A ;A不断增加直到与R0相等才不再循环，最终A为键值，R1为按键数值
MOV R1,A
MOV DPTR,#TABLE1 ;装入键值表头
MOVC A,@A+DPTR ;按键值与键值表比较
CLR CY ;进位标志CY清0
SUBB A,R0 ;(A)<-(A)-(R0)-(CY)
JNZ NEXT1 ;A不等于0则循环查表
NOW:
MOV R3,#08H ;R3高位置0，控制串行输入循环
MOV DPTR,#TABLE2 ;装入数码管表头
MOV A,R1 ;将按键数值存入A
MOVC A,@A+DPTR ;按键值与数码管表比较并将数码管值存入A
LCALL TUBE ;调用传输数据给数码管功能子程序
SETB P0.0 ;点亮第一个数码管
SETB P0.3
LCALL DLY3
;CLR P0.0 ;加上这句则为闪亮一下
AJMP CHECK1 ;返回CHECK1循环扫描
;===============功能2：按键控制LED灯显示===============
CHECK2:
LCALL SCAN
MOV A,#00H
MOV R2,#00H
NEXT3:
MOV A,R2
INC A
MOV R2,A ;将符合的键值暂存入R2
MOV DPTR,#TABLE1 ;装入键值表头
MOVC A,@A+DPTR ;按键值与键值表比较
CLR CY ;进位标志CY清0
SUBB A,R0 ;(A)<-(A)-(R0)-(CY)
JNZ NEXT3 ;A不等于0则循环查表
NOW1:
MOV DPTR,#TABLE3 ;装入LED表头
MOV A,R2 ;将键值存入A
MOVC A,@A+DPTR ;按键值与数码管表比较
MOV P0,A ;符合的键值存入P0点亮LED灯
AJMP CHECK2 ;返回CHECK2循环扫描
;===============功能3：外部中断0，数码管ERR-闪烁3次===============
ERR_FLASH:
LCALL DLY4
MOV R0,#03H ;闪烁次数
MOV R1,#05H
MOV R2,#4
MOV R3,#0
MOV DPTR,#TABLE4
SHOW:
MOV A,R3
MOVC A,@A+DPTR ;查表
LCALL TUBE
SHU0: CJNE R3,#0,SHU1 ;判断是第1个字则点亮第1个数码管
SETB P0.0
LCALL DLY3
CLR P0.0
AJMP CMPR2
SHU1: CJNE R3,#1,SHU2 ;判断是第2个字则点亮第2个数码管
SETB P0.1
LCALL DLY3
CLR P0.1
AJMP CMPR2
SHU2: CJNE R3,#2,SHU3 ;判断是第3个字则点亮第3个数码管
SETB P0.2
LCALL DLY3
CLR P0.2
AJMP CMPR2
SHU3: CJNE R3,#3,CMPR2 ;判断是第4个字则点亮第4个数码管
SETB P0.3
LCALL DLY3
CLR P0.3
CMPR2:
INC R3
DJNZ R2,SHOW
MOV R2,#4
MOV R3,#0
JNB F0,SHOW
CLR F0
MOV R2,#4
MOV R3,#0
DJNZ R1,SHOW
MOV R1,#03H
MOV P0,#00H ;灭数码管灯
BLANK:
JNB F0,BLANK
CLR F0
DJNZ R1,BLANK
MOV R1,#05H
MOV R2,#4
MOV R3,#0
DJNZ R0,SHOW
CLR TR0
RETI
;===============功能4：外部中断1，LED演示走马灯(用到了定时器，总共用时约16s）===============
FLOW_LIGHT:
LCALL DLY4 ;调用定时器计时子程序
MOV R3,#80 ;共右移80次
MOV A,#7FH ;设置初始值左边第一个灯亮
RUN:
MOV P0,A
JNB F0,RUN ;计时未完成则依旧点亮原来的灯
CLR F0
RR A ;循环右移
DJNZ R3,RUN
CLR TR0
MOV P0,#0FFH
RETI
;===============功能5（附加功能）：循环播放生日歌===============
ALARM:
MOV TMOD,#10H
MOV IE,#88H
START0:
MOV R1,#00H
NEXT:
MOV A,R1
MOV DPTR,#TABLE5
MOVC A,@A+DPTR
MOV R2,A
JZ END0
ANL A,#0FH
MOV R5,A
MOV A,R2
SWAP A ;高四位和低四位互换
ANL A,#0FH
JNZ SING
CLR TR1
JMP D1
SING:
DEC A
MOV R6,A
RL A
MOV DPTR,#TABLE6
MOVC A,@A+DPTR ;查表预置高位
MOV TH1,A
MOV 51H,A
MOV A,R6
RL A ;设定字节间隔
INC A
MOVC A,@A+DPTR ;查表预置低位
MOV TL1,A
MOV 50H,A
SETB TR1 ;启动定时器1
D1:
LCALL DELAYMUSIC
INC R1
JMP NEXT
END0:
CLR TR1
JMP START0
TIME1:
PUSH ACC ;保护ACC值
PUSH PSW ;保护PSW值
MOV TH1,51H
MOV TL1,50H
CPL P1.3 ;波形输出反相
POP PSW
POP ACC
RETI
DELAYMUSIC:
MOV R7,#02
D2:
MOV R4,#187
D3:
MOV R3,#248
DJNZ R3,$
DJNZ R4,D3
DJNZ R7,D2
DJNZ R5,DELAYMUSIC
RET
;===============功能5结束===============
