《电子设计自动化》课件第8章

第8章基于Proteus的51单片机一般应用8.1基本输入输出的仿真与应用8.2键盘扫描的仿真与应用8.3LCD的仿真与应用8.4中断优先级的仿真与应用8.5定时器的仿真与应用8.6单片机串行通信的仿真与应用本章小结

本章系统叙述在Proteus环境中51单片机一般应用系统的设计与仿真分析方法。

本章共分六节，分别介绍了单片机基本输入输出的仿真与应用、键盘扫描的仿真与应用、LCD的仿真与应用、中断优先级的仿真与应用、定时器的仿真与应用、单片机串口通信的仿真与应用。内容提要

8.1.1仿真电路

创建单片机输入输出仿真电路，如图8-1所示。8.1基本输入输出的仿真与应用

图8-1单片机输入输出仿真电路输入为四个开关(SW1～SW4)，输出为四个LED二极管(D1～D4)，LED二极管接成灌电流形式。要求：当开关SW1切换至上触点时，D1发光；当开关SW1切换至下触点时，D1不发光。同理，开关SW2对应D2，开关SW3对应D3、开关SW4对应D4。8.1.2控制程序

汇编源程序：

ORG0000H

LJMPMAIN

MAIN:

MOVA,P1 ；读P1口数据(即获取开关状态)

CPLA ；P1口数据取反(因LED接成灌电流形式)

MOVP0,A ；送P0口

JMPMAIN

END

C语言源程序：

#include<reg51.h> //编译器中包含对51单片机的定义

#defineucharunsignedchar

voidmain()

{

ucharled; //无符号字符，值域范围为0～255

while(1)

{

led=P1; //读P1口数据

led=~led; //P1口数据取反

P0=led; //送P0口

}

}

注：C语言程序中的变量P0、P1要大写。8.1.3仿真分析

在Proteus中加载单片机控制程序(HEX文件)，单击仿真按钮，则单片机输入输出电路的仿真结果如图8-1所示。仿真时，用鼠标控制开关SW1～SW4的切换，以观察LED发光管的亮灭情况。

8.2.1仿真电路

创建键盘扫描仿真电路，如图8-2所示。单片机的P3口产生键盘的行列信号，P0口接数码管，显示键盘编号。单片机时钟设置为12MHz。

键盘扫描的原理是采用行列扫描法。首先判断有无键按下，在有键按下的情况下，使一条行线输出为低电平，若该行线上有键按下，则相应的列线状态也为低电平。由行线号和列线号即可得到对应按键的编号。8.2键盘扫描的仿真与应用图8-2键盘扫描仿真电路8.2.2控制程序

键盘扫描程序流程图如图8-3所示。图8-3键盘扫描程序流程图汇编源程序：

ORG 0000H

LJMPMAIN

MAIN: MOVP0,#00H ；P0口初始化

LOOP1: MOVR3,#0F7H ；置行扫描初值

MOVR1,#00H ；置键码地址初值

LOOP2: MOVA,R3 ；行扫描值送行扫描线

MOVP3,A

MOVA,P3 ；行扫描值送R4存储

MOVR4,A

SETBC

MOVR5,#04H ；列扫描数

LOOP3: RLCA ；列扫描值带进位左移

JNCKEYIN ；C=0，跳转至按键输入程序

INCR1 ；键码地址加1

DJNZ

R5,LOOP3 ；4列扫描完毕？

MOVA,R3 ；置行扫描值，扫描下一行

SETBC ；当右移时移入“1”

RRCA

MOVR3,A

JC LOOP2 ；行扫描完毕？

JMP LOOP1

KEYIN: MOVR7,#10 ；延时去抖动

D2: MOVR6,#240

DJNZ

R6,$

DJNZ

R7,D2

D3: MOVA,P3

XRL A,R4

JZ D3 ；按键是否松开？

MOVA,R1 ；取键码，送P0口显示

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

JMP LOOP1

TABLE: DB 4FH,5BH,06H,3FH,07H,7DH,6DH,66H；七段数码管显示代码表

DB 7CH,77H,6FH,7FH,71H,79H,5EH,39H

END

C语言源程序：

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#include<absacc.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

ucharcodea[16]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, //七段数码管显示代码表

0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};

voiddelay(uinti) //延时子程序

{uintj;

for(j=0;j<i;j++);

}

ucharcheckkey() //检测有无按键子程序

{uchari,j;

j=0x0F;

