基于AT89S52單片機的通用動態掃描顯示接口的設計

朱 偉

（江漢大學 數學與計算機科學學院，湖北 武漢 430056）

0 引言

AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS 8 位微控制器，其性能及特點如下：與MCS-51 系列單片機產品兼容；片內有4K(8K)可在線重復編程的快速閃存可擦寫存儲器(Flash Memory)；存儲器可循環寫入/擦寫10000 次以上；存儲器數據保存時間為10年以上；寬工作電壓范圍，VCC 可為2.7V～6.5V；全靜態工作：可從0Hz～24MHz；程序存儲器具有三級加密保護；128 個字節(256 字節)的內部RAM；32 條可編程I/O 口線；三個16 位定時器/計數器；中斷結構具有5 級(6 級)中斷源和兩個優先級；可編程全雙工串行通訊；空閑維持低功耗和掉電狀態保護存儲數據；具有JTAG 接口，可方便地在線編程或在系統編程，因此有必要為AT89S52 單片機設計通用動態掃描顯示接口。

1 顯示接口總體設計

1.1 動態掃描顯示接口硬件的設計

動態掃描顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一。其接口電路是把所有顯示器的8 個筆劃段a-h 同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM 是各自獨立地受I/O 線控制。CPU 向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，則取決于COM 端，而這一端是由I/O 控制的，所以我們就可以自行決定何時顯示哪一位了。而所謂動態掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM 端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約1ms），但由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感。由89S52 的P0 口能灌入較大的電流，所以我們采用共陽的數碼管，并且不用限流電阻，而只是用兩只1N4004 進行降壓后給數碼管供電，這里僅用了兩只，實際上還可以擴充。它們的公共端則由PNP 型三極管8550 控制，顯然，如果8550 導通，則相應的數碼管就可以亮，而如果8550 截止，則對應的數碼管就不可能亮，8550 是由P2.7，P2.6 控制的。這樣我們就可以通過控制P27、P26 達到控制某個數碼管亮或滅的目的。

1.2 動態掃描顯示接口軟件的程序設計

軟件設計的程序流程是：關閉顯示器→取得顯示緩沖區首地址→加計數值→查字型碼送段口→判斷計數器是否為零？→不為零顯示第二位，為零顯示第一位→計數器加一→計數器是否為二？→不是返回，是則計數器清零→返回。下面的這個程序代碼，就是用于七段數碼管顯示0 和1。

FIRST EQU P2.7;第一位數碼管的位控制，SECOND EQU P2.6;第二位數碼管的位控制，DISPBUFF EQU 5AH ;顯示緩沖區為5AH 和5BH，ORG 0000H，AJMP START，ORG 30H，START：MOV SP，#5FH ;設置堆棧，MOV P1，#0FFH，MOV P0，#0FFH，MOV P2，#0FFH ;初始，所顯示器，LED 滅，MOV DISPBUFF，#0 ;第一位顯示0，MOV DISPBUFF+1，#1 ;第二握顯示1，LOOP：LCALL DISP ;調用顯示程序，AJMP LOOP;主程序到此結束。DISP：，PUSH ACC ;ACC 入棧，PUSH PSW ;PSW 入棧，MOV A，DISPBUFF ;取第一個待顯示數，MOV DPTR，#DISPTAB ;字形表首地址，MOVC A，@A+DPTR ;取字形碼，MOV P0，A ;將字形碼送P0位（段口），CLR FIRST ;開第一位顯示器位口，LCALL DELAY ;延時1毫秒，SETB FIRST ;關閉第一位顯示器（開始準備第二位的數據），MOV A，DISPBUFF+1;取顯示緩沖區的第二位，MOV DPTR，#DISPTAB，MOVC A，@A+DPTR，MOV P0，A ;將 第 二 個 字 形 碼 送P0 口，CLR SECOND ;開第二位顯示器，LCALL DELAY ;延時，SETB SECOND ;關第二位顯示，POP PSW，POP ACC，RET，DELAY;延時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，