;===============反极法扫描键盘函数===============
SCAN:
NOP
;——————————列查询——————————
KEYC:
MOV P2,#0FH ;按键高四位即行清0
MOV A,P2
ANL A,#0FH ;累加器A高四位即行清0
CJNE A,#0FH,KC1 ;判断是否按下按键，是则跳至KC1存值，否则再次扫描
AJMP KEYC
KC1:
LCALL DLY3 ;调用延时子程序
MOV A,P2 ;将键值存入A
ANL A,#0FH ;累加器A高四位即行再次清0
CJNE A,#0FH,KC2 ;再次判断是否按下按键，是则跳至KC2存值，否则再次扫描
AJMP KEYC
KC2:
MOV R0,A ;将列键值A存入R0
;——————————行查询——————————
KEYR:
MOV P2,#0F0H ;按键低四位即列清0
MOV A,P2
ANL A,#0F0H ;累加器A低四位即列清0
CJNE A,#0F0H,KR1
AJMP KEYR
KR1:
LCALL DLY3
MOV A,P2
ANL A,#0F0H
CJNE A,#0F0H,KR2
AJMP KEYR
KR2:
ORL A,R0
MOV R0,A ;将行键值A与原R0或，存入R0包含行与列
RET
;===============扫描键盘结束===============
;——————————74HC595传数据给数码管——————————
TUBE:
MOV P0,#00H
MOV R4,#08H
CLR P0.6
PUT_IN:
RRC A ;带进位累加器循环右移
MOV P0.7,C
SETB P0.4
CLR P0.4
DJNZ R4,PUT_IN
AJMP PUT_OUT
PUT_OUT:
SETB P0.5
CLR P0.5
RET
;——————————定时器0中断——————————
TIMER0:
MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
DJNZ R7,TIMER0
SETB F0
RETI
;——————————延时消除抖动——————————
DLY3:
MOV R6,#50
D1S1:
MOV R5,#50
DJNZ R5,$
DJNZ R6,D1S1
RET
;——————————定时器0延时0.2S——————————
DLY4:
MOV TMOD,#01H ;选择工作模式1，定时器0
MOV TH0,#3CH ;初值高字节
MOV TL0,#0B0H ;初值低字节
MOV R7,#04H
SETB ET0 ;定时器T0中断允许
SETB TR0 ;启动定时器T0
CLR F0
RET
;——————————矩阵键盘、数码管、LED灯码值表——————————
TABLE1:
DB 0E7H,0EBH,0EDH,0EEH,0D7H,0DBH,0DDH,0DEH,0B7H,0BBH,0BDH,0BEH,77H,7BH,7DH,7EH
;矩阵键盘：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
TABLE2:
DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H,0FAH,3EH,1AH,7AH,9EH,8EH
;数码管：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
TABLE3:
DB 07FH,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH,07FH,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH
;对应LED键字0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7
TABLE4:
DB 09EH,0EEH,0EEH,02H,0CEH,76H,0EEH,0FCH
;数码管：ERR-PYAO
;歌曲表单
TABLE5:
DB 82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H
DB 82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H
DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H
DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H
DB 82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H
DB 82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H
DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H
DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H
DB 00H
;生日歌简谱：5 5 6 5 1 7 - | 5 5 6 5 2 1 | 5 5 5 3 1 7 6 | 4 4 3 1 2 1
;音调
TABLE6:
DW 64260,64400,64524,64580
DW 64684,64777,64820,64898
DW 64968,65030,65058,65110
DW 65157,65178,65217
;低5，低6，低7，中1
;中2，中3，中4，中5
;中6，中7，高1，高2
;高3，高4，高5
END
