华中科技大学单片机专题设计

1、开放式单片机应用系统专题设计专题名称：反应速度测试仪光学与电子信息学院2014.11一、任务要求LED数码管任意显示一位0-9之间的数字，8个LED随机点亮不同的个数，测试者须将二者数字相加，并通过键盘输入到单片机中，测试一组10个数字，记录所需的时间及正确率。共测试10组数据，每组数据只给测试者10秒钟的计算和输入时间，测试者每答完一道题，判断是否正确，通过声光方式进行提示，测试完毕，给出测试成绩，成绩计算方法由设计者给出二、功能特点与使用说明功能特点1、在完成测试显示分数时可同时显示正确输入的个数。2、在用户输入数据的同时可以在数码管上显示出来，并且可以通过按下F2键对输入错误的数据进行更

2、正，减小用户按键失误的可能性。3、通过复位键可以进行复位，重新开始测试。4、增加了暂停复位功能，暂停过程中停止计时且关于随机数的信息将不会显示，用户已输入的信息会保留。使用说明1、用户给开发板上电后，开始等待测试，当按下KINT键时，开始测试，用户将数码管上显示的数字与LED灯亮的个数相加并通过键盘输入，输入的同时数码管高2位会显示用户输入的数据，若发现错误可以按下F2键进行修改，确认无误后按下F1键确认，同时单片机会判断结果是否正确而给出相应的提示，回答正确则D9亮一段时间，回答错误则蜂鸣器响，同时下一组数据也会显示出来。若用户在10秒没没有按下确认键，则会被自动视为错误，开始下一题。在最后

3、一组数据测试完成后，会立即显示分数，数码管高2位为用户得分，低2位为用户回答正确题目的个数。这是再按下KINT键则重新开始测试。若用户想中途放弃测试，可按下复位键即可退出，若想暂停，则按下F3，单片机会显示已输入数字，而生成的随机数则会消失，同时计时也会停止，此时输入任何键都不会有任何反应，待再按下F3时，重新开始定时，数码管和LED灯上的关于随机数的显示也会恢复。2、 键盘功能分布789/456/123/0确认(F1)删除（F2）暂停/复位KINT键为开始键三、方案设计设计思路1、 采用定时器T0生成随机数。2、 数码管显示部分定时器T2来实现，每隔一定时间扫描一次，只要改动缓冲区里的内容，

4、相应数码管显示就会相应出现变化。3、 用定时器T1实现10s的定时。4、 用定时器T3实现声光提示中LED与蜂鸣器工作时间的定时。5、 通过键盘扫描程序以及对键值的判断实现按键输入，删除功能以及暂停复位功能。6、 分数计算方法为，答错一题不得分，答对一题得10分，在此基础上，计算与输入的时间每用去1s则扣1分，最终得到用户的总得分。同时记录用户答对题目的个数，进行统计。分析与计算关于生成随机数，定时初值设置为0AFH，采用方式2，在生成随机数时先减去0AFH，读取从00H到50H即00D到80D的随机数，再分别把个位和十位送人50H与51H供数码管与LED灯显示则完成对随机数的生成与显示。关于

5、10s的定时，T1采用系统时钟的48分频，定时10MS，再循环100次，一方面完成10s的定时，另一方面作为计算分数用的参量。T1初值为0E713H，定时结果为9.99967ms。关于T2的定时，采用16位自动装载初值的模式，震荡频率选用系统时钟的12分频，初值为0FB03H，定时4.9998ms，即每隔5ms扫描一次数码管。关于T3的定时，震荡频率选用系统时钟的12分频，初值设为09C4FH，定时0.1s，在蜂鸣器或LED灯闪亮0.1s后触发中断，关断LED灯与蜂鸣器。关于消抖延时，供延时5.7MS供消抖。资源分配定时器与中断：外部中断1：开始测试键定时器0：生成随机数定时器1：10s定时以