P3=j;

i=P3;

i=i&0x0F;

if(i==0x0F)return(0); //表示没有按键合上

elsereturn(0xFF); //表示有按键合上

}

ucharkeyscan() //键盘扫描子程序

{

ucharscancode; //扫描代码

ucharcodeaddr; //键码地址

uchara;

ucharm=0;

uchark;

uchari,j;

if(checkkey()==0)return(0xFF);

else

{delay(100); //延时去抖动

if(checkkey()==0)return(0xFF); //没有按键合上

else

{

scancode=0xF7; //从上到下的第一条行线置低电平

m=0x00; //m表示列线数量

for(i=1;i<=4;i++) //行扫描

{

k=0x10;

P3=scancode;

a=P3;

for(j=0;j<4;j++) //列扫描

{

if((a&k)==0) //若有按键合上，对应的列线为低电平

{

codeaddr=m+j;

while(checkkey()!=0);

return(codeaddr);

}

k=k<<1; //检测下一列

}

m=m+4; //表示列线数量为4

scancode=~scancode; //扫描码右移时，右移的数为1

scancode=scancode>>1;

scancode=~scancode;

}

}

}

}

voidmain()

{

intn;

P0=0x00; //P0口初始化

while(1)

{

if(checkkey()==0x00)continue; //若没有按键合上，转向下一次循环

else

{

n=keyscan(); //得到键码地址

P0=a[n]; //取键码送P0口显示

delay(100);

}

}

}8.2.3仿真分析

在Proteus中加载单片机控制程序(HEX文件)，单击仿真按钮，则单片机键盘扫描电路的仿真结果如图8-2所示。仿真时，用鼠标控制开关(为瞬态开关)的切换，数码管显示对应按键的编号。16个开关从左到右、从上到下依次编号为0～F。

8.3.1仿真电路

创建LCD1602液晶显示仿真电路，如图8-4所示。单片机的P1.0检测按键信号，P3口接LCD的数据线，LCD的控制信号由P2.5、P2.6、P2.7产生。LCD1602在Proteus中的名称为LM016L，所属类为Optoelectronics，位于DISPLAY库。8.3LCD的仿真与应用图8-4LCD1602液晶显示仿真电路仿真要求：LCD第一行显示“LM1602TESTNOW！”，第二行显示按键的计数值(即按键每合上一次，计数值加1)。8.3.2LCD1602简介

LCD1602字符型显示器是2行

×

16个字符的液晶显示器。该器件由32个字符点阵组成，可以显示ASCII码表中的所有可显示字符。

1．LCD1602的引脚功能

(1)

VSS：供电电源地。

(2)

VDD：供电电源输入端(接

+5V)。

(3)

VEE：LCD对比度调整。接正电源时，对比度最弱；接地时，对比度最强。使用时可用一个电位器调整其对比度。

(4)

RS：寄存器选择输入端。

RS=0，选择指令寄存器，可以写指令、读LCD忙标志和地址计数器。

RS=1，选择数据寄存器，可以写或读数据。

2．LCD1602指令集

LCD1602字符型显示器模块内部有两种寄存器：指令寄存器和数据寄存器。LCD1602在应用时，首先要对LCD进行初始化操作(单片机向指令寄存器写不同的指令数据)，然后确定显示字符的地址，最后将待显示的字符写入LCD的数据寄存器中。LCD1602的指令集如表8-1所示。

表8-1LCD1602的指令集表8-1中的字符说明：

X：0或1。

I/D：显示地址计数器模式选择。I/D=0，减1模式；I/D=1，加1模式。

S：显示屏移动控制位。S=0，显示屏不移动；S=1，如果I/D=1且有字符写入时显示屏左移，否则右移。

D：显示屏开关控制位。D=1，显示屏开；D=0，显示屏关。

C：光标开关控制位。C=1，光标开；C=0，光标关。

B：光标闪烁控制位。B=1，光标闪烁；B=0，光标不闪烁。

S/C：显示屏/光标移位选择。S/C=1，显示屏移位；S/C=0，光标移位。

R/L：移位方向选择。R/L=1，右移；R/L=0，左移。

DL：传输数据有效位长度选择。DL=1，有效位为8位；DL=0，有效位为4位。

N：显示器行数选择。N=1，双行显示；N=0，单行显示。

F：字符点阵块的点阵选择。F=1，选择5

×

10点阵；F=0，选择5

×

7点阵。

BF：忙标志位。BF=1，LCD忙；BF=0，LCD就绪。

CGRAM：字符发生器RAM。用户自编程的字符或图形存储器。

DDRAM：显示数据RAM。

LCD1602的显示数据存储器DDRAM与显示屏上的字符显示位置是一一对应的。DDRAM的地址与字符显示位置的对应关系如表8-2所示。当主控制器需要将字符显示在屏幕的某一位置时，首先将对应位置的DDRAM的地址写至地址计数器(指令寄存器)中，再将该字符的ASCII码写入DDRAM中，这样即可完成一个字符的显示。

