數(shù)碼管顯示亮度的按鍵控制設(shè)計

1、單片機原理及應(yīng)用 A課程設(shè)計說明書數(shù)碼管顯示亮度的按鍵控制設(shè)計起止日期： 2017年1月_J_日至 2017年1月_6_日學(xué)生姓名班級14級電信科1班成績指導(dǎo)教師（簽字）計算機與信息工程學(xué)院電子與信息工程系2017年1月6天津城建大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書20XX 20XX學(xué)年第X學(xué)期計算機與信息工程 學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專業(yè) 班級 學(xué)號1課程設(shè)計名稱：單片機原理及應(yīng)用A課程設(shè)計設(shè)計題目：數(shù)碼管顯示亮度的按鍵控制設(shè)計完成期限：自2017年1月3日至2017年1月6日共1周設(shè)計依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：一. 設(shè)計的目的1進(jìn)一步熟悉和掌握單片機系統(tǒng)設(shè)計和編程原理。2. 掌握單片機的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片

2、的外特性、控制方法。3. 通過設(shè)計，掌握以單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)。4. 通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。5. 通過完成一個包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整過程，了解開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全過 程，為今后從事相應(yīng)開發(fā)打下基礎(chǔ)。二. 設(shè)計的基本要求1. 認(rèn)識設(shè)計的意義，掌握設(shè)計工作程序，學(xué)會使用工具書和技術(shù)參考資料，并培養(yǎng)科學(xué) 的設(shè)計思想和良好的設(shè)計作風(fēng)。2. 提高模型建立和設(shè)計能力，學(xué)會應(yīng)用相關(guān)設(shè)計資料進(jìn)行設(shè)計計算的方法。3. 提高獨立分析、解決問題的能力，逐步增強實際應(yīng)用訓(xùn)練。4. 設(shè)計的說明書要求簡潔、通順，電路圖內(nèi)容完整、清楚、規(guī)范。三. 設(shè)計主要內(nèi)容a）

3、設(shè)計實現(xiàn)功能STC12C5A60S2 （引腳排序及基本功能同 AT89S51）作為主控芯片，設(shè)計利用按鍵 實現(xiàn)數(shù)碼管亮度的調(diào)整。一是擴(kuò)展 DS18B20溫度檢測電路，并由數(shù)碼管顯示；二是擴(kuò) 展按鍵電路；三是利用按鍵調(diào)整數(shù)碼管的亮度。b）原理圖設(shè)計1. 原理圖設(shè)計要符合項目的工作原理，連線要正確。2. 圖中所使用的元器件要合理選用，電阻、電容等器件的參數(shù)要正確標(biāo)明。3. 原理圖要完整，CPU、外圍器件、外擴(kuò)接口、輸入/輸出裝置要一應(yīng)俱全。c） 程序調(diào)計1. 根據(jù)要求，將總體功能分解成若干個子功能模塊， 每個功能模塊完成一個特定的功 能。2. 根據(jù)總體要求及分解的功能模塊， 確定各功能模塊之間的關(guān)

4、系， 設(shè)計出完整的程序 流程圖。d） 程序調(diào)試1. 編寫相關(guān)程序，并進(jìn)行仿真。2. 將程序下載到單片機，進(jìn)行運行調(diào)試。e） 設(shè)計說明書1. 原理圖設(shè)計說明簡要說明設(shè)計目的，原理圖中所使用的元器件功能及在圖中的作用，各器件的工作 過程及順序。2. 程序設(shè)計說明對程序設(shè)計總體功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明， 對各子模塊的功能以及各子模塊之間的關(guān)系 作較詳細(xì)的描述。3. 畫出工作原理圖，程序流程圖并給出相應(yīng)的程序清單。指導(dǎo)教師（簽字）：教研室主任（簽字）： 批準(zhǔn)日期： 2017 年 1 月 06 日目錄第一章 設(shè)計任務(wù)及要求 11.1 設(shè)計的目的 11.2 設(shè)計的基本要求 11.3 設(shè)計數(shù)碼管亮度顯示及按鍵控制

5、原理 1第二章硬件的選擇 22.1 主控制芯片 AT89S51 22.2 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及工作原理 32.3 鍵盤輸入模塊 3第三章電路原理圖軟件繪制 43.1 完整原理圖 4第四章 實物的連接以及操作顯示 54.1 實物圖 5心得總結(jié) 6參考文獻(xiàn) 7第一章 設(shè)計任務(wù)及要求1.1 設(shè)計的目的1. 進(jìn)一步熟悉和掌握單片機系統(tǒng)設(shè)計和編程原理。2. 掌握單片機的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性、控制方法。3. 通過設(shè)計，掌握以單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)。4. 通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。5. 通過完成一個包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整過程， 了解開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全