6、及分数的计算定时器2：触发数码管扫描定时器3：表示声光提示中信号持续的时间寄存器R0，R1：各子程序用途不同，具体用途见程序注释R2：标志输入数据的位数R3：存储列信号R4：存储键值R5：用于计算分数与10s的定时R6，R7：用于延时子程序内存空间40H44H45H49H50H数码管片选信号正确个数分数数码管显示缓存数码管显示缓存51H52H53H54H65HLED亮的个数正确结果暂存R0暂存R1计算结果70H71H90HA0HA2H输入与数码管缓存输入与数码管缓存键盘列选信号暂停时暂存TH1暂停时暂存TL1A4A6暂停时暂存50H暂停时暂存51H四、流程图 主程序流程图外部中断1子程序键盘扫

7、描子程序键盘键值判断子程序数码管显示子程序声光控制子程序LED显示子程序五、源程序;-;- Generated Initialization File -;-$include (C8051F310.inc)public Init_DeviceINIT SEGMENT CODE rseg INITORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP ITRP0ORG 000BHLJMP T0PROORG 001BHLJMP T1PROORG 002BHLJMP T2PROORG 0073HLJMP T3PROORG 1000H MAIN:MOV SP,#0B0H LCALL CLD L

8、CALL Init_Device;初始化 SETB TR2;开始数码管扫描 SETB TR0;开始随机数的计时 CLR TR1;关闭10s定时 SJMP $;初始化存储空间及标志位CLD: CLR P3.1 SETB P0.0 MOV 45H,#00H MOV 44H,#00H MOV 40H,#00H MOV 49H,#10H MOV 71H,#11H MOV 70H,#11H CLR F0 CLR PSW.1 RET;键盘扫描子程序;KEY: ACALL ZCR MOV R0,#70H;指向输入缓冲区 MOV R2,#00H;输入数字位数 MOV 71H,#11H MOV 70H,#11H

9、KEYPRO:ACALL KEXAM;检查是否有键按下 CJNE R5,#00H,TIMEIN;判断是否用完10s AJMP ERRORTIMEIN:JZ KEYPRO MOV R0,#11H ACALL DELAY;延时 ACALL KEXAM;再次检测是否有键按下，构成消抖 JZ KEYPROK1: MOV R1,#90H;行信号 MOV R1,#01H MOV R4,#00H;存放输入键值 MOV P2,#0F0H;列量送高电平 MOV A,P2 MOV R3,A;将列信号存入R3，待之后处理K2:MOV 30H,R1;开始检测行信号 XCHD A,R1 MOV R1,30H ORL A

10、,#0F0H MOV P2,A MOV A,P2 ORL A,#0FH CPL A JZ K3 MOV A,R4 ADD A,#01H MOV R4,A;行值加1 MOV A,R1 RL A MOV R1,A JNB ACC.4,K2;4行都没测出，则继续扫描 AJMP KEYPROK3: ACALL DELAY;检测按键是否松开 ACALL KEXAM JNZ K3 MOV A,R3;送列信号 SWAP AK4: JNB ACC.0,K5 RR A INC R4 INC R4 INC R4 INC R4;列值加1即键值加4 AJMP K4K5: CJNE R4,#0CH,C5 ;根据键值进行

11、不同的处理，R4=0C即暂停操作 JB PSW.1,C6 CLR TR1 SETB RS0;调用工作寄存器组1 MOV 0A0H,TH1 MOV 0A2H,TL1 MOV 0A4H,50H MOV 0A6H,51H MOV 50H,#10H MOV 51H,#00H ACALL LED1CLR RS0;对清零时状态进行设置与存储当前状态，返回第0组工作寄存器 SETB F0 SETB PSW.1;设置标志位 AJMP KEYPROC6: SETB RS0 MOV TH1,0A0H MOV TL1,0A2H MOV 50H,0A4H MOV 51H,0A6H ACALL LED1 SETB TR

