基于AT89S52单片机的通用动态扫描显示接口的设计

2014-06-13朱伟

科技视界 2014年9期

朱伟

（江汉大学数学与计算机科学学院，湖北武汉 430056）

0 引言

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS 8 位微控制器，其性能及特点如下：与MCS-51 系列单片机产品兼容；片内有4K(8K)可在线重复编程的快速闪存可擦写存储器(Flash Memory)；存储器可循环写入/擦写10000 次以上；存储器数据保存时间为10年以上；宽工作电压范围，VCC 可为2.7V～6.5V；全静态工作：可从0Hz～24MHz；程序存储器具有三级加密保护；128 个字节(256 字节)的内部RAM；32 条可编程I/O 口线；三个16 位定时器/计数器；中断结构具有5 级(6 级)中断源和两个优先级；可编程全双工串行通讯；空闲维持低功耗和掉电状态保护存储数据；具有JTAG 接口，可方便地在线编程或在系统编程，因此有必要为AT89S52 单片机设计通用动态扫描显示接口。

1 显示接口总体设计

1.1 动态扫描显示接口硬件的设计

动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。其接口电路是把所有显示器的8 个笔划段a-h 同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM 是各自独立地受I/O 线控制。CPU 向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于COM 端，而这一端是由I/O 控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM 端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。由89S52 的P0 口能灌入较大的电流，所以我们采用共阳的数码管，并且不用限流电阻，而只是用两只1N4004 进行降压后给数码管供电，这里仅用了两只，实际上还可以扩充。它们的公共端则由PNP 型三极管8550 控制，显然，如果8550 导通，则相应的数码管就可以亮，而如果8550 截止，则对应的数码管就不可能亮，8550 是由P2.7，P2.6 控制的。这样我们就可以通过控制P27、P26 达到控制某个数码管亮或灭的目的。

1.2 动态扫描显示接口软件的程序设计

软件设计的程序流程是：关闭显示器→取得显示缓冲区首地址→加计数值→查字型码送段口→判断计数器是否为零？→不为零显示第二位，为零显示第一位→计数器加一→计数器是否为二？→不是返回，是则计数器清零→返回。下面的这个程序代码，就是用于七段数码管显示0 和1。

FIRST EQU P2.7;第一位数码管的位控制，SECOND EQU P2.6;第二位数码管的位控制，DISPBUFF EQU 5AH ;显示缓冲区为5AH 和5BH，ORG 0000H，AJMP START，ORG 30H，START：MOV SP，#5FH ;设置堆栈，MOV P1，#0FFH，MOV P0，#0FFH，MOV P2，#0FFH ;初始，所显示器，LED 灭，MOV DISPBUFF，#0 ;第一位显示0，MOV DISPBUFF+1，#1 ;第二握显示1，LOOP：LCALL DISP ;调用显示程序，AJMP LOOP;主程序到此结束。DISP：，PUSH ACC ;ACC 入栈，PUSH PSW ;PSW 入栈，MOV A，DISPBUFF ;取第一个待显示数，MOV DPTR，#DISPTAB ;字形表首地址，MOVC A，@A+DPTR ;取字形码，MOV P0，A ;将字形码送P0位（段口），CLR FIRST ;开第一位显示器位口，LCALL DELAY ;延时1毫秒，SETB FIRST ;关闭第一位显示器（开始准备第二位的数据），MOV A，DISPBUFF+1;取显示缓冲区的第二位，MOV DPTR，#DISPTAB，MOVC A，@A+DPTR，MOV P0，A ;将第二个字形码送P0 口，CLR SECOND ;开第二位显示器，LCALL DELAY ;延时，SETB SECOND ;关第二位显示，POP PSW，POP ACC，RET，DELAY;延时1 毫秒，PUSH PSW，SETB RS0，MOV R7，#50，D1：MOV R6，#10，D2：DJNZ R6，$，DJNZ R7，D1，POP PSW，RET，DISPTAB：DB 28H，7EH，0a4H，64H，72H，61H，21H，7CH，20H，60H，END，

