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通达学院实验报告（2010/2011学年 第 一 学期）题 目：基于8255的8E显示电子码表设计专 业 通信工程 学 生 姓 名 班 级 学 号 授 课 教 师 林建中 授 课 单 位 南京邮电大学 日 期 2011年11月 目录第一部分 实验目的及要求：31实验目的32. 实验要求3第二部分 实验工具及实验器件31.Proteus7.4以及Keil 2软件的使用32.51单片机AT89c51。43.SRAM芯片626464.6264的操作方式65.可编程并行I/O接口芯片8255 A76.74HC373 锁存器97.8LED液晶显示器件7SEG-MPX8-CC-BLUE10第三部分 实验原理及程序代码：101.硬件部分电路设计图102.软件部分设计10第四部分 实验测试结果16第五部分 实验小结和体会16第一部分 实验目的及要求：1实验目的本课程设计在理论课程的基础上，重点培养学生的动手能力，通过理论计算、实际编程、调试、测试、分析查找故障，解决在实际设计中的问题，使设计好的电路能正常工作，为下一步结合实际的硬件系统设计准备条件2. 实验要求 基本要求：1 设计秒表功能，精度为0.01秒。2 可同时记录和存储10个秒表数据（连续记录并显示已存储记录数）。3 秒表记录数据查询和清除功能。 发挥部分：1 可根据速度误差用D/A转换器输出DC信号。 2 可设定速度偏差范围，当超范围时通过蜂鸣器能发出提示音。 3 有静音功能。动态显示格式：自定第二部分 实验工具及实验器件1. Proteus7.4以及Keil 2软件的使用 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。而*.HEX文件则由Keil软件编译后生成。Keil uVision2是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51编译器的功能不断增强， 使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，使您能在很短的时间内就能学会使用keil c51来开发您的单片机应用程序 。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 有了proteus和keil 我们就需要在这两个软件中建立我们所需要的工程进行实验，具体步骤如下： 第一步：在Keil2中建立一个新的工程，并命名， 第二步：选择使用的单片机芯片，我们选择80c31， 第三步：将新创建的.c文件添加到Target中。 这样我们就可以在keil2的环境下对单片机的程序进行编译和运行了。2. 51单片机AT89c51。51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。当前常用的51系列单片机主要产品有：*Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；*ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；*Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品80C31单片机，它是8位高性能单片机。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，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。 80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2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。但80C31片内并无程序存储器，需外接ROM。 此外，80C31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。80C31有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。管脚说明：8031芯片具有40根引脚，其引脚图如图所示：40根引脚按其功能可分为四类：1. 电源线2根Vcc：编程和正常操作时的电源电压，接+5V。Vss：地电平。2. 晶振：2根XTAL1：振荡器的反相放大器输入。使用外部震荡器是必须接地。XTAL2：振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。3. I/O口共有p0、p1、p2、p3四个8位口，32根I/O线，其功能如下：1） P0.0P0.7 （AD0AD7）是I/O端口O的引脚，端口O是一个8位漏极开路的双向I/O端口。在存取外部存储器时，该端口分时地用作低8位的地址线和8位双向的数据端口。（在此时内部上拉电阻有效）2） P1.0P1.7端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O通道，专供用户使用。3） P2.0P2.7 （A8A15）端口2的引脚。端口2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址A8A154） P3.0P3.7端口3的引脚。端口3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口，该口的每一位均可独立地定义第一I/O口功能或第二I/O口功能。作为第一功能使用时，口的结构与操作与P1口完全相同，第二功能如下示：口引脚 第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2 （外部中断）P3.3 （外部中断）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）3. SRAM芯片6264 6264的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造A12A0（address inputs）：地址线，可寻址8KB的存储空间。D7D0（data bus）：数据线，双向，三态。OE（output enable）：读出允许信号，输入，低电平有效。WE（write enable）：写允许信号，输入，低电平有效。CE1（chip enable）：片选信号1，输入，在读/写方式时为低电平。CE2（chip enable）：片选信号2，输入，在读/写方式时为高电平。VCC：+5V工作电压。GND：信号地。4. 6264的操作方式6264的操作方式由, CE1 , CE2的共同作用决定 写入：当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线D7D0写入被选中的存储单元。 读出：当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线D7D0上。 保持：当为高电平，CE2为任意时，芯片未被选中，处于保持状态，数据线呈现高阻状态。微处理器通过数据总线、地址总线及控制总线与存储器连接，如下图所示：控制总线地址总线存储器 CPU数据总线地址总线为地址信号，用来指明选中的存储单元地址。数据总线为数据信号，它是微处理器送往存储器的信息或存储器送往微处理器的信息。