8位LED串行顯示器設(shè)計(jì).doc

8位LED串行顯示器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的利用74LS164芯片擴(kuò)展8位LED串行顯示。學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計(jì)技術(shù)，充分認(rèn)識(shí)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐能夠進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)和理解，使自己的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)的知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。二、設(shè)計(jì)要求1、要求將片內(nèi)30H-37H單元中數(shù)據(jù)，8個(gè)數(shù)碼管，用擴(kuò)展串行的顯示端口顯示出來。2、要求做出實(shí)物。三、硬件電路設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖LED數(shù)碼管74LS164移位寄存器單片機(jī)STC89C52 3.2STC89C52單片機(jī)介紹89C52共有四個(gè)八位的并行雙向口，即有32根輸入輸出口線。各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器組成。引腳功能： VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P1口特點(diǎn)是輸出鎖存器，輸出時(shí)沒有條件。輸入緩沖，輸入時(shí)有條件，即需要先將該口設(shè)為輸入狀態(tài)，先輸出1。 此外，P1.0和P1.1還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）P3口為準(zhǔn)雙向口?？梢宰止?jié)訪問，也可以位訪問。P3.0-RXD，串行輸入口。P3.1-TXD，串行輸出口。P3.2-INT0，外部中斷0的請(qǐng)求。P3.3-INT1，外部中斷1的請(qǐng)求。P3.4-T0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖。P3.5-T1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,1外部計(jì)數(shù)脈沖。P3.6-WR，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通。P3.7-RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。ALE（30引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。STC89C52引腳圖如圖3-1所示。3.3顯示電路 74LS164芯片各引腳定義，當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（Q0Q7）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當(dāng)A、B有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài)。引腳功能：CLOCK：時(shí)鐘輸入端CLEAR：同步清除輸入端（低電平有效）A、B：串行數(shù)據(jù)輸入端Q0Q7：輸出端74LS164芯片引腳圖如圖3-2所示。 圖3-1STC89C52引腳圖 圖3-2 74LS164芯片引腳圖 5161AS型號(hào)數(shù)碼管采用共陰極接法，有十個(gè)引腳，工作電壓1.8V，工作電流2mA33mA。LED是發(fā)光二極管的縮寫。LED數(shù)碼管里面有8只發(fā)光二極管，與實(shí)驗(yàn)板P1端口所接的二極管是相同的。分別記作abcdefgdp其中dp為小數(shù)點(diǎn)，每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上，記作公共端（COM），如圖3-3所示。 圖3-3 數(shù)碼管引腳圖3.4復(fù)位電路在單片機(jī)啟動(dòng)0.1s后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近0V，RST處于低電平，所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，這時(shí)電解電容兩端形成一個(gè)回路，電容被短路，并釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.1s內(nèi)，從5V釋放到1.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)的電壓為各處之和，這時(shí)10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位電路如圖3-4所示。圖3-4復(fù)位電路圖3.5電路參數(shù)的選擇電路供給電壓為5V，數(shù)碼管最大壓降為1.8V, 根據(jù)歐姆定律，數(shù)碼管前應(yīng)串入的最大電阻為（5-1.8）/0.002=1600歐，本題所選電阻為1K。復(fù)位電路中，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的有效脈沖寬度來計(jì)算電容電阻的值，高電平復(fù)位至少要10ms才有效，所以選用10K的電阻和10uF的電容。3.6 電路原理圖74LS164是串行輸入并行輸出的移位寄存器，每接一片74LS164可擴(kuò)展一個(gè)8位并行輸出口，可以作為L(zhǎng)ED顯示器的8根段選線。如圖3-3中擴(kuò)展了8位LED顯示器，分別用8個(gè)74LS164作為8個(gè)LED的段選輸入。硬件部分包括89C52芯片、74LS164芯片、8位數(shù)碼管（5161AS）、電阻、電容等。其中89C52芯片功能為：8K字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM,32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通訊口，振蕩器及時(shí)鐘電路；74LS164功能為：作八位串行入/并行輸出移位寄存器用；數(shù)碼管作用為：顯示數(shù)字結(jié)果。電路原理圖如圖3-4所示。圖3-4電路原理圖四、使用說明本實(shí)驗(yàn)顯示的結(jié)果是0123456789。利用89C52和74LS164擴(kuò)展8位LED數(shù)碼管顯示，74LS164是將串行輸入轉(zhuǎn)換成并行輸出，用來選擇數(shù)碼管的段顯示。開始五、軟件設(shè)計(jì)串口初始化 發(fā)送數(shù)據(jù)N發(fā)送成功？TI置0YYJ是否小于11Nj置0圖5-1程序流程圖六、主程序設(shè)計(jì) #include#define uchar unsigned char/*定義uchar為數(shù)據(jù)類型符unsigned char*/#define uint unsigned int/*定義uint為數(shù)據(jù)類型符unsigned int*/ uchar duanma=0x01,0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6; uint i; uint j; void delay(uint ms)/*延時(shí)*/ while(ms10000) for(i=0;i110;i+) ; /*定時(shí)1us*/ ms-; void main() SCON=0x00;/*80C51初始化*/ PCON=0x00; ES=0; while(1) while(j11)/*循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)*/ SBUF=duanmaj; while(TI=0);TI=0; delay(700);/*調(diào)用延時(shí)程序*/ j+; j=0; 七、設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次小學(xué)期實(shí)踐，我能夠進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解，使自己的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)的知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。我們這次實(shí)驗(yàn)做的是用74LS164擴(kuò)展數(shù)碼管，在老師確定題目后，我便在網(wǎng)絡(luò)上查找了相關(guān)資料,然后確定好自己的方案，對(duì)自己的設(shè)計(jì)有了一個(gè)大概的思路。然后在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)會(huì)了Protel的用法，豐富了專業(yè)方面的知識(shí)，對(duì)以后的發(fā)展大有幫助。這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過實(shí)驗(yàn)，一點(diǎn)點(diǎn)改正?？偟膩碚f，這次設(shè)計(jì)的LED顯示還是比較成功的，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，如焊出的實(shí)物無法運(yùn)行等，我分析的結(jié)果可能是由于管腳太多，有虛焊或者短接的地方。最后在老師的辛勤的指導(dǎo)下，終于迎刃而解，