按鍵控制1位LED數(shù)碼管顯示09

1、單片機課程設計姓名:賀豐巧班級：11級機電系數(shù)控二班學號：2011010402040指導教師：鄒琦完成時間：2012/12/24設計題目：按鍵控制1位LED數(shù)碼管顯示0-9設計要求：通過單片的I/O口與LED數(shù)碼管所構成的單片機系統(tǒng)的軟件編程，掌握簡單的單片機系統(tǒng)的設計，同時初步學全用匯編語言和C語言兩種方式編程的基本方法。需采用單片機AT89C51為LED顯示屏的控制為核心，分別置“1”或“0”，讓某些段的LED 發(fā)光，其它的熄滅，然后達到顯示不同的字符和圖符號的目的. 并根據(jù)前期設計的步驟按照設計報告內(nèi)容的具體要求，選擇前期設計的一個典型題目，寫出詳盡的課程設計報告，重點內(nèi)容包括功能介紹，

2、電路設計，（電路圖，原件介紹，控制原理），程序設計（程序組成功能介紹，程序清單，必要的注釋說明），調(diào)試仿真過程，設計心得等。目錄第1節(jié) 引 言31.1 LED數(shù)碼顯示器概述31.2 設計任務 5 1.3設計目的 6 第2節(jié) AT89C51單片機簡介62.1 AT89C51單片機62.2 單片機管腳圖 7 2.3管腳說明72.4振蕩器特性9第3節(jié) 設計主程序與硬件電路設計93.1設計的主程序103.2系統(tǒng)程序所需硬件103.2.1所需的硬件103.2.2所需硬件的結構圖113.3 硬件電路總連接圖12第4節(jié) 程序運行過程 124.1分析步驟 124.2 程序執(zhí)行過程13第5節(jié) 程序運行結果13

3、總結參考文獻第1節(jié) 引 言還記得我們小時候玩的“火柴棒游戲”嗎，幾根火柴棒組合起來，能拼成各種各樣的圖形，LED數(shù)碼管顯示器實際上也是這么一個東西。在單片機系統(tǒng)中，常常用LED數(shù)碼數(shù)碼管顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。LED 數(shù)碼顯示器是單片機嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常使用的顯示器件。一個“8”字型的顯示模塊用“a、b、c、d、e、f、g、dp” 8 個發(fā)光二極管組合而成。每個發(fā)光二極管稱為一字段。LED 數(shù)碼顯示器有共陽極和共陰極兩種結構形式。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。 1.1 LED數(shù)碼顯示器概述 八段LED數(shù)碼管顯示器由8個發(fā)光二極管組成。基中7個長條形的

4、發(fā)光管排列成“日”字 形，另一個賀點形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LED數(shù)碼管顯示器有兩種不一樣的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都 連在一起的，稱之為共陽極LED數(shù)碼管顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起 的，稱之為共陰極LED數(shù)碼管顯示器。如下圖所示。 共陰和共陽結構的LED數(shù)碼管顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導通時， 對應的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段dpgfedcba對應于一 個字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進制碼就能表示欲顯示字符的字

5、形代碼。例如，對于共陰LED數(shù)碼管顯示器，當公共陰極接地（為零電平），而陽極dpgfedcba 各段為01101101時，數(shù)碼管顯示器顯示"5"字符，即對于共陰極LED數(shù)碼管顯示器，“5”字 符的字形碼是6DH。如果是共陽LED數(shù)碼管顯示器，公共陽極接高電平，顯示“5”字符的字 形代碼應為10010010（92H）。這里必須注意的是：很多產(chǎn)品為方便接線，常不按規(guī)則的辦法 去對應字段與位的關系，這個時候字形碼就必須根據(jù)接線來自行設計了，后面我們會給出一 個例程。 在單片機應用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個數(shù)碼管顯示器都要

6、占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機中CPU的開銷小。能供給單獨鎖存的I/O接口電路很多。 1.2 設計任務按鍵控制1位LED數(shù)碼管顯示0-9，首先在ISIS平臺上進行單片機系統(tǒng)原理圖設計、選擇元器件插接件、安裝和電器檢測，簡稱為PROTEUS電路設計；然后在keilC平臺上進行單片機系統(tǒng)程序設計、匯編、編譯、代碼及調(diào)試，最后在ISIS平臺上將目標代碼文件加載到單片機系統(tǒng)中，并實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的實時交互、協(xié)同仿真。1.3 設計目的通過一個微機應用系統(tǒng)的設

7、計與調(diào)試過程，運用單片機原理與技術項目化教程課程所學的知識，在設計中加以實踐，達到理解、鞏固和發(fā)展所學內(nèi)容的目標。通過系統(tǒng)構造、流程設計、編程與調(diào)試的過程，掌握分析與解決實際問題的方法與手段，提高系統(tǒng)設計、程序編碼與調(diào)試方面的實際動手能力，讓同學們在理論學習的基礎上，通過完成一個涉及AT89C51單片機多種資源應用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標板的設計與編程應用，使自己不但能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應用結合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識同時在軟件編程、排錯調(diào)試、焊接技術、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立進行某些單片

8、機應用系統(tǒng)的開發(fā)設計工作打下一定的基礎。第2節(jié) AT89C51單片機簡介2.1 AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活

