IO口并行口直接驅(qū)動LED顯示 在數(shù)碼管上循環(huán)顯示09數(shù)字,時間間隔為1秒

1、單片機原理及應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計目的1. 學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。2. 掌握匯編語言程序設(shè)計方法。3.培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。二、課程設(shè)計題目：I/O口并行口直接驅(qū)動LED顯示三、設(shè)計任務(wù)及要求1.利用單片機的P0端口的P0.0-P0.7連接到一個共陰極數(shù)碼管的a-h的筆段上，數(shù)碼管的公共端接地。2.在數(shù)碼管上循環(huán)顯示0-9數(shù)字，時間間隔為1秒。四、總體設(shè)計思路1.硬件設(shè)計思路及系統(tǒng)框圖。2.軟件設(shè)計思路及流程框圖。五、設(shè)計步驟1.硬件設(shè)計（1）確定目標：設(shè)計整個系統(tǒng)是由哪些模塊組成，各個模

2、塊之間的信號傳輸，并畫出電路圖。（2）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。（3）總電路圖：連接各模塊電路。2.軟件設(shè)計（1）分析系統(tǒng)功能，設(shè)計軟件流程圖并編寫功能代碼。（2）運用Keil軟件進行程序調(diào)試。3.基于Proteus和Keil的軟硬件聯(lián)合仿真。六、課程設(shè)計成果要求 課程設(shè)計報告打印稿、電子稿，使用Keil、Proteus軟件綜合調(diào)試仿真產(chǎn)生的文件夾。硬件電路圖一份（A4）。目錄前言.2第1章 課程設(shè)計的目的和任務(wù)要求.31.1、設(shè)計目的.31.2、課程設(shè)計題目.31.3、設(shè)計任務(wù)及要求.3第2章 系統(tǒng)設(shè)計原理.32.1 AT89C51芯片的介紹.32.2 LED數(shù)碼顯示原

3、理.32.3總體設(shè)計方案.3 第3章 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容.43.1.硬件設(shè)計.43.1.1單片機最小系統(tǒng).43.1.2數(shù)碼管顯示電路.63.1.3直流穩(wěn)壓電源電路.63.2軟件設(shè)計.83.2.1 程序框圖.83.2.2程序清單.9第4章 使用Keil、preoteus軟件調(diào)試仿真說明.104.1 系統(tǒng)仿真.104.2 仿真調(diào)試.10結(jié)束語.12參考文獻.13前言單片機的應(yīng)用介紹 單片機全稱叫單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）,是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)

4、、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化

5、管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇： 1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 ,例如精密的測量設(shè)備2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 3.在家用電器中的應(yīng)用可從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 5.單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電

6、子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復(fù)雜的類似于計算機的原理。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。本論文簡要介紹了AT89S51芯片、LED八段數(shù)碼管及單片機最小系統(tǒng)等。主要對軟件設(shè)計進行詳細的介紹。關(guān)鍵字：AT89C51單片機、LED數(shù)碼管第1章 課程設(shè)計的目的和任務(wù)要求11、設(shè)計目的 1. 學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。2. 掌握匯編語言程序設(shè)計方法。3.培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。1.2、課程設(shè)計題目：I/O口并行口直接驅(qū)動LED顯示1.3、設(shè)計任務(wù)及要求1.

7、利用單片機的P0端口的P0.0-P0.7連接到一個共陰極數(shù)碼管的a-h的筆段上，數(shù)碼管的公共端接地。2.在數(shù)碼管上循環(huán)顯示0-9數(shù)字，時間間隔為1秒。第二章 系統(tǒng)設(shè)計原理2.1 AT89C51芯片的介紹AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4KByetesISP(In-systemprogammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用AYMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-52指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了8位中央處理器和ISPPlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提

8、供高性價比的解決方案。 2.2 LED數(shù)碼顯示原理LED顯示屏(LED panel)，是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管。顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。SAMSUNG SyncMaster P2370GLED的技術(shù)進步是擴大市場需求及應(yīng)用的最大推動力。最初，LED只是作為衛(wèi)星指示燈，在計算機、音響和錄像機等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的不斷進步，LED顯示器正在迅速崛起，近年來逐漸擴展到證券行情股票機、數(shù)碼相機、PDA以及手機領(lǐng)域。2.3總體設(shè)計方案 按照單片機系統(tǒng)擴展與系統(tǒng)配置狀況，單片機應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)

9、及典型系統(tǒng)等。AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口，具有4.255.50V的電壓工作范圍和024MHz工作頻率，使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。本方案主要是通過對基于單片機的控制的LED彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，來達到本設(shè)計的要求。其硬件構(gòu)成框圖如圖1-1所示，以單片機為核心控制，由單片機最小系統(tǒng)（時鐘電路、復(fù)位電路、電源）、數(shù)碼管和5V直流電源電路組成。AT89C51單片機時鐘電路復(fù)位電路直流5V電源電路供電信號數(shù)

10、碼管圖2-1單片機數(shù)字循環(huán)顯示控制系統(tǒng)硬件框圖第三章 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容3.1.硬件設(shè)計硬件設(shè)計思路：本設(shè)計硬件系統(tǒng)主要由AT89S51單片機，數(shù)碼管,電容，電源等元件組成，利用單片機的P0口作為輸出端，來控制數(shù)碼管的顯示， 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域的P0.0/AD0P0.7/AD7端口用8芯排線接到“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一數(shù)碼管的ah端口上；要求：P0.0/AD0與a相連，P0.2/AD2與b相連， P0.3/AD3 與c相連P0.4/AD4與d相連,P0.5AD5與e相連，P0.6/AD6與f相連，P0.7AD7與相連。 3.1.1單片機最小系統(tǒng)要使單片機工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單

