单片机菜单系统

仲恺农业工程学院课程设计基于STC89C52RC单片机LCD1602液晶显示屏上的菜单系统机械电子工程102班XXX学号：XXXXXXXXXXXX指导老师XXX完成时间：2013年6月6日简介：8051单片机的程序虽然简单，但是在进行新的设计的时候，也必须重新编写系统的每一行代码，在每一个源程序中有很多代码都是重复的，比如说中断服务的程序框架，主函数的跳转，字模的数据，延迟函数的程序主体，字模数据等等。这个过程不但需要时间，而且有出错的可能，在编译的时候不能通过，不得不再花时间检查程序。如果有一个通用性强，包含各种常用函数，有统一的程序入口，并且有信息反馈（LCD屏幕菜单）的单片机系统的话就能简化以后的设计过程，本课程设计就是这样的一个菜单系统，它将配合单片机的实验板使用。界面设计：本菜单系统一共有4重，分别是欢迎界面，设备选择界面，功能选择界面，以及运行结果界面，在功能选择界面下，用”←””→”选中设备后按下enter即可执行，结果显示在屏幕上。欢迎界面我把该菜单系统命名为sunflower，第二行显示我的邮箱地址[e-mail]设备选择界面首行显示编译版本的代号，由于位置不够写sunflowerOS，就用片假名代替。功能选择界面此界面下按下enter即可执行子程序运行结果显示电路设计：LCD1602液晶屏幕的并行端口为三态的I/O口，并且内置上拉电阻，与STC89C52RC单片机的P0三态I/O连接最合适不过了，相应的，STC89C52RC单片机与LCD1602液晶屏幕的通信将会以并行的方式进行。该系统的任务并不是单单与LCD1602液晶屏幕通信，还要与各种器件通信（常见的比如DS18B20，DHT11等传感器），因此预留P2口作为与其他器件通信的端口。Proteus仿真时的原理图为了实现控制功能，我在本设计中加入了4个按键，分别是：”←”,”enter”,”esc”,”→”这四个。要加快系统的反应速度，系统对键盘的反应的以中断的形式进行的，4个按键再分别与门电路74HC21（双四路与门）的四个输入端口相连，以及和P1端口的P1.4,P1.5,P1.6,P1.7相连，为什么选这四个呢？因为P1与外部中断靠的够近，接线的时候不用绕来绕去。中断方式是电平式（低电平有效）。以下是真值表的一部分，之所以用到与门是因为中断是低电平触发的。74hc21←enteresc→不按键11111按下←00111按下enter01011按下esc01101按下→00001同时按下←和enter01100显然，所用按键的另一端接的是地（低电平），74hc21的输出端接的是中断端口，为了实现不按键时出现第一行所述的情况，在系统启动复位以及在响应完中断之后向按键端口P1.4,P1.5,P1.6,P1.7发送高电平。下面是中断响应的程序段：当外部中断INT0有效时程序入栈后跳转至0003H。ORG0003HCLREALJMPOS_KEYSCAN以上段落的含义是在响应中断以后马上关闭中断，否则不放手就没反应，然后跳转到键盘的扫描程序，由于计算机程序是顺序执行的，就算几个按键一起按也只会响应一个，程序中最优先的一个。请看下面段落：ORG0200HOS_KEYSCAN:JNBKEY_en,OS_enJNBKEY_exit,OS_escJNBKEY_R,OS_RJNBKEY_L,OS_L以上段落是逐一扫描按键，从enter开始，检测到低电平的话执行响应程序OS_XX。