9、性高且價廉的方案。一個單片機芯片的基本組成如下：中央處理器CPU：它是單片機的核心，用于產(chǎn)生各種控制信號，完成對數(shù)據(jù)的算術邏輯運算和傳送。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM：用來存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)。內(nèi)部程序存儲器ROM：用來存放程序指令或某些常數(shù)表格。4個8位的并行I/O接口P0、P1、P2和P3，每個口都可以用作輸入或者輸出。3個定時/計數(shù)器，用來作外部事件計數(shù)器，也可以定時。內(nèi)部中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源、2個優(yōu)先級的嵌套中斷結構，可實現(xiàn)二級中斷服務程序嵌套。每一個中斷源都可以用軟件程序規(guī)定為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷。一個串行接口電路：可用于異步接收發(fā)送器。內(nèi)部時鐘電路：震蕩頻率可以高達40MHz，但

10、晶體和微調(diào)電容需要外接。2.2 AT89C51單片機管腳圖 圖2.AT89C51單片機管腳圖2.3 管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。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)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，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，

11、將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 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P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳

12、是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。

13、RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲

14、器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。第3 節(jié) 設計主程序與硬件電路設計3.1 設計的主程序程序如下：#include <reg51

15、.h>#define uchar unsigned charDelay02s()unsigned char i,j,k;for(i=20;i>0;i-)for(j=20;j>0;j-)for(k=248;k>0;k-);Main()uchar m;uchar code led=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;for(m=0;m<10;m+)P2=ledm;delay02s();3.2 系統(tǒng)程序所需硬件3.2.1所需的硬件本系統(tǒng)采用單片機為LED顯示屏的控制核心，其主要是用AT89C51的一個I/

16、O 口控制共陰極數(shù)碼管的8 個段位，分別置“1”或“0”，讓某些段的LED 發(fā)光，其它的熄滅，就可以顯示不同的字符和圖符號 除了AT89C51 ,本程序還需要用到7SEG-COM-CAT-BLUE , BUTTON , CAP , CRYSTAL , LED-YELLOW , RES ，RESPACK-7 , RESPACK-8 等。如下圖所示。3.2.2所需硬件的結構圖 3.3硬件電路總連接圖第4節(jié) 程序運行過程4.1分析步驟步驟分三個階段進行：第一階段：主要了解Proteus軟件的入門及與Keil軟件的聯(lián)合調(diào)試，并親自操作，加深直觀印象。第二階段：了解設計的基本要求，結合所學理論內(nèi)容并利用

17、Proteus軟件畫原理圖、獨立編程序調(diào)試、利用周立功實驗箱或Proteus軟件演示結果。第三階段：單片機課程設計報告的撰寫4.2程序執(zhí)行過程 一）系統(tǒng)功能要求1.單片機AT89C51讀入4位開關的輸入狀態(tài)（0F），并將其輸出到數(shù) 碼管顯示。2.用PROTEUS設計、仿真基于AT89C51單片機的開關控制LED數(shù)碼管實驗。3.掌握I/O的控制方法。二）系統(tǒng)硬件電路設計1、 從PROTEUS庫中選取元器1） AT89C51.BUS ： 總線式的單片機2） RES、RX8 ：電阻、8排阻。3） 7SEG-COM-AN-GRN ：帶公共端的共陽七段綠色數(shù)碼管，其引腳布局及測試如圖1-1所示

18、。當d ,e , f 腳電平為高時，這三段不亮：a , b , c , g 腳電平為低時，   這四段亮。               4） CAP CAP-ELEC：電容、電解電容5） CRYSTAL:晶振 6） SW-SPST ：帶鎖存的單刀單擲開關如圖1-1所示。開關的合或斷可單擊向下或向上的指示箭頭實現(xiàn)。2、放置元器件、放置電源和地、連線、元器件屬性設置、電氣監(jiān)測 在對象選擇器中單擊選中AT89C51（藍色光條表示目前

19、選取的元器件），在編輯區(qū)中合適的位置單擊，器件AT89C51就會放到編輯區(qū)中。依次把各元器件放入編輯區(qū)中適當位置。   若需要改變元器件的放置位置，轉90。，對元器件右擊選中后再單擊按鈕 或 ；若要鏡像，先右擊選中元器件再單擊按鈕 或 ；若是多個元器件一起轉向，先右鍵拖出方框選中它們，再單擊相應的塊操作按鈕。原理圖中的元件RN1、RN2 是8排電阻的排阻。其中RN1、RN2的電阻的阻值分別設置為200、20 ，其屬性如圖1-2所示。三 系統(tǒng)程序設計  生成目標代碼文件1）流程圖2）源代碼3）源代碼匯編四 調(diào)試分析系統(tǒng)仿真試驗第5節(jié) 程序運行結果電路圖如下:總結實現(xiàn)

20、了能根據(jù)實際需要的本系統(tǒng)是以單片機AT89C51芯片為核心部件,實現(xiàn)了能通過AT89C51芯片控制節(jié)日彩燈實現(xiàn)一些基本的功能。剛開始時，自己通過各種途徑，盡可能多的了解有關于彩燈燈這方面的知識，為后面的設計打下基礎，后面的進展也很順利，不過在仿真階段，由于硬件電路設計的粗心，給自己帶來了不小的麻煩，不過問題最終還是得到了解決。通過這次課程設計,使我得到了一次用所學知識來實際解決問題的鍛煉，也讓自己感覺到大學所學的知識有一部分是很有實用價值的，同時我對單片機的基本知識以及常用的匯編設計程序得到了進一步的鞏固。 在些次課程設計中，非常感謝鄒老師的精心指導，由于他的悉心指導和關心，一直激勵著我去努力做好本次課程設計，鄒老師精湛的專業(yè)知識、耐心的工作態(tài)度和真誠的待人風格給我留下了非常深刻的印象，對我以后的工作和生活將產(chǎn)生很大的影響。通過些次課程設計，我們獲得了豐富的理論知識，極大的提高了實踐能力，這