表8-2DDRAM的地址与字符显示位置的对应关系8.3.3控制程序

主程序流程图如图8-5所示。图8-5LCD1602液晶显示主程序流程图汇编源程序：

KEY BITP1.0

RS BITP2.5

RW BITP2.6

E BITP2.7

ORG0000H

LJMP MAIN

MAIN: MOV R2,#00H

INIT: MOV R0,#01H ；清屏

CALL WRITE_COMM

MOV R0,#38H ；DL=1(8位数据)，N=1(双行显示)

CALL WRITE_COMM

MOV R0,#0FH ；D=1(显示屏开)，C=1(显示光标)，B=1(光标闪烁)

CALL WRITE_COMM

MOV R0,#06H ；I/D=1(加1)，S=0(显示屏不移动)

CALL WRITE_COMM

MOV R0,#080H ；LCD第1行地址

CLR F0 ；PSW.5=0(用户自定义位)

CALL WRITE_COMM

MOV DPTR,#TABLE1 ；在LCD第1行显示字符串

CALL WRITE_STR

KEY0: MOV R7,#0 ；R7为检测按键计数器

KEY1: JB KEY,$ ；等待按键合上

CALL DELAY ；延时去抖动

INC R7 ；计数器加1

CJNE R7,#255,KEY2 ；是否计满？

JNB KEY,$ ；等待按键松开

JMP KEY0 ；计满，则跳转至KEY0，将计数器清0

KEY2: CALL DIVIDE ；调用计数值分离子程序

CALL WRITE_CHAR ；在LCD第2行显示计数值对应的字符

JNB P1.0,$ ；等待按键松开

LJMP KEY1

DIVIDE:MOV A,R7 ；计数值分离子程序，三位计数值分离后分别存入；显示缓冲区40H、41H、42H

MOV B,#64H

DIV AB

MOV 40H,A

MOV A,B

MOV B,#0AH

DIV AB

MOV 41H,A

MOV 42H,B

RET

BUSY: MOV P3,#0FFH ；LCD忙检测

SETB E

CLR RS

SETB RW

NOP

NOP

BUSY0:MOV A,P3

JNB ACC.7,BUSY1

CLR E

NOP

SETB E

NOP

SJMP BUSY0

BUSY1:CLR E

RET

ENABLE:

SETB E ；LCD命令使能子程序

CALL DELAY

CLR E

RET

WRITE_COMM:CALLBUSY ；写命令子程序

MOV P3,R0

CLR RS

CLR RW

CALL ENABLE

RET

WRITE_DATA:CALLBUSY ；写数据子程序

MOV P3,R0

SETB RS

CLR RW

CALL ENABLE

INC R2

CJNE R2,#10H,WRITE3

WRITE1:CPL F0

JNB F0,WRITE2

MOV R0,#0C0H

CALL WRITE_COMM

ANL 02H,#0FH

SJMP WRITE3

WRITE2:MOV R0,#80H

CALL WRITE_COMM

ANL 02H,#0FH

WRITE3:RET

WRITE_STR:MOV R1,#00H ；写字符串至LCD子程序

LOOP1:MOV A,R1

MOVC A,@A+DPTR

MOV R0,A

CALL WRITE_DATA

INC R1

CJNE R0,#0C0H,LOOP1

RET

；写计数值对应的字符子程序

WRITE_CHAR:MOVR2,#3 ；计数值为3位

MOV P3,#0C0H ；LCD第2行地址

CLR RS

CLR RW

CALL ENABLE

MOV R1,#40H ；显示缓冲区首址

W1: MOV A,@R1

MOV DPTR,#TABLE2

MOVC A,@A+DPTR

MOV P3,A

SETB RS

CLR RW

CALL ENABLE

INC R1

DJNZ R2,W1

RET

DELAY: MOV R4,#05 ；延时子程序

LOOP2:MOV R5,#0FFH

DJNZ R5,$

DJNZ R4,LOOP2

RET

TABLE1:DB 'LM1602TESTNOW!'