它包括指令和数据。控制总线发出存储器读写信号，以便从ROM、RAM中读出指令或数据，或者向RAM写入数据。在微机系统中，常用的静态RAM有6116、6264、62256等。在本实验中使用的是6264。6264为8K8位的静态RAM，其逻辑图如下： 6264A012 VCCI/O07WROECS2 GNDCS1其中A012为13根地址线，I/O07为8根数据线，CS1 、CS2为两个片选端，OE为数据输出选通端，WR为写信号端。其工作方式见下表：控制信号CS1CS2OEWR数据线读LHLH输出写LHL输入非选H高阻态5. 可编程并行I/O接口芯片8255 A8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控 制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接 部分、与外设连接部分、控制部分。引脚功能:RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。 CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输. RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。 D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在一下三种方式下工作。 方式0基本输入输出方式；方式1选通输入/出方式；方式三双向选通输入/输出方式； PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 工作于三种方式中的任何一种； PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 不能工作于方式二； PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一或二。 A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器. 当A1=0,A0=0时,PA口被选择; 当A1=0,A0=1时,PB口被选择; 当A1=1,A0=0时,PC口被选择; 当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择.6. 74HC373 锁存器当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。 当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。 引出端符号： D0D7 数据输入端 OE 三态允许控制端（低电平有效） LE 锁存允许端 O0O7 输出端 真值表： DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻态7. 8LED液晶显示器件7SEG-MPX8-CC-BLUE第三部分 实验原理及程序代码：1. 硬件部分电路设计图电路图如图：2. 软件部分设计/*电子码表用proteus仿真时注意在烧写对话框中将晶振值改为6MHZ按键1 开始、暂停按键2 秒表运行时记录数据，查看存储记录时删除存储数据按键3 秒表暂停时清除显示清零按键4 查看存储的数据，第一次按下为第一组数据，以此类推最多十组数据*/#include#include#define PA XBYTE0x0000#define PB XBYTE0x0001#define PC XBYTE0x0002#define control XBYTE0x0003#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint code duanma10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/09码值/uint code weima10=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uint code weima10=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;uint displaybuff=0x3f,0x3f,0x40,0x3f,0x3f,0x40,0x3f,0x3f;bit flag=0;bit flag1=0;bit flag2=0;bit flag3=0;bit flag4=0;uchar num,second,minute;uchar count=0,count1=0;uchar num_date10,second_date10,minute_date10;uchar number;uchar n0;void DelayUs2x(uchar t);void DelayMs(uchar t);void display();void start();void trans_date();void keyscan();/主函数main()start();PC=0xff;while(1) keyscan(); trans_date(); display();/初始化程序void start()TMOD=0x01;TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256;ET0=1;EA=1;TR0=0;minute=0;second=0;num=0;control=0x89;/定时器中断程序void T0_time() interrupt 1TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256;num+;if(num=100)num=0;second+;if(second=60)second=0;minute+;if(minute=99&second=99)minute=0;second=0;void trans_date()if(flag=0)displaybuff7=duanmaminute/10;displaybuff6=duanmaminute%10;displaybuff4=duanmasecond/10;displaybuff3=duanmasecond%10;displaybuff1=duanmanum/10;displaybuff0=duanmanum%10;elsedisplaybuff7=duanmaminute_datecount-1/10;displaybuff6=duanmaminute_datecount-1%10;displaybuff4=duanmasecond_datecount-1/10;displaybuff3=duanmasecond_datecount-1%10;displaybuff1=duanmanum_datecount-1/10;displaybuff0=duanmanum_datecount-1%10;/显示程序void display()uchar n=0;for(n=0;n8;n+)PB=weiman;PA=displaybuffn;DelayMs(2);/延时函数void DelayUs2x(uchar t) while(-t);void DelayMs(uchar t) whil