12、1;返回暂停前设置 CLR RS0 CLR F0 CLR PSW.1;设置标志位 AJMP KEYPROC5: JNB F0,C7;暂停时对任何输入不作处理 AJMP KEYPROC7:CJNE R4,#0AH,C1 ;判断是否输入完毕确认 CLR TR1;定时结束 SETB IE0 CJNE R2,#01H,C2 DEC R0 MOV A,R0 MOV 65H,A;计算输入结果，存入65H，1位数情况 AJMP DONEC2: CJNE R2,#02H,ERROR DEC R0 DEC R0 MOV A,R0 MOV B,#10D MUL AB INC R0 ADD A,R0 MOV 65H

13、,A;计算输入结果，存入65H，2位数情况DONE: CJNE A,52H,ERROR MOV A,R5 ACALL BCD ADD A,45H;计算分数 MOV 45H,A LCALL LIGHT;正确提示 AJMP OVERERROR: LCALL VOICE;错误提示OVER: ACALL ZPR;防止堆栈错误 AJMP ITEXE C1: CJNE R4,#0BH,C3 CJNE R2,#00H,C4 AJMP KEYPROC3: MOV A,R4 MOV R0,A;存放输入数字 INC R0 INC R2;准备输入下一个数 AJMP KEYPROC4: DEC R0 DEC R2 ;

14、删除功能 AJMP KEYPRO;BCD码子程序BCD: MOV B,#10D DIV AB;A中存放十位，B中存放个位 RET; ;声光显示子程序LIGHT: CLR P0.0;D9亮 ORL TMR3CN,#04H;开T3定时，待计满后熄灭D9 MOV A,44H INC A MOV 44H,A;存放正确个数 RETVOICE: SETB P3.1;蜂鸣器响 ORL TMR3CN,#04H;开T3定时，计满后关蜂鸣器 RET KEXAM: MOV P2,#0F0H;检测输入 MOV A,P2 XRL A,#0F0H RETDELAY: MOV R6,#0A1H;消抖延时DELAY2:MOV

15、 R7,#0A1HDELAY1: DJNZ R7,DELAY1 DJNZ R6,DELAY2 RET;LED子程序LED: ACALL ZCR MOV R0,#08H MOV A,51H ADD A,#11H MOVC A,A+PC;查表得数字对应LED亮的码值LOOP: CLR P3.4 MOV C,ACC.0 MOV P3.3,C CPL P3.3;送一位信号 NOP SETB P3.4 RR A;右移，准备送下一位信号 DJNZ R0,LOOP;共移动8次 ACALL ZPR RETTABLE1:DB 00H,01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH,7FH,0FFHDSNG: D

16、B 0FCH,060H,0DAH,0F2H,066H,0B6H,0BEH DB 0E0H,0FEH,0F6H,0EFH,03EH,06EH,06EH,06EH,06EH,02H,10H;暂停时LED操作子程序;LED1: MOV R0,#08H MOV A,51H ADD A,#0FH MOVC A,A+PCLOOP1:CLR P3.4 MOV C,ACC.0 MOV P3.3,C CPL P3.3 NOP SETB P3.4 RR A DJNZ R0,LOOP1 RETTABLE2:DB 00H,01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH,7FH,0FFH;寄存器暂存子程序ZCR: MO

17、V 53H,R0 MOV 54H,R1 RET;寄存器返回子程序ZPR: MOV R0,53H MOV R1,54H RET;中断服务程序;KINT键外部中断0 ITRP0: LCALL DELAY JB P0.1,NONE ;消抖 MOV R0,#00H ACALL CLD ANL TMR3CN,#0FBH;关T3ITEXE: INC R0;测试组数+1 CLR TR1;关T1 MOV A,TL0;取随机数 CLR C SUBB A,#0AFH ACALL BCD MOV 50H,B MOV 51H,A ADD A,B MOV 52H,A MOV A,50H MOV A,51H;将两随机数存