TABLE2:DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H；0～9的ASCII码表

END

C语言源程序：

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#include<absacc.h>

#include<stdio.h> //含sprinf函数定义

sbitkey=P1^0; //端口定义

sbitRS=P2^5;

sbitRW=P2^6;

sbitE=P2^7;

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#defineBUSY0x80

voiddelay_LCD(ucharm) //延时程序

{

uinti,j;

for(i=0;i<m;i++)

{

for(j=0;j<60;j++);

}

}

void test_LCDbusy() //检测忙程序

{

P3=0xFF;

E=1;

RS=0;

RW=1;

_nop_();

while(P3&BUSY) //LCD的DB7=1，循环等待

{

E=0;

_nop_();

E=1;

_nop_();

}

E=0;

}

voidwrite_LCDcomm(ucharComm) //写命令

{

test_LCDbusy();

RS=0;

RW=0;

E=0;

_nop_();

P3=Comm;

_nop_();

E=1;

_nop_();

E=0;

}

voidwrite_LCDdata(ucharData) //写数据

{

test_LCDbusy();

P3=Data;

RS=1;

RW=0;

E=1;

_nop_();

E=0;

}

voidinit_LCD(void) //LCD初始化

{

write_LCDcomm(0x38);

delay_LCD(5);

write_LCDcomm(0x01);

delay_LCD(5);

write_LCDcomm(0x06);

delay_LCD(5);

write_LCDcomm(0x0F);

delay_LCD(5);

}

voiddisplayOneChar(ucharX,Y,Data) //显示一个字符，X、Y表示位置

{

Y=Y&0x01;

X=X&0x0F;

if(Y) //若Y=1，则显示第2行

X=X|0x40; //第2行地址码为第1行+0x40

X=X|0x80; //指令码为地址码+0x80

write_LCDcomm(X);

write_LCDdata(Data);

}

voiddisplay_LCD(ucharX,Y,uchar*Data) //显示字符串

{

ucharDataLength=0;

Y=Y&0x01;

X=X&0x0F;

while(X<16)

{

displayOneChar(X,Y,Data[DataLength]);

DataLength++;

X++;

}

}

voidmain() //主程序

{

ucharData[]="LM1602TESTNOW!";

intCount=0; //Count为计数器，检测按键次数

ucharstr[16];

ucharDisp_Buffer[]="";

delay_LCD(15);

init_LCD();

display_LCD(0,0,Data); //在LCD第1行显示字符串

delay_LCD(200);

delay_LCD(200);

delay_LCD(200);

while(1)

{

while(key==1) //等待按键合上

{;}

if(key==0)

{

delay_LCD(10);

Count=Count+1; //计数器加1

sprintf(str,"%s%d",Disp_Buffer,Count);//将整型数转换为字符串，存入str[16]

delay_LCD(15);

display_LCD(0,1,str); //在LCD第2行显示计数结果

delay_LCD(20);

while(key==0) //等待按键松开

{;}

}

}

}程序说明：

(1)汇编程序对按键计数值的显示，是要将计数值各位分离，并分别找到其对应的ASCII码显示。

(2)

C语言程序对按键计数值的显示，只要将按键计数值转换为字符串，调用相应的函数即可。8.3.4仿真分析

在Proteus中加载单片机控制程序(HEX文件)，单击仿真按钮，则LCD1602液晶显示器的仿真结果如图8-4所示。LCD1602的第1行显示字符串“LCD1602TESTNOW！”；用鼠标控制按键(为瞬态开关)的切换，LCD1602第2行显示按键的计数值。

8.4.1仿真电路

创建中断优先级仿真电路，如图8-6所示。单片机的P0口接LED数码管(并外接上拉电阻，原因是P0口为漏极开路输出，接拉电流负载时需外接上拉电阻)，显示主程序计数值；单片机的P1口接LED数码管，显示INT0(高优先级)中断程序计数值；单片机的P2口接LED数码管，显示INT1(低优先级)中断程序计数值。P3.2、P3.3接开关，产生外部中断(INT0、INT1)信号。8.4中断优先级的仿真与应用

图8-6中断优先级仿真电路仿真要求：

(1)执行主程序时，数码管均依次显示01→02→……→3E→3F→40并循环。

(2)

