《微机实验》报告
LED数码管显示实验
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一、 任务要求
实验目的：理解LED七段数码管的显示控制原理，掌握数码管与MCU的接口技术，能够
编写数码管显示驱动程序；熟悉接口程序调试方法。
实验内容：利用C8051F310单片机控制数码管显示器 基本要求：
利用末位数码管循环显示数字0-9，显示切换频率为1Hz。
提高要求：
在4位数码管显示器上依次显示当天时期和时间，显示格式如下： yyyy (年份) mm.dd（月份.日） hh.mm（小时.分钟）
思考题：
数码管采用动态驱动方式时刷新频率应如何选择？为什么？
二、
设计思路
C8051F310单片机片上晶振为24.5MHz,采用8分频后为3.0625MHz ，输入时钟信号采用48个机器周期。
0到9对应的断码为：FCH、60H、DAH、F2H、66H、B6H、BEH、E0H、FEH、F6H 基础部分：
由于只需要用末位数码管显示，不需要改变位码，所以只需要采用LED的静态显示。采用查表的方法，通过循环结构，每次循环查找数据表下一地址，循环十次后重新开始循环。每次循环延时1s，采用定时器0定时方式1。 提高部分：
四个数码管都要显示，所以采用LED的动态显示。由于数码管的位选由P0.7、P0.6控制，P0端口的其他引脚都没用到，所以对P0端口初始化赋00H，每次循环加40H、选中下一位，四次后十六进制溢出，P0端口变又为00H回到第一个数码管。 每位数码管显示一个段码后都延时1ms（否则数码管太亮，刺眼）采用定时器0定时方式1，依然采用查表法改变段码值。通过循环：
DJNZ R5,BACK
MOV R5,#250 DJNZ R4,BACK MOV R4,#8
来控制每种模式的切换时间，我采用2s切换一次（8*250*1ms=2s）。
切换模式，可以采用改变查表法的偏移量来实现，没切换一次模式，偏移量加04H，三次后回到初始偏移量，来实现三种模式的循环显示。
三、
资源分配
基础部分：
P0.7、P0.6：控制数码管的位选 P1：控制数码管段码的显示 R0：控制段选 提高部分：
P0.7、P0.6：控制数码管的位选 P1：控制数码管段码的显示 R0：控制位选 R1：控制段选
R3：用于改变偏移量来切换模式
R4、R5：控制循环次数，控制模式切换时间
四、 流程图
基础部分：
开始初始化选中第一个数码管R0??00H查表取段码段码赋给P1显示等待中断延时1s查表偏移指针R0加一R0=0AHYR0??00HN
提高部分
开始初始化R0??00HR1??00H位选P0??R0R0??R0+40H加偏移量查表取段码显示段码P1??A查表指针R0加一满04H清零等待中断定时1ms循环达到2s偏移量加04H（用于切换模式）满三次回到初始偏移量
五、源代码 （含文件头说明、资源使用说明、语句行注释）
基础部分：
;********************************************************* ;Filename:shumaguan.asm
;Description: 利用末位数码管循环显示数字0-9，显示切换频率为1Hz。 ;Designed by:gxy ;Date:2012/11/7
;********************************************************* $include (C8051F310.inc)
ORG 0000H ；复位入口 AJMP MAIN
ORG 000BH ；定时器0中断入口 AJMP TIME0
MAIN: ACALL Init_Device ；初始化配置
MOV P0,#00H ；位选中第一个数码管 MOV R0,#00H ；偏移指针初值 CLR PSW.1 ；标志位清零 SETB EA ；允许总中断 SETB ET0 ；允许定时器0中断 MOV TMOD,#01H ；定时器0选工作方式1 MOV TH0,#06H
MOV TL0,#0C6H ；赋初值，定时1s
LOOP: MOV A,R0
ADD A,#0BH ；加偏移量
MOVC A,@A+PC ；查表取，段码 MOV P1,A ；段码给P1显示 SETB TR0 ；开定时
LOOP1: JNB PSW.1,LOOP1 ；等待中断 CLR PSW.1
INC R0 ；偏移指针加一 CJNE R0,#0AH,LOOP3
MOV R0,#00H ；偏移指针满10清零
AJMP LOOP ；返回
DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H ；段码数据表：0、1、2、3、4
DB 0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H； 5、6、7、8、9
;***************************************************************** ; 定时器0中断
;***************************************************************** TIME0: SETB PSW.1 ；标志位置一 MOV TH0,#06H ；定时器重新赋值 MOV TL0,#0C6H
LOOP3: CLR TR0 ；关定时 RETI
;***************************************************************** ;初始化配置
;***************************************************************** PCA_Init:
anl PCA0MD, #0BFh mov PCA0MD, #000h ret Timer_Init:
mov TMOD, #001h mov CKCON, #002h ret Port_IO_Init:
; P0.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital
; P0.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital
; P0.4 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.5 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.6 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.7 - Unassigned, Open-Drain, Digital
; P1.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.4 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.5 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.6 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.7 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital
mov XBR1, #040h ret
Interrupts_Init:
mov IE, #002h ret Init_Device: lcall PCA_Init lcall Timer_Init lcall Port_IO_Init lcall Interrupts_Init ret end
提高部分：
;********************************************************* ;Filename: shumaguan2.asm
;Description:在4位数码管显示器上依次显示当天时期和时间，显示格式如下： ; 2012 (年份) ; 12.07（月份.日） ; 12.34（小时.分钟） ;Designed by:gxy ;Date:2012/11/7
;********************************************************* $include (C8051F310.inc)