下面分别介绍”enter”的响应程序和”→”的响应程序：OS_en:INCR_OS_DEEPCJNER_OS_DEEP,#03H,OS_en_BackOS_APP:MOVR_OS_DEEP,#02HMOVA,ITEMMOVB,#03HMULABMOVDPH,08HMOVDPL,00HJMP@A+DPTROS_en_Back:CJNER_OS_DEEP,#01H,OS_en_DEEP_2MOVITEM,#00HLCALLLCD1602_RenewRETIOS_en_DEEP_2:MOVFUNCTION,#00HLCALLLCD1602_RenewRET分析：在系统中，利用R_OS_DEEP记录当前菜单位置{欢迎界面=00H，设备选择=01H，功能选择=02H},利用ITEM记录当前设备编号，利用FUNCTION记录需要执行的功能编号，当R_OS_DEEP=02H时（也就是处于功能选择界面）再按下enter的话就会执行对应的子程序了。当处欢迎界面或者设备选择界面时，再按下enter就会进入下一级界面（设备选择和功能选择），而按下esc键则是后退，程序大同小异，不再详细说明。系统设计：上电启动后程序从0000H处开始执行：ORG0000HJMPMAINORG0080HMAIN:CLREAMOVSP,#60HMOVR_OS_DEEP,#00HMOVITEM,#00HMOVFUNCTION,#00HMOVP1,#0FFHSETBEX0LCALLLCD1602_RETSETLCALLLCD1602_RenewSTART:SETBEALJMPSTART上电复位之后，系统启动，先关闭中断源，然后把相关的寄存器进行初始化，然后调用LCD1602_RETSET这个函数复位显示器，然后调用LCALLLCD1602_Renew刷新内容，将会进入欢迎界面，在界面上将会显示本人的邮箱地址：[e-mail]。然后进入一个等待中断的循环。并且在中断响应结束后返回到该循环，为了更直观地表示系统运行的方式，绘制了如下的框图。后面的说明围绕此框图进行说明。系统的运行方式关于显示：LCD1602液晶显示屏支持并口和串口的通信因为STC89C52RC单片机的并口够多，而且并口的程序比较容易写，所以利用并口的通信方式。LCD1602液晶显示屏的引脚功能如下表。从表格的第4到6行看出LCD1602液晶显示屏的通信时序是：E引脚的下降沿执行命令或者写入数据，并行通信时以字节为单位发送的。编写发送命令的方式如下：LCD1602_Command:CLRRS;R4是程序的参数，长度是一字节的命令CLRRWCLRE_1SETBE_1MOVP_DATA,R4CLRE_1MOVR_OS_Delay_250ms,#0FFH;Delay4msLCALLOS_Delay_250msRETLCD1602各引脚的功能原理是先把E引脚的电位拉到高电平，然后把要发送的命令发到P0，再把E引脚的电位拉低，在E引脚的下沿时执行命令。类似的，发送数据的方式也差不多，只不过是RS和RW引脚的电位不同而已LCD1602_WriteData:SETBRS;R4是程序的参数，长度是一字节的数据CLRRWSETBE_1MOVP_DATA,R4CLRE_1CLRRSMOVR_OS_Delay_1ms,#010H;Delay12usLCALLOS_Delay_1msRET由于液晶屏接受数据及命令执行的时候需要时间，所以在命令和数据发送是调用到延迟程序。否则发送的数据会丢失，另外一种方法是通过读取LCD16002的忙信号来确定是否继续发送下一条命令或者下一字节数据。在存储器分配方面，用如下的语句进行声明，在编写程序的过程中，用单词表示存储器更直观而且方便记忆，就像C语言中的声明语句一样，可以使程序更有可读性，R_OS_Delay_1msEQU30HR_OS_Delay_250msEQU31HR_OS_Delay_60sEQU32HR_OS_DEEPEQUR2ITEMEQUR6FUNCTIONEQUR7其中，R_OS_DEEP是记录当前系统界面的位置，R_OS_DEEP=00H时，显示欢迎界面；R_OS_DEEP=01H时，显示设备选择界面；R_OS_DEEP=02H时，显示功能选择界面。系统运行的时候，每当用户按下enter按键R_OS_DEEP就会增加01H，再刷新一下屏幕数据以显示下一层菜单，相对的，每当用户按下esc按键的时候R_OS_DEEP就会减少01H，再刷新一下屏幕数据就可以显示上一层菜单。