INT0、INT1中断程序执行时，数码管均依次显示01→02→……→3E→3F→40并退出。

(3)当有INT1(低优先级)中断请求时，能中断主程序的执行，但不能中断INT0(高优先级)程序的执行。

(4)当有INT0(高优先级)中断请求时，能中断主程序和INT1程序。8.4.2控制程序

汇编源程序：

LJMPINIT

ORG0003H ；INT0中断入口

LJMPEXT0

ORG0013H ；INT1中断入口

LJMPEXT1

LJMPMAIN

INIT:MOV SP,#20H ；设置堆栈指针

LCALL CLR_LED ；单片机端口初始化

LCALL INT_ENABLE ；中断设置与启动

；主程序

MAIN:MOV R5,#00H ；主程序计数器赋初值

M1:

INC R5 ；计数器加1

MOV P0,R5 ；计数值送P0口显示

LCALL DELAY ；延时

CJNE R5,#40H,M1 ；计数值等于40H，从初值开始重新计数

JMP MAIN

；INT0中断服务程序

EXT0:MOV R6,#00H

E0:INC R6

MOV P1,R6

LCALL DELAY

CJNE R6,#40H,E0

RETI

；INT1中断服务程序

EXT1:

MOVR7,#00H

E1:INC R7

MOV P2,R7

LCALL DELAY

CJNE R7,#40H,E1

RETI

；单片机端口初始化子程序

CLR_LED:

MOV P0,#00H

MOV P1,#00H

MOV P2,#00H

RET

；中断设置与启动子程序

INT_ENABLE:SETBIT0 ；设置为下降沿触发

SETBEX0 ；启动INT0

SETBPX0 ；INT0设置为高优先级

SETBIT1 ；设置为下降沿触发

SETBEX1 ；启动INT1

SETBEA ；开放总中断

RET；延时子程序

DELAY: MOV A,#0FFH

D1: MOV R0,#0FFH

DJNZ R0,$

DEC A

JNZ D1

RET

END

C语言源程序：

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

voidDelay(uintx) //延时程序

{

uchart;

while(x--)for(t=0;t<120;t++);

}

voidInterrupt_Init() //中断初始化程序

{

IT0=1; //下降沿触发

EX0=1; //启动INT0中断

IT1=1; //下降沿触发

PX0=1; //设置INT0为高优先级

EX1=1; //启动INT1中断

EA=1; //开放总中断

}

voidmain() //主程序

{

ucharCount0; //主程序计数器

Interrupt_Init(); //中断初始化

P0=0x00; //单片机端口初始化

P1=0x00;

P2=0x00;

while(1)

{

Count0=0; //主程序计数器赋初值

while(Count0<0x40) //计数值小于40H时加1

{

Count0++;

Delay(200);

P0=Count0;

}

}

}

voidEX_INT0()interrupt0 //INT0中断服务程序(“0”为INT0的中断号)

{

ucharCount1=0;

while(Count1<0x40)

{

Count1++;

Delay(200);

P1=Count1;

}

}

voidEX_INT1()interrupt2 //INT1中断服务程序(“2”为INT1的中断号)

{

ucharCount2=0;

while(Count2<0x40)

{

Count2++;

Delay(200);

P2=Count2;

}

}8.4.3仿真分析

在Proteus中加载单片机控制程序(HEX文件)，单击仿真按钮，则数码管循环显示主程序计数值。

当低优先级按键合上(INT1有中断请求)时，主程序中断计数，INT1中断计数器开始加1计数(从“0”加1至“40”)，直至INT1中断服务程序结束后，主程序从中断点继续计数并循环。

在INT1计数的过程中，若高优先级按键合上(INT0有中断请求)，则INT1中断服务程序中断计数，INT0中断计数器开始加1计数(从“0”加1至“40”)，直至INT0中断服务程序结束后，INT1中断服务程序从中断点继续加1计数直至退出，主程序再从中断点继续计数并循环。

从仿真过程可以看出，高优先级可中断低优先级和主程序，低优先级可中断主程序但不能中断高优先级。仿真结果很好地演示了中断的概念。

8.5.1创建电路

创建定时器仿真电路(秒表)，如图8-7所示。单片机的P0口接LED数码管(并外接上拉电阻，原因是P0口为漏极开路输出，接拉电流负载时需外接上拉电阻)的段显信号，P2.0、P2.1、P2.2分别接数码管的位显信号，P2.7接开关。LED数码管选用7SEG-MPX4-CA-BLUE(属于Optoelectronics类，共阳数码管)。8.5定时器的仿真与应用