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP TIME0 MAIN: ACALL Init_Device
MOV R0,#00H MOV R1,#00H MOV R2,#22H
;用于位选 ;用于段选
;置偏移量，用于控制模式
MOV R4,#8 MOV R5,#250
CLR PSW.1 ；标志位清零 SETB EA ；允许总中断 SETB ET0 ；允许定时器0中断
MOV TMOD,#01H ；定时器0选工作方式1 MOV TH0,#0FFH
MOV TL0,#0C0H ；定时器赋初值1ms
BACK: MOV P0,R0 MOV A,R0
；位选
ADD A,#40H ；选下一位 MOV R0,A
MOV A,R1 ADD A,R2
；加偏移量
MOVC A,@A+PC ；查表取段码 MOV P1,A
LOOP: SETB TR0 HERE: JNB PSW.1,HERE CLR PSW.1 DJNZ R5,BACK MOV R5,#250 DJNZ R4,BACK
MOV R4,#8 MOV A,R2 ADD A,#04H MOV R2,A
CJNE R2,#2EH,LOOP2
MOV R2,#22H LOOP2: AJMP BACK DB 0DAH,60H,0FCH,0DAH DB DB 66H,0F2H,0DBH,60H
；段码给P1显示
；开定时 ；等待中断 ；循环2000次（2s）
；偏移量加04H，到下一模式段码初值地址；加三次后偏移量回到初值
；返回进入下一模式
；段码数据表：
； 2102 ； 701. 1 ； 432. 1
0E0H,0FCH,61H,60H
;***************************************************************** ; 定时器0中断
;***************************************************************** TIME0: MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#0C0H
CLR TR0 SETB PSW.1
INC R1 ；偏移指针加一
CJNE R1,#04H,LOOP
MOV R1,#00H ；偏移指针满04H清零
RETI
;***************************************************************** ; 初始化配置
;***************************************************************** PCA_Init:
anl PCA0MD, #0BFh mov PCA0MD, #000h ret Timer_Init:
mov TMOD, #001h mov CKCON, #002h ret Port_IO_Init:
; P0.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital
; P0.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.4 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.5 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.6 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P0.7 - Unassigned, Open-Drain, Digital
; P1.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital
; P1.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.4 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.5 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.6 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P1.7 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.0 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.1 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.2 - Unassigned, Open-Drain, Digital ; P2.3 - Unassigned, Open-Drain, Digital
mov XBR1, #040h ret
Interrupts_Init:
mov IE, #002h ret Init_Device: lcall PCA_Init lcall Timer_Init lcall Port_IO_Init lcall Interrupts_Init ret end
六、程序测试方法与结果、软件性能分析
软件调试总体截图：
基础部分： 软件运行时，我们发现P0端口为00H,P1端口以依次为FCH、60H、DAH、F2H、66H、B6H、BEH、E0H、FEH、F6H。说明第一个数码管依次显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
如图，这是程序运行时的一个截图，P0端口为00H，位选第一个数码管，P1端口为BEH，表示第一个数码管显示数字“6”
0到9显示如下：
所以，软件调试时，运行正常。
Program Size: data=8.0 xdata=0 code=112
硬件调试时
C8051F310单片机开发板上第一个数码管循环显示数字0-9，显示切换频率为1Hz。 运行正常，数码管亮度适中，如图：
综上：基础部分代码，无论是在软件上还是硬件上都运行正常，达到了实验的要求。
提高部分：
软件调试时，P0端口不断在00H、40H、80H、C0H中循环跳动，说明每1ms换一个位码，即每1ms亮下一个数码管，软件截图如下：
P1端口也不断在0DAH,60H,0FCH,0DAH(2102 )间跳动 ； 过2s后切换到在0E0H,0FCH,61H,60H（701. 1）间跳动； 在过2s在66H,0F2H,0DBH,60H（432. 1）间跳动； 再过2s后又切换到第一种模式
所以，软件调试时，运行正常。
Program Size: data=8.0 xdata=0 code=141
硬件调试时
C8051F310单片机开发板上4位数码管显示器上依次显示年份、月日和时分，亮度适中 每2s切换一次，切换正常，截图如下：
分别显示2012年、11月07日、12点34分。
综上：提高部分代码，无论是在软件上还是硬件上都运行正常，达到了实验的要求。
七、思考题
数码管采用动态驱动方式时刷新频率应如何选择？为什么？
答：每位数码管点亮时间（亮度）与扫描频率成反比。扫描频率最好大于50Hz，即每一轮时间不超过20ms。每位数码管显示时间不能太长，这样会影响刷新频率，产生闪烁现象；时间太短会使亮度降低，所以每位数码点亮时间为1ms左右。刷新频率为10ms左右为最佳。这样亮度适中，也没有闪烁情况。
八、实验小结
通过本次试验，我们理解了LED七段数码管的显示控制原理和数码管与MCU的接口技术，
，LED数码管是由七段条形发光二极管组成，外加小数点dp，通过控制其引脚电位来控制数码管的显示。数字0到9分别对应段码FCH、60H、DAH、F2H、66H、B6H、BEH、E0H、FEH、F6H。
我们通过编写数码管显示驱动程序，掌握了数码管的静态扫描和动态扫描的原理和方法。基础部分只用到一个数码管所以用静态扫描的方法；提高部分要用到4位数码管所以用动态扫描的方法，动态扫描刷新频率的大小会影响数码管的亮暗程度和闪烁情况。位码变换控制在1ms，整体刷新频率控制在4到10ms，数码管整体显示亮度适中。
通过程序的调试，我们熟悉了接口程序调试方法。程序写完后，调试是一定会出现很多问题，在软件调试时，我们一定要掌握利用断点来单步调试的方法，这样比较容易找出错误，而且节约大量时间，在代码量较多时，效果尤为明显。写代码时，一定要合理布局，及时写上注释，这样也避免写下面程序时出现错误，同时也方便调试时查错。