六位十进制计数器设计LCD显示计数值.docx
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六位十进制计数器设计LCD显示计数值
1.前言
1.1设计背景
利用数字电路技术数出给定时间内所通过的脉冲数并显示计数结果的数字化仪器。
电子计数器是其他数字化仪器的基础。
在它的输入通道接入各种模-数变换器,再利用相应的换能器便可制成各种数字化仪器。
电子计数器的优点是测量精度高、量程宽、功能多、操作简单、测量速度快、直接显示数字,而且易于实现测量过程自动化,在工业生产和科学实验中得到广泛应用。
电子计数器可具有以下三种基本功能:
(1)频率测量
(2)周期或时间间隔测量
(3)累加计数
在这些功能的基础上再增加某些辅助电路或装置,计数器还可完成多周期平均、时间间隔平均、频率比值和频率扩展等功能。
电子计数器性能指标主要包括:
频率、周期、时间间隔测量范围、输入特性(灵敏度、输入阻抗和波形)、精度、分辨度和误差(计数误差、时基误差和触发误差)等。
电子计数器按功能可分三类:
(1)通用计数器:
可测频率、周期、多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。
(2)频率计数器:
专门用于测量高频和微波频率的计数器,主要用于测频率。
(3)计算计数器:
一种带微处理器的具有计算功能的计数器,除了具有通用计数器的功能之外,还能进行数学运算,求解比较复杂的方程式,可靠程序控制进行测量计算和显示等全部工作。
1.2设计内容
(1)编制程序,在字符液晶显示器上显示键盘实时按键值;
(2)设计一个十进制计数器,对外部脉冲进行计数,计满即清0,用小键盘设置计数值及计数器的启、停.,显示器由右向左为个,十,百,千,万,十万。
1、C键:
清零.2、A键:
开始计数,3、D键:
停止计数,4、B键:
设置计数值。
4、E键:
程序退出。
1.3硬件实习的目的
(1)进一步掌握硬件电路和软件功能的设计方法。
(2)了解LCD1602的工作原理,掌握键盘扫描方法。
2.设计要求
2.1编制程序,在字符液晶显示器上显示键盘实时按键值;
2.2设计一个十进制计数器,对外部脉冲进行计数,计满即清0,用小键盘设置计数值及计数器的启、停.,显示器由右向左为个,十,百,千,万,十万。
1、C键:
清零.2、A键:
开始计数,3、D键:
停止计数,4、B键:
设置计数值。
4、E键:
程序退出。
3.硬件设计
3.1设计方案
硬件设计框图
图1硬件设计框图
框图说明:
通过分析,需要矩阵键盘输入预置数,可分配P3口连接矩阵键盘;LCD1602液晶需要8位数据线和其他几位控制引线,可分配P0口作为数据传输口,P2.4、P3.5、P2.6作为控制引脚。
图2硬件连接
硬件电路说明:
本系统完全为片内ROM和RAM,直接用IO口访问外设。
P0口作为LCD1602的数据输出口,由P2.5、P2.6、P2.7分别控制RS、RW、EN控制线。
P3口连接矩阵键盘。
P1.3驱动蜂鸣器。
外部脉冲从P3.2输入。
VSS接地,VDD接+5V电源,VEE(V0)接滑动变阻器RV1,通过改变RV1阻值调节1602液晶屏的对比度。
按下某个键后,通过矩阵键盘的行扫描和列扫描计算出键值送入P3口,根据键值选择对应的字符,将字符显示在液晶屏上。
3.2SCT89C52芯片介绍
89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品,它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机,属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统,属于80C51增强型单片机版本,集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能,适合于类似马达控制等应用场合。
89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器(ROM)32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内时钟振荡电路。
此外,89C52还可工作于低功耗模式,可通过两种软件选择空闲和掉电模式。
在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下,保存RAM数据,时钟振荡停止,同时停止芯片内其它功能。
89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。
图3芯片的外部引脚
主要功能特性:
表1主要功能特性
·标准MCS-51内核和指令系统
·片内8kROM(可扩充64kB外部存储器)
·32个双向I/O口
·256x8bit内部RAM(可扩充64kB外部存储器)
·3个16位可编程定时/计数器
·时钟频率3.5-12/24/33MHz
·向上或向下定时计数器
·改进型快速编程脉冲算法
·6个中断源
·5.0V工作电压
·全双工串行通信口
·布尔处理器
—帧错误侦测
·4层优先级中断结构
—自动地址识别
·兼容TTL和CMOS逻辑电平
·空闲和掉电节省模式
·PDIP(40)和PLCC(44)封装形式
SCT89C52单片机为40引脚双列直插式封装。
其引脚排列和逻辑符号如上图所示。
各引脚功能简单介绍如下:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口作为AT89C51的一些特殊功能口,管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,
ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出
3.3LCD1602显示液晶介绍
图41602引脚说明
3.3.1引脚功能介绍
表2管脚功能表
引脚
符号
功能说明
1
VSS
一般接地
2
VDD
接电源(+5V)
3
V0
液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
4
RS
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
5
R/W
R/W为读写信号线,高电平
(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
6
E