图8-7定时器应用仿真电路(秒表)设计要求：用单片机定时器T0设计秒表，秒表精度为0.1秒。仿真开始后，第一次按键，秒表开始计时，最大计时时间为20秒；第二次按键，秒表停止计时，并显示计时时间；第三次按键，秒表清零，为下一次计时作准备。

定时器T0(50ms)初值计算：当T0作定时器用时，计数脉冲来自单片机内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也即每个机器周期计数器加“1”。由于一个机器周期等于12个振荡器的脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。单片机时钟频率为12MHz，则计数脉冲频率为1MHz(周期为1µs)。要产生50ms定时溢出，则需要计数50000次。当T0设置为十六进制定时器时，计数初值为216-50000

=15536

=

3CB0H。8.5.2控制程序

定时器应用(秒表)主程序流程图如图8-8所示。50ms定时中断服务程序流程图如图8-9所示。

图8-8定时器应用(秒表)主程序流程图

图8-950ms定时中断服务程序流程图汇编源程序：

KEY BITP2.7 ；按键端口定义

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 000BH ；T0中断入口地址

LJMP TIMER0

ORG 0040H ；主程序存放地址

MAIN:

MOV TMOD,#00000001B ；T0为十六进制定时器/计数器

MOV TH0,#3CH ；定时器赋初值，定时时间为50ms

MOV TL0,#0B0H

SETB ET0 ；定时器T0允许

SETB EA ；开放总中断

MOV R0,#00H ；以50ms为单位的计数次数

MOV R1,#00H ；计时时间值(单位为0.1ms)

A0: JB KEY,A00 ；判断第一次按键是否合上

CALL DELAY

JB KEY,A00

SETB TR0 ；第一次按键合上，启动定时器T0

SETB EA

JNB KEY,$ ；等待按键松开

SJMP A1

A00: CALL DISPLAY

SJMP A0

A1: CALL DISPLAY

JB KEY,A1 ；判断第二次按键是否合上

CALL DELAY

JB KEY,A1

A2: CALL DELAY

JB KEY,A1

CLR EA ；第二次按键合上，T0停止

CALL DISPLAY

JNB KEY,$

A3: JB KEY,A33 ；判断第三次按键是否合上

CALL DELAY

JB KEY,A33

MOV R1,#00H ；第三次按键合上，计时值清零

JNB KEY,$

SJMP A0

A33: CALL DISPLAY

SJMP A3

；显示程序

DISPLAY:

MOV A,R1

MOV B,#100 ；分离计时值的百位，并调用相应的代码显示

DIV AB

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

SETB P2.0 ；百位位显信号有效

CALL DELAY

CLR P2.0

MOV A,B ；余数(整除100后的余数存至B中)送至A，整除

；10以后，可分离计时值的十位

MOV B,#10

DIV AB

MOV DPTR,#TAB_DOT

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

SETB P2.1 ；十位位显信号有效

CALL DELAY

CLR P2.1

MOV A,B ；余数(整除10后的余数存至B中)即为个位

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

SETB P2.2 ；十位位显信号有效

CALL DELAY

CLR P2.2

RET

；延时程序

DELAY:MOV R7,#20

D0:MOV R6,#250

DJNZ R6,$

DJNZ R7,D0

RET

；T0中断服务程序

TIMER0: MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H

INC R0

CJNE R0,#02,D1 ；计满两次为0.1s

MOV R0,#00H

INC R1 ；每隔0.1s，计时值加1

CJNE R1,#200,D1

MOV R1,#00H

D1: RETI

TAB_DOT:DB40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H ；带小数点的显示码(共阳)

TAB: DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H；不带小数点的显示码

END

C语言源程序：

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

sbitkey=P2^7; //按键端口定义

sbitlow=P2^2; //位显信号定义

sbitmiddle=P2^1;

sbithigh=P2^0;

uchartime=0,count=0;

ucharcodedis_char[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //段显码

ucharcodedis_add_dot[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10}; //段显码

//(带小数点)

voiddelay(ucharM) //延时程序

{

uchari,j;

for(i=0;i<M;i++)

for(j=0;j<125;j++);

}

voiddisplay(void) //显示程序

{

P0=dis_char[time/100]; //计时值的百位送LED显示

high=1;

delay(3);

high=0;

P0=dis_add_dot[(time%100)/10]; //计时值的十位送LED显示

middle=1;

delay(3);

middle=0;