11、片機、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。單片機最小系統(tǒng)如下圖2-2所示。時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘信號，用于外接一個12MHz石英晶體振蕩器和2個30pF微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路。復(fù)位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。本設(shè)計采用手動按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動復(fù)位功能。圖2-2單片機最小系統(tǒng)選用AT89C51的引腳功能：XTAL1:單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英震蕩晶體

12、系統(tǒng)就可以工作了，此外可以在兩引腳與地之間加入20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪音干擾而死機。P0：端口0是一個8位寬的開路汲汲雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示0，P0.1表示1，以此類推。3.1.2數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路(如圖所示)實際上是由1個排阻和1個數(shù)碼管構(gòu)成的電路。數(shù)碼管管與排阻對應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對應(yīng)的P0口上。通過軟件編程對P0口輸出高低電平來實現(xiàn)不同的字形。圖2-3數(shù)碼管顯示電路3.1.3直流穩(wěn)壓電源電路對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源電路的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎(chǔ)。電子設(shè)備除用電池供電外，還采用市電（

13、交流電網(wǎng)）供電。通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，得到穩(wěn)定的直流電。直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備的重要組成部分！本項目直流穩(wěn)壓電源為+5V。如下圖所示：直流穩(wěn)壓電源的制作一般有3種制作形式，分別是分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電源、線性集成穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。AT89C51單片機的工作電壓范圍：4.0V5.5V，所以通常給單片機外接5V直流電源。以上是硬件設(shè)計的各部分介紹，總的硬件電路圖如下圖： 圖2-4硬件電路圖元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機AT89C511控制核心晶振12MHZ1晶振電路電容30uF3晶振電路電阻10k2復(fù)位電路電源+5v1提供電源撥碼開關(guān)BUTTON_11發(fā)出信號排阻RESPACK71顯示

14、電路數(shù)碼管7SEG-MPX1-CC1顯示電路圖2-5所用元器件清單3.2軟件設(shè)計單片機的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到數(shù)碼管循環(huán)顯示的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機怎么樣進行控制，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)發(fā)光二極管的明滅。軟件編程是系統(tǒng)中的一個重要的組成部分。下面,我將闡系統(tǒng)是如何實現(xiàn)0-9數(shù)字循環(huán)顯示的，來介紹實現(xiàn)循環(huán)顯示0-9的軟件編程方法。本設(shè)計是以單片機AT89C51為核心控制數(shù)碼管，七段LED顯示器內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的極管的接線形成，可分為共陰極型和共陽極型。LED數(shù)碼管的ag七個發(fā)

15、光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合成為字形碼。本課設(shè)中采用共陰極接法，其字形碼見下表：“0”3FH“8”7FH“1”06H“9”6FH“2”5BH“A”77H“3”4FH“B”7CH“4”66H“C”39H“5”6DH“D”5EH“6”7DH“E”79H“7”07H“F”71H3.2.1 程序框圖 3.2.2程序清單ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART:MOV R1,#00HNEXT:MOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYSINC R1CJNE

16、 R1,#0AH,NEXTLJMP STARTDELAYS:MOV B,#28HMOV TMOD,#01HLOOP3:MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#3CHSETB TR0LOOP1:JBC TF0,LOOP2SJMP LOOP1LOOP2:DJNZ B,LOOP3RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND第四章使用Keil、preoteus軟件調(diào)試仿真說明軟件調(diào)試是通過對程序的編譯、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。先在keil中為所編的程序設(shè)置環(huán)境，然后輸入程序檢測并編譯，之后用P

17、roteus將編譯好的程序輸入到已設(shè)計好的電路的AT89C51中，開始模擬調(diào)試。進一步修改，完成設(shè)計。4.1 系統(tǒng)仿真本設(shè)計使用的Keil C51軟件來進行編程。Keil C51提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。4.2 仿真調(diào)試本系統(tǒng)的調(diào)試是把在Keil里面寫好的程序通過編譯不出現(xiàn)任何錯誤后將生成的后綴名為.H

18、EX的文件加載到AT89C51單片機中。接下來我們將在PROTEUS軟件進行軟硬件結(jié)合的調(diào)試。下面是在PROTEUS軟件仿真系統(tǒng)中的調(diào)試結(jié)果。打開仿真電路圖，加載程序，點擊開始運行。無任何錯誤提示，仿真電路運行正常結(jié)束語通過一周的單片機課程設(shè)計，讓人感受頗深，雖然有關(guān)于單片機的知識，但更重要的是團隊合作。剛開始時，我們有點迷茫，我懂得知識理論的知識但要實際操作，總是有差距的，雖然對于我們來說有一定的難度，但是我們經(jīng)研究從最簡單的編程開始，對于80C51單片機的編程，我們使用的是我們所學(xué)匯編語言，結(jié)合自己所學(xué)的及尋找大量資料，我們幾個擬定了初步的程序，然后進行修改及用Keil軟件進行調(diào)試， 然后進一步修改，最終在我們努力下，完成了程序。結(jié)束了軟件，我們開始進行硬件，我們用Proteus 軟件進行繪圖和仿真，在這一過程中，我們對該軟件有了進一步的認識，與此同時，我們從中也學(xué)會了許多關(guān)于軟件方面的知識。在仿真過程中，我們遇到一些問題，如:連線的問題、數(shù)碼管不顯示但通電、尋找合適的器件等問題，但在我們小團隊的學(xué)習(xí)、查詢問題緣由、及努力、老師的幫助下，這些問題都一一得到解答。最終在我們的努力及精誠合作下