6、過 程，為今后從事相應(yīng)開發(fā)打下基礎(chǔ)。1.2 設(shè)計的基本要求1. 認(rèn)識設(shè)計的意義，掌握設(shè)計工作程序，學(xué)會使用工具書和技術(shù)參考資料，并培養(yǎng)科學(xué) 的設(shè)計思想和良好的設(shè)計作風(fēng)。2. 提高模型建立和設(shè)計能力，學(xué)會應(yīng)用相關(guān)設(shè)計資料進(jìn)行設(shè)計計算的方法。3. 提高獨立分析、解決問題的能力，逐步增強實際應(yīng)用訓(xùn)練。4. 設(shè)計的說明書要求簡潔、通順，電路圖內(nèi)容完整、清楚、規(guī)范。1.3 設(shè)計數(shù)碼管亮度顯示及按鍵控制原理使用單片機，單片機自帶數(shù)碼管，難點在于程序編寫和電路仿真。對于程序編寫我 們借鑒溫度顯示于顯示屏的程序，稍加改造將溫度顯示于數(shù)碼管。通過改變延時，延時 越長亮度越低，延時越短亮度越高。對于電路仿真我們用

7、仿真軟件。最后用 stcv685 軟 件下載 hex 程序到單片機即可。第二章硬件的選擇2.1主控制芯片AT89S51AT89S51 是一個低功耗，高性能CM0S8位單片機，片內(nèi)含4kByteslSP （In-systemprogrammable ）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATME公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳 結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式 控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S51芯片價格便宜，適合對大批量的計量儀器進(jìn)行 規(guī)模化改造。主要性能特點1

8、 、4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器；2、128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM;3、32個外部雙向輸入/輸出（I/O ） 口； 4、2個中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷；5、5 個中斷源；6、2個16位可編程定時器/計數(shù)器；7、2個全雙工串行通信口； 8、看門狗（WD）電路；9、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；10、與MCS-51兼容；11、全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz 12、三級程序存儲器保密鎖定；13、可編程串行通道；14、低功耗的閑置和掉電模式。 主要管腳說明PH 口脅胃l-UPSiN尸工；mEAngP?f - Vlr.i-P13P3_3VltjlTPMP3 VK)F3 *s.T

9、1pmF3亦P1.7Bl至蚩主戈亠亠-一爭亠乂2亠圖2-1 51單片機引腳圖P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1 口 的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它 可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在 FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉

10、的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1 口作為低八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4 個TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。2.2數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及工作原理共陰極數(shù)碼管是一類數(shù)字形式的顯示屏， 通過對其不同的管腳輸入相對的電流， 會 使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。 由于它的價格便宜、使用簡單、在電器，特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱 水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，

11、 其他家電也用液晶屏和熒光屏袪雖亡迭袪亡雖狀圖2-2共陰極數(shù)碼管本課設(shè)選擇共陰極數(shù)碼管，結(jié)構(gòu)共陰極則是把所有LED的陰極連接到共同接點，而 每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及.（小數(shù)點），如下圖所示。圖中的 8個LED分別和上面那個圖中的 ADP各段相對應(yīng)，通過控制各個 LED的亮滅來顯 示數(shù)字2.3鍵盤輸入模塊VCCPL? LTPt： 11氣PL2 3nm-PL4 iPLJ LPU P- fVCC圖2-3鍵盤模塊圖第三章電路原理圖軟件繪制3.1完整原理圖STC12C5A60S2引腳排序及基本功能同 AT89S51作為主控芯片，設(shè)計數(shù)碼管亮度控制 電路。一是設(shè)計MAX721Q區(qū)

12、動LG3641AH（或同型號共陰極）數(shù)碼管；二是設(shè)計按鍵電路，作為數(shù)碼管亮度的參數(shù)輸入；三是設(shè)計根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)改變數(shù)碼管顯示亮度的程序；四是擴(kuò)展時鐘芯片DS12C887寸鐘芯片作為數(shù)碼管的顯示內(nèi)容。圖3-1完整原理圖第四章實物的連接以及操作顯示4.1實物圖在數(shù)碼管上顯示實時溫度，通過按鍵改變數(shù)碼管的亮度。心得總結(jié)這次課設(shè)雖然只有 3 天但是我們在下面付出的努力卻不僅僅三天， 因為這次我做的 這個課設(shè)網(wǎng)上幾乎沒找到什么有價值的信息，然而我卻與同學(xué)們一起探討，以課本知識 為基礎(chǔ)，通過眾多同學(xué)的建議，最終改出程序，運行成功并通過驗證。在這次難得的課 程設(shè)計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。