P0=dis_char[time%10]; //计时值的十位送LED显示

low=1;

delay(3);

low=0;

}

voidmain() //主程序

{

TMOD=0x01; //T0为十六进制定时器/计数器

TH0=0x3C; //设置计数初值

TL0=0xB0;

IE=0x82; //允许T0中断、开放总中断

while(1)

{

while(key==1)

display();

while(key==0) //按键第一次合上，启动T0中断

display();

TR0=1;

EA=1;

while(key==1)

display();

while(key==0) //按键第二次合上，T0中断停止

{

display();

EA=0;

}

while(key==1)

display();

while(key==0) //按键第三次合上，计时值清零

display();

while(key==1)

{

display();

time=0;

}

}

}

voidTIMER0_INT()interrupt1 //T0中断服务程序

{

count++;

if(count==2) //计满两次为0.1s

{

time++; //每隔0.1s，计时值加1

count=0;

if(time==200)

time=0;

}

TH0=0x3C;

TL0=0xB0;

}8.5.3仿真分析

在Proteus中加载单片机控制程序(HEX文件)，单击仿真按钮，则数码管显示“00.0”。

按键第一次合上，数码管开始计时，计时精度为0.1s，最大计时时间为20.0s；第二次按键合上，计时停止，并显示计时时间；第三次按键合上，计时时间清零，为下一次继续计时作准备。

读者可在此基础上，通过设定定时器的定时溢出时间，将计时精度提高到0.01秒。

8.6.1双机单向通信

双机单向通信即单工通信，是指主机发送数据或指令，从机接收数据或指令，信号为单方向传输。本例用一个单片机(甲机)作主机，另一个单片机(乙机)作从机，主机发送命令来控制从机。8.6单片机串行通信的仿真与应用设计要求：

(1)主机接开关，通过开关发送相应的指令给从机，从机接收主机指令，执行相应的操作。

(2)仿真开始后，按键第一次合上，控制从机发光管D1闪烁；按键第二次合上，控制从机发光管D2闪烁；按键第三次合上，控制从机发光管D1、D2均闪烁；按键第四次合上，控制从机发光管D1、D2均熄灭。

(3)主机发光管D1、D2同从机一样，按相同的流程亮与灭。

1．创建电路

创建单片机串行通信(单工方式)仿真电路，如图8-10所示。MAX232用来实现电平转换，即将单片机输出的数字电平转换为RS-232C接口电平。

图8-10单片机串行通信(单工方式)仿真电路

2．控制程序

1)编程思路

(1)由于主机与从机分别执行不同的任务，主机负责发送命令或停止发送命令，而从机则接收命令，因此，主机与从机的控制程序要分别编写。

(2)本处的两单片机均工作于串口模式1(即10位异步通信模式)，主机程序和从机程序均需进行初始化设置，包括设置串口模式(SCON)、设置定时器T1的工作方式(TMOD)、给定时器T1赋初值、启动定时器T1。

(3)串口模式1传输波特率的计算公式为

波特率

=

(2SMOD/32)

×

定时器T1的溢出率

T1的初值TH1

=

TL1

=

0xFD(即253)，T1的溢出率

=

fosc/(C12

×

(256

-

TH1))，fosc为单片机的晶振。PCON=0x00，SMOD为PCON的最高位，则SMOD

=

0。设单片机的晶振为11.0592MHz，代入上述表达式，得到波特率为9600b/s。

(4)主机和从机的串口通信均采用查询方式。主机程序通过查询发送标志TI，检测一帧数据是否发送完毕，当一帧数据发送完毕后，由硬件自动置TI=1；从机程序通过查询接收标志RI，检测一帧数据是否接收完毕，当一帧数据接收完毕后，由硬件自动置RI=1。注意在每次收发数据时，都要通过软件将RI、TI清零，为继续收发数据作准备。

(5)如果串口工作在中断方式，还要设置IE允许ES中断，并编写相应的中断服务程序。

2)控制程序流程图

单片机串行通信控制程序流程图(主机)如图8-11所示。单片机串行通信控制程序流程图(从机)如图8-12所示。图8-11单片机串行通信控制程序流程图(主机)图8-12单片机串行通信控制程序流程图(从机)

3)汇编源程序

主机控制程序：

D1BIT P0.0 ；发光管端口定义

D2BIT P0.1

KEY BITP3.5 ；按键端口定义

ORG 0000H ；主程序存放地址

LJMPMAIN

MAIN: MOV SCON,#40H ；(主机)串口工作方式1，禁止接收

MOV TMOD,#20H ；定时器T1工作方式2，8位自动重装初值

MOV PCON,#00H ；波特率不倍增

MOV TH1,#0FDH ；T1赋初值(波特率为9600b/s)

