单片机原理实验
将“定速循环灯”控制程序中延时子程序的“MOV R5,#200”指令改为“MOV R5,TDL”，即可实现循环灯循环速度键控。
项目程序设计完后，完成以下任务：
⑴建立循环速度可键控循环灯项目，建立项目、建立源程序文件、编辑源程序、编译。
⑵使用伟福软件模拟器对循环速度可键控循环灯项目进行模拟仿真。
⑶将软件模拟调试通过和目标程序下载到目标实验板的CPU（AT89S52）上，取下下载器，上电试运行，观察循环灯运行情况、按键SW1和SW2对循环速度的控制作用。
⑷注意观察以下现象。其一是，当总循环周期为20mS（每盏灯亮的时间为2.5mS）时，循环灯亮成一条直线，当循环周期大于40mS时，循环灯或逐个点亮、或亮成一条抖动的直线（即频闪现象）。其二是，点击SW1和SW2键时，单片机有时可检测到按键，有时检测不到按键。其三是，点击一次按键时，单片机有时会检测到多次按键。
五、 实验报告要求
实验报告要求写明实验目的，并提交以下内容。
1． 简述“循环速度可键控循环灯”控制算法原理，提交程序流图、汇编语言源程序清单。
2． 对在实验板运行“循环速度可键控循环灯”项目目标程序所观察到的现象进行分析，解释其原因。
3． 回答思考题。
六、 思考题
1． 调整哪些电路参数可以调整循环灯的亮度。
2． 如果8只LED发光二极管改为8只LED数码管，使用类似于循环灯方式，循环点亮8只LED数码管，若要正常显示没有频闪，每只LED数码管显示的时间不能超过毫秒？
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单片机原理实验
实验三、I/O口输入输出实验
――LED数码管动态显示与按键去抖程序设计
一、
实验目地
1. 掌握LED数码管动态显示电路工作原理及其驱动程序设计方法。 2. 掌握软件处理按键去抖动的算法原理及其程序设计方法。 3. 学习模块化程序设计方法。
二、 实验设备
PC 兼容机1台、目标程序下载接口电路1套、AT89S52实验板1套；操作系统为WindowsXP，安装有单片机集成开发软件“WAVE 3.2”和下载器驱动软件。
三、 实验原理
1． LED数码管动态显示电路工作原理
在实验二中，我们观察到当循环灯的总循环周期为20mS（每盏灯亮的时间为2.5mS）时，循环灯亮成一条直线。这个现象是由于眼睛有视觉惰性，即光像一旦在视网膜上形成，视觉将会对这个光像的感觉维持一个有限的时间，这种生理现象叫做视觉暂留性，光亮度越大视觉暂留时间越长，对中等亮度的光刺激，视觉暂留时间约为0.05至0.2秒。循环灯完成一次循环称为一帧图像，由于LED的亮度较低，当每秒超过40帧图像时，循环灯亮成一条直线，无频闪感觉。
P00P01P02P03P04P05P06P07470R7~14SEG4abcdefghgfedcbah109124675gfedcbahT49012gfedcbah109124675gfedcbahT39012SEG3gfedcbah109124675gfedcbahT29012SEG2gfedcbah109124675gfedcbahT19012SEG1共阳hhhhcomcomcomcomcomcom数码显示电路+5VR184K7CS3383838+5VR174K7CS2+5VR164K7CS1+5VR154K7CS038comcom
+5VT59012R194K7CS4LD8LD7LD6LD5LD4LD3LD2LD1 hfgedcba
图3.1 LED数码管动态显示电路
LED数码管动态显示电路如图3.1所示，其工作原理也是基于眼睛的视觉暂留效应，与循环灯的工作原理相似。在图3.1中，SEG1~4为4只共阳极数码管，8只LED指示灯LD1~8也按共阳极联接，相当于1只共阳极数码管(记为SEG5)，每只数码管均通过开关管9012控制阳极电源，电路中电阻R7~14、开关管T1~5的选择方法与实验二所述方法相同。LED数码管动态显示采用循环点亮(或扫描)数码管，当每秒的总循环超过40次时，即每秒40帧像以上，将产生每个数码管“连续点亮”的视觉效果。
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单片机原理实验
≤25mS DSW=1 DSW=2 DSB1 七段码 DSB2 七段码 ≤25mS DSW=1 DSW=2 DSB1 七段码 DSB2 七段码 DSW=0 P0.0~.7 CS0 CS1 CS2 CS3 CS4
DSB0 七段码 DSW=3 DSW=4 DSB3 七段码 DSB4 灯状态 DSW=0 DSB0 七段码
图3.2：5位LED数码管的动态显示时序
2． 显示驱动程序设计方法
若在单片机内部RAM中指定1个字节作为扫描循环变量(记为DSW)和5个字节的显示缓冲区(记为DSB0~4)，其中DSB0~3分别保存个、十、百、千位数码的显示数据，DSB4保存8个指示灯的状态(每位对应一个指示灯状态，该字节应可位寻址)，则5位LED数码管的动态显示时序如图3.2所示。若主程序循环中每隔5mS调用一次LED数码管动态显示子程序，如图3.3所示，则5位LED数码管动态显示子程序的算法流图如3.4所示，部分程序清单如下。 ;====5位数码管扫描子程序==== DISP: ORL P2,#1FH MOV A,DSW ANL A,#07H RL A MOV DPTR,#DSTAB
JMP @A+DPTR AJMP DIS1 AJMP DIS2 AJMP DIS3 AJMP DIS4
┅┅ 图3.3：主程序循环
DSTAB: AJMP DIS0
调用数码管动态扫描显示子程序 ;关闭数码显示器
;根据扫描循环变量转移