從上面的程序中可以看出，動態掃描顯示必須由CPU 不斷地調用顯示程序，才能保證持續不斷的顯示。上面的這個程序可以實現數字的顯示，這里僅是顯示兩個數字，并沒有做其他的工作，因此，兩個數碼管輪流顯示1 毫秒，沒有問題，實際的工作中，當然不可能只顯示兩個數字，還是要做其他的事情的，這樣在二次調用顯示程序之間的時間間隔就不一不定了，如果時間間隔比較長，就會使顯示不連續。而實際工作中是很難保證所有工作都能在很短時間內完成的。況且這個顯示程序也有點“浪費”，每個數碼管顯示都要占用1 個毫秒的時間，這在很多合是不允許的，我們可以借助于定時器，定時時間一到，產生中斷，點亮一個數碼管，然后馬上返回，這個數碼管就會一直亮到下一次定時時間到，而不用調用延時程序了，這段時間可以留給主程序干其他的事。到下一次定時時間到則顯示下一個數碼管，這樣就很少浪費了。借助于定時器編寫的程序如下：

Counter EQU 59H ;計數器，顯示程序通過它得知現正顯示哪個數碼管，FIRST EQU P2.7 ;第一位數碼管的位控制，SECOND EQU P2.6 ;第二位數碼管的位控制，DISPBUFF EQU 5AH ;顯示緩沖區為5AH 和5BH，ORG 0000H，AJMP START，ORG 000BH ;定 時 器T0 的 入 口，AJMP DISP ;顯示程序，ORG 30H，START：MOV SP，#5FH ;設置堆棧，MOV P1，#0FFH，MOV P0，#0FFH，MOV P2，#0FFH ;初始化，所顯示器，LED 滅，MOV TMOD，#00000001B ;定時器T0工作于模式1（16 位定時/計數模式），MOV TH0，#HIGH (65536 -2000)，MOV TL0，#LOW(65536-2000)，SETB TR0，SETB EA，SETB ET0，MOV Counter，#0 ;計數器初始化，MOV DISPBUFF，#0 ;第一位始終顯示0，MOV A，#0，LOOP：，MOV DISPBUFF+1，A ;第二位輪流顯示0-9，INC A，LCALL DELAY，CJNE A，#10，LOOP，MOV A，#0，AJMP LOOP ;在此中間可以按排任意程序，;主程序到此結束，DISP：;定時器T0 的中斷響應程序，PUSH ACC ;ACC 入 棧，PUSH PSW ;PSW 入 棧，MOV TH0，#HIGH (65536-2000) ;定時時間為2000 個周期，約2170 微秒（11.0592M），MOV TL0，#LOW (65536-2000)，SETB FIRST，SETB SECOND ;關顯示，MOV A，#DISPBUFF ;顯示緩沖區首地址，ADD A，Counter，MOV R0，A，MOV A，@R0;根據計數器的值取相應的顯示緩沖區的值，MOV DPTR，#DISPTAB;字形表首地址，MOVC A，@A+DPTR ;取字形碼，MOV P0，A;將字形碼送P0位（段口），MOV A，Counter;取計數器的值，JZ DISPFIRST;如果是0 則顯示第一位，CLR SECOND ;否則顯示第二位，AJMP DISPNEXT，DISPFIRST：CLR FIRST ;顯示第一位，DISPNEXT：INC Counter ;計數器加1，MOV A，Counter，DEC A ;如果計數器計到2，則讓它回0，DEC A，JZ RSTCOUNT，AJMP DISPEXIT，RSTCOUNT：MOV Counter，#0 ;計數器的值只能是0 或1，DISPEXIT：POP PSW，POP ACC，RETI，DELAY：;延時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。

這是一個有一定通用性的程序，如果用于其它的顯示接口，改變端口的值及計數器的值就可以顯示是設計需要的位數。

2 結論

本設計硬件和程序運行的結果可以表明：采用AT89S52 單片機的動態掃描顯示接口和動態掃描的程序，效率高，顯示清晰、不閃爍，成本低，通用性強，在嵌入式系統，小型自控系統和智能儀表等方面有一定的應用前景。

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［3］張西學.單片機原理及應用[M].北京：人民郵電出版社，2012.

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