13、通過題目選擇和設(shè)計電路的過程 中，加強了我思考問題的完整性和實際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計選擇和芯片的選 擇上，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用的能力對單片機的應(yīng)用也有了進(jìn)一步的認(rèn)識。還鍛煉我們個 人的查閱技術(shù)資料的能力，動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。并且我們熟練掌握 了有關(guān)器件的性能及測試方法。實驗過程中，也對團(tuán)隊精神的進(jìn)行了考察，讓我們在合 作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間 默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么 不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒 有弄不懂的知識，收獲頗豐

14、。參考文獻(xiàn)1 李廣第主編單片機基礎(chǔ)第一版北京航空航天大學(xué)出版社北京2 王修才主編單片機接口技術(shù)第一版復(fù)旦大學(xué)出版社上海3 周志德主編單片機原理及應(yīng)用第一版高等教育出版社4 李運華主編機電控制第一版北京航空航天大學(xué)出版社5 秦曾煌主編電工學(xué)上冊：電工技術(shù)第五版高等教育出版社附錄主要程序#include reg51.h #includeabsacc.h #includemath.h typedef unsigned char BYTE;typedef unsigned int WORD;unsigned char code du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82

15、,0xf8,0x80,0x90;BYTE ah,al;WORD m;char temperature2; / 存放溫度數(shù)據(jù)float wen_val;sbit DS1820_DQ= P1A7; / 單總線引腳void DS18B20_Init() ; /DS18B20 初始化bit DS1820_Reset(); /DS1820 復(fù)位void DS1820_WriteData(BYTE wData); /寫數(shù)據(jù)到 DS1820BYTE DS1820_ReadData(); /讀/ 數(shù)據(jù)void read_wendu();void DelayXus(WORD n);void IintUart()

16、;void InitADC();void SendData(BYTE dat);void GetADCResult(BYTE ch);void Delay(WORD n);void Delay2(WORD n);void ShowResult(BYTE ch);void lcd_init(void);/ lcd 初始化void write_cmd(BYTE cmd);/ lcd 寫命令/void write_string(unsigned char *s);/ 寫字符串void write_data(BYTE dat) ;/ 寫數(shù)據(jù)void set_display_place(BYTE lin

17、e,column);void write_string_lcd(BYTE line,column,unsigned char *string);void write_data_lcd(BYTE line,column,dat);void crti(unsigned long dat);void crt_r(float x);/*DS18B20 初始化* 函數(shù)名稱 :DS1820_WriteData()* 說明：本初始化程序可以不要，因為 18B20 在出廠時就被配置為 12 位精度了*/ void DS18B20_Init()DS1820_Reset();DS1820_WriteData(0x

18、CC); / 跳過 ROMDS1820_WriteData(0x4E); / 寫暫存器DS1820_WriteData(0x20); / 往暫存器的第三字節(jié)中寫上限值DS1820_WriteData(0x00); / 往暫存器的第四字節(jié)中寫下限值DS1820_WriteData(0x7F); / 將配置寄存器配置為 12 位精度 DS1820_Reset();/*DS1820 復(fù)位及存在檢測 （通過存在脈沖可以判斷DS1820 是否損壞 ）* 函數(shù)名稱 :DS1820_Reset（）* 說明 :函數(shù)返回一個位標(biāo)量 （0 或 1）flag=0 存在 , 反之 flag=1 不存在*/ bit D

19、S1820_Reset() bit flag;DS1820_DQ = 0; / 拉低總線DelayXus(480); / 延時 480 微秒 ,產(chǎn)生復(fù)位脈沖DS1820_DQ = 1; / 釋放總線DelayXus(80); / 延時 80 微秒對總線采樣flag = DS1820_DQ; / 對數(shù)據(jù)腳采樣DelayXus(400); / 延時 400 微秒等待總線恢復(fù)DS1820 故障return (flag); / 根據(jù) flag 的值可知 DS1820 是否存在或損壞 ，可加聲音告警提示 /* 寫數(shù)據(jù)到 DS1820* 函數(shù)名稱 :DS1820_WriteData()*/ void DS

20、1820_WriteData(BYTE wData)BYTE i;for (i=8;i0;i -)DS1820_DQ = 0; /拉低總線 ,產(chǎn)生寫信號DelayXus(4); / 延時 4usDS1820_DQ = wData&0x01; / 發(fā)送 1 位DelayXus(60); /延時60us,寫時序至少要60usDS1820_DQ = 1; /釋放總線 ,等待總線恢復(fù) wData=1; / 準(zhǔn)備下一位數(shù)據(jù)的傳送/*從 DS1820 中讀出數(shù)據(jù)* 函數(shù)名稱 :DS1820_ReadData()*/BYTE DS1820_ReadData()BYTE i,TmepData;for (i=8;i0;i -)TmepData=1;DS1820_DQ = 0; /拉低總線 ,產(chǎn)生讀信號DelayXus(4); /延時 4usDS1820_DQ = 1; /釋放總線 ,準(zhǔn)備讀數(shù)據(jù)DelayXus(8); /延時