从上面的程序中可以看出，动态扫描显示必须由CPU 不断地调用显示程序，才能保证持续不断的显示。上面的这个程序可以实现数字的显示，这里仅是显示两个数字，并没有做其他的工作，因此，两个数码管轮流显示1 毫秒，没有问题，实际的工作中，当然不可能只显示两个数字，还是要做其他的事情的，这样在二次调用显示程序之间的时间间隔就不一不定了，如果时间间隔比较长，就会使显示不连续。而实际工作中是很难保证所有工作都能在很短时间内完成的。况且这个显示程序也有点“浪费”，每个数码管显示都要占用1 个毫秒的时间，这在很多合是不允许的，我们可以借助于定时器，定时时间一到，产生中断，点亮一个数码管，然后马上返回，这个数码管就会一直亮到下一次定时时间到，而不用调用延时程序了，这段时间可以留给主程序干其他的事。到下一次定时时间到则显示下一个数码管，这样就很少浪费了。借助于定时器编写的程序如下：

Counter EQU 59H ;计数器，显示程序通过它得知现正显示哪个数码管，FIRST EQU P2.7 ;第一位数码管的位控制，SECOND EQU P2.6 ;第二位数码管的位控制，DISPBUFF EQU 5AH ;显示缓冲区为5AH 和5BH，ORG 0000H，AJMP START，ORG 000BH ;定时器T0 的入口，AJMP DISP ;显示程序，ORG 30H，START：MOV SP，#5FH ;设置堆栈，MOV P1，#0FFH，MOV P0，#0FFH，MOV P2，#0FFH ;初始化，所显示器，LED 灭，MOV TMOD，#00000001B ;定时器T0工作于模式1（16 位定时/计数模式），MOV TH0，#HIGH (65536 -2000)，MOV TL0，#LOW(65536-2000)，SETB TR0，SETB EA，SETB ET0，MOV Counter，#0 ;计数器初始化，MOV DISPBUFF，#0 ;第一位始终显示0，MOV A，#0，LOOP：，MOV DISPBUFF+1，A ;第二位轮流显示0-9，INC A，LCALL DELAY，CJNE A，#10，LOOP，MOV A，#0，AJMP LOOP ;在此中间可以按排任意程序，;主程序到此结束，DISP：;定时器T0 的中断响应程序，PUSH ACC ;ACC 入栈，PUSH PSW ;PSW 入栈，MOV TH0，#HIGH (65536-2000) ;定时时间为2000 个周期，约2170 微秒（11.0592M），MOV TL0，#LOW (65536-2000)，SETB FIRST，SETB SECOND ;关显示，MOV A，#DISPBUFF ;显示缓冲区首地址，ADD A，Counter，MOV R0，A，MOV A，@R0;根据计数器的值取相应的显示缓冲区的值，MOV DPTR，#DISPTAB;字形表首地址，MOVC A，@A+DPTR ;取字形码，MOV P0，A;将字形码送P0位（段口），MOV A，Counter;取计数器的值，JZ DISPFIRST;如果是0 则显示第一位，CLR SECOND ;否则显示第二位，AJMP DISPNEXT，DISPFIRST：CLR FIRST ;显示第一位，DISPNEXT：INC Counter ;计数器加1，MOV A，Counter，DEC A ;如果计数器计到2，则让它回0，DEC A，JZ RSTCOUNT，AJMP DISPEXIT，RSTCOUNT：MOV Counter，#0 ;计数器的值只能是0 或1，DISPEXIT：POP PSW，POP ACC，RETI，DELAY：;延时130 毫秒，PUSH PSW，SETB RS0，MOV R7，#255，D1：MOV R6，#255，D2：NOP，NOP，NOP，NOP，DJNZ R6，D2，DJNZ R7，D1，POP PSW，RET，DISPTAB：DB 28H，7EH，0a4H，64H，72H，61H，21H，7CH，20H，60H，END。

这是一个有一定通用性的程序，如果用于其它的显示接口，改变端口的值及计数器的值就可以显示是设计需要的位数。