特别的，当R_OS_DEEP=02H时，再按下enter按键就会执行子函数，返回时赋值R_OS_DEEP=02H，并且把运行结果显示在屏幕上。比如说，再DS18b20温度传感器设备的功能选择界面上用←和→按键选择到“读取温度”函数后按下enter就会执行“温度读取”的子程序段，并把结果显示在第二行。而ITEM则是记录选中的设备，R_OS_DEEP=01H，时按下→ITEM就会增加01H，由于设备定义了四个，所以设备的选中是以环移的形式进行的，也就是说ITEM=03H时按下→就会使ITEM=01H。按下←则把过程逆过来。选择设备时显示数据也是会更新的。为了方便程序的寻址，设备名字记录在固定的数据段中，在设计中加入新设备是修改该数据段上的数据。ORG1100HDB'ITEM01'ORG1110HDB'ITEM02'ORG1120HDB'ITEM03'ORG1130HDB'ITEM04'跟ITEM记录选中设备的原理相类似的FUNCTION记录选中设备的功能，按下→就会增加01H，环移形式，按下←则相反，每当ITEM改变时，重新赋值FUNCTION=0，这跟大家对很多有菜单的设备的使用习惯是相同的。设备功能的名称的存储方式是和设备名字类似的，在特定数据段中存储，引用时需要查表：(ITEM×4+FUNCTION)×16需要乘以16是因为一个功能名字固定长度为16字节，刚好是屏幕一行能显示的宽度，设备名太短就用空格补足。一下是第一个设备的前面两个功能名字的存放方式。ORG1200HDB'FUNTION-01'ORG1210HDB'FUNTION-02'子程序的加入：上文说到：当R_OS_DEEP=02H时，再按下enter按键就会执行子函数，返回时赋值R_OS_DEEP=02H，并且把运行结果显示在屏幕上。是利用以下语句实现的，中断响应后检测到enter被按下则跳转到OS_enOS_en:INCR_OS_DEEPCJNER_OS_DEEP,#03H,OS_en_BackOS_APP:MOVR_OS_DEEP,#02HMOVA,ITEMMOVB,#03HMULABMOVDPH,08HMOVDPL,00HJMP@A+DPTROS_en_Back:CJNER_OS_DEEP,#01H,OS_en_DEEP_2MOVITEM,#00HLCALLLCD1602_RenewRETIOS_en_DEEP_2:MOVFUNCTION,#00HLCALLLCD1602_RenewRETI加粗部分的语句是一个查表的的功能，他的目标是一个程序的跳转表。跳转表起始位置0800H+(ITEM×04H+FUNCTION)×10HORG0800HLJMPAP_1_1LJMPAP_1_2LJMPAP_1_3LJMPAP_1_4LJMPAP_2_1LJMPAP_2_2当指针指向这个跳转表时程序再一次跳转，跳转到子程序，子程序用标号“AP_？_？：”表示即可。一个空的子程序是这样的，一共就两行。AP_1_1:LCALLLCD1602_RenewRETI在想要加入新功能的时候只需要在首行插入目标子程序即可，要注意的是子程序不能用到系统占用的寄存器，比如前面提到的：R_OS_DEEPEQUR2ITEMEQUR6FUNCTIONEQUR7总结这是一个实现菜单系统的一种可能，存在纰漏。加入子程序的方式比较繁琐，先要把单片机取出来，并按照该系统的规范对三个地方（设备名的数据段，设备功能名的数据段，子程序的代码段）的代码进行修改，然后编译，再把程序烧录在单片机上并放回原来的地方。其次，代码用汇编语言编写，提高了运行效率的同时，通用性很差，不能移植到其他指令集的单片机上。由于课程设计时间短，源程序的代码没有完全优化好，比如说在声明的时候没有声明所用系统占用的寄存器，导致在程序中直接写出寄存的地址，可读性不够，在没有完全优化源程序代码时基本上只有我明白其中的含义