初始化 5mS到？ Y 调用读键状态及去抖处理子程序 N AJMP DIS0 AJMP DIS0 AJMP DIS0
DIS0: MOV A,DSB0 ANL A,#0FH MOV DPTR,#LED7
;扫描个位数码管
;查显缓个位值的七段码表
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MOVC A,@A+DPTR
单片机原理实验
MOV P0,A CLR CS0
;七段码送P0口 ;点亮个位数码管 ;扫描指针指向下十位 ;扫描十位数码管 ;扫描百位数码管 ;扫描千位数码管 ;扫描指示灯
根据扫描循环变量(DSW)转移 (DSW)=0 (DSW)=1 (DSW)=2 (DSW)=1 扫描千位数码管 ;0~9,a~f共16个七段码
(DSW)=2 扫描指示灯 返回 图3.4：5位LED数码管动态
显示子程序流图
键状态 原始键状态 关闭数码显示器 MOV DSW,#01H
RET
DIS1: …… DIS2: DIS3: DIS4:
…… ……
扫描个位数码管 扫描十位数码管 扫描百位数码管 MOV A,DSB4
CPL A
MOV P0,A
CLR CS4
MOV DSW,#00H
RET
;====LED段码表==== LED7: DB 0C0H,……
3． 键去抖动的软件处理方法
在实验二中，我们还观察到以下两现象，其一是，点击SW1和SW2键时，单片机有时可检测到按键，有时检测不到按键；其二是，点击一次按键时，单片机有时会检测到多次按键。前者是由于在实验二的“循环速度可键控循环灯”项目中，每换一盏灯主程序循环一次，读一次键状态，当循环时间较长时(超过点出按键时间)，将漏过键状态变化，若采用图3.3所示的主程序循环，每5mS读一次键状态，本问题将得到解决。后者是由于键的抖动，所有的按键在按下的初始时间段内，触点未达到稳定接触，连接按键的端口的电平不稳定，CPU读到的
键状态不稳定，此即所谓的键抖动，如图3.5所示，键按下时刻 去抖后键状态 20mS 键状态稳定 t 通常键抖动发生在键按下的最初20mS内。键去抖动图3.5：键抖动及处理 处理方法有多种，软件延时去抖是最常用的方法，
其算法原理是CPU一旦检测到键状态有变化表明有键按下，延时一段时间(不小于20mS)后，待键状态稳定后，再读取有效的键状态。
在内部RAM指定1字节用于保存键状态，记为KEY，该字节应是可位寻址，以便主程序对键状态的查询；另指定1字节作为键去抖延时器，记为KTMR。若采用图3.3所示的主程序循环，由于系统每5mS调用一次读键状态及去抖处理子程序，因此每次读键状态后，先暂存键状态，若键状态发生变化则启动去抖延时器(实际是记录子程序调用次数，每调用1次相当5mS)，延时未到则放弃不稳定的键状态，仍延用原来的键状态；若延时已到则启用新的键状态，键去抖算法如图3.6所示。
在一个微机系统中，按键可以有两种用法。其一是不论键按下有多久，按一下只
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单片机原理实验
起一次作用，这种按键是键状态变化的前沿起作用，不妨将这种键称为前沿型 (或触发型) 键。其二是键只在按下时才有作用，一旦键松开其作用也消失，不妨称这种键为开关型键。如前所述KEY保存键状态，它保存的是开关型的键状态(按下为1，抬起为0)，因此在读键状态及处理子程序中添加了键状态变化前沿提取功能，前沿提取算法如下：若前后两次键状态有变化(异或为1)，且本次键状态也为1，则表明键状态发生了正跃变。在内部RAM中另指定1字节用于保存前沿型的键状态，记为EKEY。
;====读独立按键子程序(延时去抖)==== RDKEY: ORL P1,#0C0H ;先置1,后读口 MOV A,P1 ;读键
ANL A,#0C0H XRL A,#0C0H
;接独立键盘的位保留 ;求反转正逻辑 ;新的键状态暂存R7 ;键状态变化则转移 ;去抖延时器加载初值 ;过了延时时间？ ;延时未结束
;放弃不稳定的键状态 ;键前沿提取
读键、转正逻辑 新的键状态暂存 N 去抖延时器加载初值 键状态变？ Y 过了延时时间？ MOV R7,A CJNE A,KEY,RDK0 MOV KTMR,#05H SJMP RDK1
RDK0: MOV A,KTMR JZ RDK1 DEC KTMR MOV R7,KEY XRL A,R7 ANL A,R7 MOV EKEY,A MOV KEY,R7
Y N 放弃不稳定的键状态、延用原键状态 RDK1: MOV A,KEY
键前沿提取 启用新的键状态 返回 ;启用键的新状态
RET
4． 模块化程序设计方法
图3.6：读键状态及去抖等处理
子程序流图
实际的应用程序一般都由一个主程序(包括若干个功能模块)和多个子程序构成。每一程序模块都能完成一个明确的任务，实现某个具体功能，如发送、接收、延时、显示等。采用模块化的程序设计方法，有以下优点:
①单个模块程序的功能单一，易于编写、调试和修改；
②便于分工，可使多个程序员同时进行程序的编写和调试，加快软件研制进度； ③程序可读性好，便于功能扩充和版本升级；
④对程序的修改可局部进行，其他部分可以保持不变；
⑤对于使用频繁的子程序可以建立子程序库，便于移植到其它工程项目中。 在进行模块划分时，应首先弄清楚每个模块的功能，确定其数据结构以及与其他模块的关系；其次是对主要任务进一步细化，将一些专用的子任务交由下一级子模块完成，按这种方法一直细分成易于理解和实现的小模块为止。模块的划分应遵循下述原则：
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