18、入50H，51H显示 MOV R5,#01H LCALL LED;LED显示 CJNE R0,#0BH,COUNT1;判断是否完成10组测试 MOV A,45H ACALL BCD MOV 70H,A MOV 71H,B ;显示结果 MOV A,44H ACALL BCD MOV 49H,A MOV 50H,B ;显示正确个数 AJMP NONE COUNT1:MOV R5,#64H MOV TH1,#0E7H MOV TL1,#013H SETB TR1 ;使T1定时10sLJMP KEY ;开始键盘扫描NONE: RETI;T0中断服务程序;用于生成随机数T0PRO: SETB TR0 R

19、ETI;T1中断服务程序;用于10s定时与分数的计算T1PRO: CLR TR1 MOV TH1,#0E7H MOV TL1,#013H SETB TR1 DJNZ R5,T1 CLR TR1 CLR P0.0 ;用完10s，LED灯亮T1: RETI;T2数码管显示部分T2PRO: SETB RS1 ;调用第2组工作寄存器 MOV R1,40H ;查片选信号 MOV DPTR,#DSNGS0:CJNE R1,#00H,S1 ;判断是否显示第1位数码管 CLR P0.6 CLR P0.7 ;选中第1位 MOV A,50H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ;送数据，显示 INC R

20、1 ;位选信号+1 MOV 40H,R1 ;存位选信号 AJMP T2DONES1: CJNER1,#01H,S2 ;同上 SETB P0.6 CLR P0.7 MOV A,49H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A INC R1 MOV 40H,R1 AJMP T2DONES2:CJNE R1,#02H,S3 ;同上 CLR P0.6 SETB P0.7 MOV A,71H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A INC R1 MOV 40H,R1 AJMP T2DONES3: CJNE R1,#03H,S4 ;同上 SETB P0.6 SETB P0.7 MOV A,70H

21、 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A INC R1 MOV 40H,R1 AJMP T2DONES4: MOV R1,#00H ;R1中数大于3时使之位0，跳至S0 AJMP S0T2DONE:CLR RS1 ;返回工作寄存器组0 CLR TF2H SETB TR2 RETI;声光提示定时部分T3PRO: ANL TMR3CN,#07BH ;关中断 SETB P0.0 ;关D9 CLR P3.1 ;关蜂鸣器 RETI; Peripheral specific initialization functions,; Called from the Init_Device labelTim

22、er_Init: mov TCON, #050h mov TMOD, #012h mov CKCON, #002h mov TL0, #0AFh mov TL1, #013h mov TH0, #0AFh mov TH1, #0E7h mov TMR2CN, #004h mov TMR2RLH, #0FBhmov TMR2RLL, #003h mov TMR2H, #0FBhmov TMR2L, #003h mov TMR3CN, #004hmov TMR3RLL, #04Fh mov TMR3RLH, #09Ch mov TMR3L, #04Fh mov TMR3H, #09Ch retPo

23、rt_IO_Init: ; P0.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.4 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.5 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.6 - Unassigned, Open-Drain, Digital ;

24、 P0.7 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.4 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.5 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.6 - Unass

25、igned, Open-Drain, Digital ; P1.7 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital mov XBR1, #040h retInterrupts_Init: mov IP, #028h mov IE, #0ABhMOV E

26、IE1,#80HMOV EIP1,#80H retPCA_Init: anl PCA0MD, #0BFh mov PCA0MD, #000h ret; Initialization function for device,; Call Init_Device from your main programInit_Device: lcall Timer_Init lcall Port_IO_Init lcall Interrupts_InitLCALL PCA_Init retend六、程序测试方法与结果测试方法：将程序下载到开发板上，并按照事先预想的需求逐一测试，看是否满足要求。1、 开始测试后，可以显示随机数，输入数字，数码管高2位也会显示输入的数据。2、 若输入错误