E(或EN)端为使能(enable)端,下降沿使能。
7
DB0
低4位三态、双向数据总线0位(最低位)
8
DB1
低4位三态、双向数据总线1位
9
DB2
低4位三态、双向数据总线2位
10
DB3
低4位三态、双向数据总线3位
11
DB4
高4位三态、双向数据总线4位
12
DB5
高4位三态、双向数据总线5位
13
DB6
高4位三态、双向数据总线6位
14
DB7
高4位三态、双向数据总线7位(最高位)(也是busyflag)
15
BLA
背光电源正极
16
BLK
背光电源负极
3.3.2字符集
1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。
因为1602识别的是ASCII码,试验可以用ASCII码直接赋值,在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值,如'A'。
3.3.3显示地址
表31602液晶内部显示地址
12345678910111213141516
80H81H82H83H84H85H86H87H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH
90H91H92H93H94H95H96H97H98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH
3.3.4操作时序
图5读时序
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
R/W为读写信号线,置高电平进行读操作,经过tsp1建立地址,此时使能端E置一,再经过tD时间后数据端读出有效数据;E再恢复到零,有tHD2的时间保持数据。
完成此过程,读时序完成。
图6写时序
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
R/W为读写信号线,置低电平进行写操作。
经过tsp2建立地址,此时使能端E置一,数据端写入有效数据;E再恢复到零,有tHD2的时间保持数据。
完成此过程,写时序完成。
3.3.4指令说明
1602通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令。
显示模式设置:
(初始化)
00111000[0x38]设置16×2显示,5×7点阵,8位数据接口;
显示开关及光标设置:
(初始化)
00001DCBD显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B光标闪烁(1有效)
000001NSN=1(读或写一个字符后地址指针加1&光标加1),
N=0(读或写一个字符后地址指针减1&光标减1),
S=1且N=1(当写一个字符后,整屏显示左移)
s=0当写一个字符后,整屏显示不移动
数据指针设置:
数据首地址为80H,所以数据地址为80H+地址码(0-27H,40-67H)
其他设置:
01H(显示清屏,数据指针=0,所有显示=0);02H(显示回车,数据指针=0)。
通常推荐的初始化过程:
延时15ms
写指令38H
延时5ms
写指令38H
延时5ms
写指令38H
延时5ms
(以上都不检测忙信号)
(以下都要检测忙信号)
写指令38H
写指令08H关闭显示
写指令01H显示清屏
写指令06H光标移动设置
写指令0cH显示开及光标设置
完毕
4.软件设计
4.1软件设计程序流程图
Y
图7软件流程图
功能介绍:
开启电源进入欢迎界面,按下定时功能键,进入定时功能,按字符键预制初值,按开始/暂停启动程序,再按一次则暂停,按下清零键定时重新开始,当定时时间到,蜂鸣器报警,按下复位键回到欢迎界面;按下计数功能键时,操作同定时功能,只是以按键来做外部计数脉冲,按下一个键时计一个数。
4.2各子程序介绍
voiddelay(unsignedintx);//延时1毫秒子程序
:
用参数x确定延时x毫秒
voidinit();//初始化
:
设置定时器工作方式和初值;设置LCD显示格式;处理中断;设置INT0为负跳沿触发
voidwrite_com(unsignedcharx);//写指令
;x为LCD的控制指令
voidwrite_data(unsignedcharx);//写字符
;x为LCD要显示的数据
voidwelcome();//初始化界面
;显示“Welcom”,等待按键,进入Clock_or_Count函数
unsignedcharkeyscan();//键盘扫描函数,使用行列反转扫描法
;矩阵键盘扫描程序;返回
voidRenew_screen();//刷新屏幕
;
voidClock_or_Count();//定时器、计数器函数
;
voidspeaker();//蜂鸣器报警
;
voidKey_INT()interrupt0//按键中断
;
voidClock0_INT()interrupt1//定时中断
;
voidINT_1()interrupt2//外部计数脉冲中断
4.3主函数
voidmain()
{
init();
welcome();
while
(1)
{
switch(keyvalue)
{//key_flag2用于区别进入的是Clock还是Count
case0x70:
delay(100);key_flag2=0;Clock_or_Count();break;
case0xb0:
delay(100);key_flag2=1;Clock_or_Count();break;
default:
;break;
}
delay(200);
Renewscreen();
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
4.4软件设计程序代码及分析
以下部分程序的功能是将键盘读出的键值经过计算,加上六位十进制数中对应的权值,并将它们累加,之后又转换成LCD的显示码值;由Renewscreen函数同步显示到液晶上面。
编程需要一定的技巧。
e为权值,初始值为100000,每按下一个按键就会缩小10倍,变成下一数字的权值。
count不断累加按键的数值,最终得到一个六位十进制数。
将count除以权值后对10求余(10%)即可得到该位的数字,保存到全局变量数组c[],之后可由Renewscreen函数送出显示。
当e变成0的时候说明预置数已经输入完毕,自动开始定时或者计数。
unsignedlonge=100000;
key=keyscan();//调用键盘扫描,
