基于AT89S52单片机的通用动态扫描显示接口的设计

【摘 要】本文表述了一种用于单片机的通用动态扫描显示接口的设计过程，其采用AT89S52 单片机和部件组成。文章介绍了通用动态扫描显示接口的工作原理，并对各部分功能的实现给出了主要程序代码。实践结果表明该设计具有切换快、显示清晰、不闪烁，成本低及可靠性高等优点 ，具有良好的应用前景。

【关键词】AT89S52 单片机；动态扫描；显示接口

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（下转第63页）（上接第60页）数。

2 结论

本设计硬件和程序运行的结果可以表明：采用AT89S52 单片机的动态扫描显示接口和动态扫描的程序，效率高，显示清晰、不闪烁，成本低，通用性强，在嵌入式系统，小型自控系统和智能仪表等方面有一定的应用前景。

【参考文献】

[1]李明学，等.计算机控制技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001.

[2]范立南，李雪飞，尹授远.单片微型计算机控制系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3]张西学.单片机原理及应用[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[4]段晨东.编单片机原理及接口技术 [M].2版.北京：清华大学出版社，2013.