MOV TL1,#0FDH

CLR TI ；发送中断标志清零

SETB TR1 ；启动T1

LOP0: SETB D1 ；D1、D2熄灭

SETB D2

CALL DELAY

JB KEY,LOP0 ；检测按键第1次合上

JNB KEY,$ ；等待按键松开

LOP1:MOV R1,#1 ；发送“1”至串口

CALL PUTC_TO_PORT

CPL D1 ；D1闪烁、D2熄灭

SETB D2

CALL DELAY

JB KEY,LOP1 ；检测按键第2次合上

JNB KEY,$

LOP2: MOV R1,#2 ；发送“2”至串口

CALL PUTC_TO_PORT

SETB D1 ；D1熄灭、D2闪烁

CPL D2

CALL DELAY

JB KEY,LOP2 ；第3次检测按键合上

JNB KEY,$

LOP3: MOV R1,#3 ；发送“3”至串口

CALL PUTC_TO_PORT

CPL D1 ；D1、D2均闪烁

CPL D2

CALL DELAY

JB KEY,LOP3；第4次检测按键合上

JNB KEY,$

MOV R1,#4 ；发送“4”至串口

CALL PUTC_TO_PORT

AJMP LOP0

DELAY: MOV R7,#20 ；延时程序

DELAY1:

MOV R6,#250

DJNZ R6,$

DJNZ R7,DELAY1

RET

PUTC_TO_PORT:MOVSBUF,R1 ；发送数据至串口程序

JNB TI,$ ；等待一帧数据发送完(一帧数据发送完以后，

；由硬件置TI=1)

CLR TI ；TI清零(为继续发送数据作准备)

RET

END

从机控制程序：

D1BITP0.0 ；发光管端口定义

D2BITP0.1

ORG0000H

LJMPMAIN

MAIN: MOV SCON,#50H ；(从机)串口工作方式1，允许接收

MOV TMOD,#20H ；定时器T1工作方式2，8位自动重装初值

MOV PCON,#00H ；波特率不倍增

MOV TH1,#0FDH ；T1赋初值(波特率为9600b/s)

MOV TL1,#0FDH

CLR RI ；清除接收中断标志位

SETB TR1 ；启动T1

SETB D1 ；D1、D2均熄灭

SETB D2

LOP0:JNB RI,$ ；查询接收标志(等待一帧数据传送完)

CLR RI ；RI清零(为接收下一帧数据作准备)

MOV R0,SBUF ；将接收缓冲区的数据存入R0

CJNE R0,#1,LOP1 ；判断接收的数据是否为“1”

CPL D1 ；D1闪烁、D2熄灭

SETB D2

CALL DELAY

AJMP LOP0 ；跳转至LOP0(循环查询接收标志)

LOP1:CJNE R0,#2,LOP2 ；判断接收的数据是否为“2”

SETB D1 ；D1熄灭、D2闪烁

CPL D2

CALL DELAY

AJMP LOP0

LOP2: CJNE R0,#3,LOP3 ；判断接收的数据是否为“3”

CPL D1 ；D1、D2均闪烁

CPL D2

CALL DELAY

AJMP LOP0

LOP3: SETB D1 ；若接收的数据不是1、2、3中的一个，则D1、D2熄灭

SETB D2

AJMP LOP0

DELAY:MOV R7,#20 ；延时程序

DELAY1:MOV R6,#250

DJNZ R6,$

DJNZ R7,DELAY1

RET

END

4)

C语言源程序

主机控制程序：

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitD1=P0^0; //发光管端口定义

sbitD2=P0^1;

sbitKEY=P3^5; //按键端口定义

voiddelay(uintm) //延时程序

{

uchari;

while(m--)for(i=0;i<120;i++);

}

voidputchar_to_port(ucharc) //发送数据至串口程序

{

SBUF=c; //待发送数据存入发送缓冲区

while(TI==0); //等待一帧数据发送完(发送一帧数据后，由硬件置TI=1)

TI=0; //TI由软件清零(为继续发送数据作准备)

}

voidmain() //主程序

{

ucharkey_count=0; //按键合上次数

SCON=0x40; //(主机)串口方式1，禁止接收

TMOD=0x20;