switch(key)
{
case0x7e:
{count+=e*0;e=e/10;break;}//0按下相应的键显示相对应的码值
case0x7d:
{count+=e*1;e=e/10;break;}//1
case0x7b:
{count+=e*2;e=e/10;break;}//2
case0x77:
{count+=e*3;e=e/10;break;}//3
case0xbe:
{count+=e*4;e=e/10;break;}//4
case0xbd:
{count+=e*5;e=e/10;break;}//5
case0xbb:
{count+=e*6;e=e/10;break;}//6
case0xb7:
{count+=e*7;e=e/10;break;}//7
case0xde:
{count+=e*8;e=e/10;break;}//8
case0xdd:
{count+=e*9;e=e/10;break;}//9
case0xee:
e=0;break;//按下start键开始计数
}
c[5]=count/100000%10;
c[4]=count/10000%10;
c[3]=count/1000%10;
c[2]=count/100%10;
c[1]=count/10%10;
c[0]=count%10;
Renew_screen();
4.5设计效果
该作品最终效果为,进入Clock模式时,先预置初值,按下Start键每秒加1,并在LCD的第二行显示当前秒数。
在达到预置初值之后,蜂鸣器发出警告声。
当进入Count模式时和定时器界面和操作方法很类似,只不过是有外部中断INT0(P3.2)的下降沿触发计数。
5.调试错误及处理情况
(1)经过很久的调试和不断的尝试,发现LCD的显示格式控制字不是0x30而是0x38,与数据手册给的不一样。
(2)用外部中断0时,当把P3.2接GND时,系统会一直产生中断,原来是没有把IT0=1,设置外部中断0为下跳沿触发。
(3)编译完成下载时发现程序下载不进去,后把波特率调低后可以下载。
(4)按键发现没有效果,后检查发现是键值计算错误,改正后能实现功能。
(5)按键有时要按很久才有用,请教别人后是延时消抖程序不合理,延时参数修改后有所改善。
6.设计心得
这个设计过程中,我们通过在原有的计数器系统进行了改进,使之增添了暂停、计数、清零等的三个控制功能,使之成为一个更加适用,功能更加完备的属于自己的一个系统。
设计结果能够符合题意,成功完成了此次实习要求,我们不只在乎这一结果,更加在乎的,是这个过程。
这个过程中,我们花费了大量的时间和精力,更重要的是,我们在学会创新的基础上,同时还懂得合作精神的重要性,学会了与他人合作。
作为一名电子专业的大三学生,我觉得做单片机实习是十分必要的。
在已度过的大学时间里,我们大多数接触的是专业课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识,如何去锻炼我们的实践能力?
如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢?
我想做类似实习就为我们提供了良好的实践平台。
7.作品使用说明书
键盘位置如图7:
图7键盘表
6键第二功能:
定时功能
2键第二功能:
计数功能
C键功能:
开始/暂停
D键功能:
清零
打开电源开关之后停留在初始化界面,这时候可以按下[6]键或者[2]键进入相应的模式。
进入模式后即可用数字键盘输入预置数,当输入完六位预置数时,或者按下[开始/暂停]键之后就进入到计数或定时状态。
此时可以使用[开始/暂停]、[清零]来控制相应的功能。
当计数值到达预置值时,蜂鸣器可发出报警声。
此时按下RESET复位系统即可还原。
参考文献
[1]赵德安.单片机原理与应用.北京:
机械工业出版社,2008
附录:
#include
sbitRS=P2^4;
sbitW=P2^5;
sbitEN=P2^6;
sbitspk=P1^4;
bitkey_flag1=0;//按键标识
bitfunction=0;//功能选择,0进入定时功能,1进入计数功能
charkeyvalue;//按键码值
staticchartime_i=0;//定时器
charc[6]={0,0,0,0,0,0},c1[6]={0,0,0,0,0,0};//第一行和第二行显示值
chartable[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};
unsignedlongcount=0,count2=0x00;
////////////////////////////////////////////////////////////////////
voiddelay(unsignedintx);//延时1毫秒
voidinit();//初始化
voidwrite_com(unsignedcharx);//写指令
voidwrite_data(unsignedcharx);//写字符
voidwelcome();//初始化界面
unsignedcharkeyscan(void);//键盘扫描函数,使用行列反转扫描法
voidRenew_screen();//刷新屏幕
voidClock_or_Count();//定时器函数
voidspeaker();//蜂鸣器报警
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
voidmain()
{
init();
welcome();
while
(1)
{
switch(keyvalue)
{
case0x70:
delay(100);function=0;Clock_or_Count();break;//function用于区别
case0xb0:
delay(100);function=1;Clock_or_Count();break;//进入的是Clock还是Count
default:
;break;
}
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
voiddelay(unsignedintx)
{
unsignedchari;
while(x--)
{for(i=0;i<112;i++);
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- 关 键 词:
- 十进制 计数器 设计 LCD 显示 数值