基于8255的8LED显示电子码表设计
通达学院
实验报告
（2010/2011学年 第 一 学期）
题 目：基于8255的8ＬEＤ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
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。 可根据速度误差用D/A转换器输出DC
发挥部分：
1
信号。
2
可设定速度偏差范围，当超范围时通有静音功能。
过蜂鸣器能发出提示音。
3 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。
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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。
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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。
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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
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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：
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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。
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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） P0.0～P0.7 （AD0～AD7） 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） P1.0～P1.7
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） P2.0～P2.7 （A8～A15）
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A8～A15 4） P3.0～P3.7
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
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P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 （外部中断） P3.3 （外部中断）
P3.4 T0（定时器0外部输入） P3.5 T1（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
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A12～A0（address inputs）：地址线，可寻址8KB的存储空间。
D7～D0（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
① 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D7～D0写入被选中的存储单元。
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② 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D7～D0上。
③ 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：
CPU 线 线 线 存储器
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。
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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8K╳8位的静态RAM，其逻辑图如下：
其中A0～12为13根地址线，I/O0～7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 S1 读 写 非选 L L H CS2 H H ╳ CE L ╳ ╳ OR H L ╳ 输出 输入 高阻态 W数据线 6264 A0VCC I/O0～7 WR OE ～12
5. 可编程并行I/O接口芯片8255 A
8255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
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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。
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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。
D0～D7:三态双向数据总线，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；
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PA0～PA7: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； PB0～PB7: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；
PC0～PC7: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
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当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0~O7 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： D0～D7 数据输入端
OE 三态允许控制端（低电平有效） LE 锁存允许端
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O0~O7 输出端
真值表：
Dn H L X X LE H H L X OE L L L H On H L Q0 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：
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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 21 #include duanma[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0~9码值 //uint code weima[10]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; uint code weima[10]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}; uint displaybuff[]={0x3f,0x3f,0x40,0x3f,0x3f,0x40,0x3f,0x3f}; bit flag=0; bit flag1=0; 22 bit flag2=0; bit flag3=0; bit flag4=0; uchar num,second,minute; uchar count=0,count1=0; uchar num_date[10],second_date[10],minute_date[10]; 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; 23 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; } 24 //定时器中断程序 void T0_time() interrupt 1 { TH0=(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; } } 25 } void trans_date() { if(flag==0) { displaybuff[7]=duanma[minute/10]; displaybuff[6]=duanma[minute%10]; displaybuff[4]=duanma[second/10]; displaybuff[3]=duanma[second%10]; displaybuff[1]=duanma[num/10]; displaybuff[0]=duanma[num%10]; } else { displaybuff[7]=duanma[minute_date[count-1]/10]; displaybuff[6]=duanma[minute_date[count-1]%10]; 26 displaybuff[4]=duanma[second_date[count-1]/10]; displaybuff[3]=duanma[second_date[count-1]%10]; displaybuff[1]=duanma[num_date[count-1]/10]; displaybuff[0]=duanma[num_date[count-1]%10]; } } //显示程序 void display() { uchar n=0; for(n=0;n<8;n++) { PB=weima[n]; PA=displaybuff[n]; 27 DelayMs(2); } } //延时函数 void DelayUs2x(uchar t) { while(--t); } void DelayMs(uchar t) { while(t--) { DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); } } //键盘扫描程序 void keyscan() { 28 uchar m; m=PC; m=m&0x0f; if(m!=0x0f) { DelayMs(30); m=PC; m&=0x0f; if(m!=0x0f) { if(PC==0xfe) flag1=1; if(PC==0xfd) flag2=1; if(PC==0xfb) flag3=1; if(PC==0xf7) flag4=1; } while(PC!=0xff); } 29 if(flag1==1) { TR0=~TR0; flag=0; flag1=0; } if(flag2==1) { if(TR0==1) { if(number<10) { minute_date[number]=minute; second_date[number]=second; num_date[number]=num; number++; } } else { 30 if(flag==1) { minute_date[count-1]=0; second_date[count-1]=0; num_date[count-1]=0; } } flag2=0; } if(flag3==1) { if(TR0==0) { num=0; second=0; minute=0; flag=0; } flag3=0; } if(flag4==1) 31 { if(TR0==0) { flag=1; count++; if(count>number) count=1; } flag4=0; } } 第四部分 实验测试结果 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 32 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 第五部分 实验小结和体会 本次课程设计的题目是基于8255的8LED显示电子码表设计。我通过在图书馆的书籍查阅和网上资料的阅读，初步了解了单片机的基础知识以及单片机通信功能的使用，并且对本次实验时所需要的软件进行了熟悉，对一些经典的例子进行了模拟仿真，学到了许多平时课程上没有学到的知识。在本次的课程设计中我遇到了不少难题，这源于我们对题目的主观认识，经过老师的耐心讲解，我认识到了在设计上存在的问题，并且在同学和老师的帮助下我知道该如何解决问题。这个过程对我的学习非常有帮助，知道如何发现问题，分析解决问题。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契。团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。此次设计也让我明白了思路即出 33 路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识。最后衷心感谢本次课程设计所有同学、老师的指点和帮助。 34 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容