數(shù)碼管顯示撥碼開關(guān)編碼報告

編號單片機控制應用

實訓說明書題目：數(shù)碼管顯示撥碼開關(guān)編碼院（系）：機電工程學院專業(yè)：機械制造工程學生姓名：盧仙嬌、苗玉龍、石善輝學號：0901120703、0901120707、0901120711指導教師：范勇2012年1月13日《數(shù)碼管顯示撥碼開關(guān)編嗎》設(shè)計報告目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、設(shè)計題目2\o"CurrentDocument"二、設(shè)計內(nèi)容與要求2\o"CurrentDocument"三、設(shè)計目的意義23.1設(shè)計目的23.2設(shè)計意義2\o"CurrentDocument"四、系統(tǒng)硬件電路圖3Proteus軟件簡介以及仿真電路圖3\o"CurrentDocument"Protel99SE簡介以及所繪圖形4五、程序流程圖與源程序85.1主程序流程圖95.2子程序流程圖9\o"CurrentDocument"5.3源程序10六、系統(tǒng)功能分析與說明11\o"CurrentDocument"6.18051單片機介紹11\o"CurrentDocument"6.2單片機系統(tǒng)設(shè)計步驟18\o"CurrentDocument"七、設(shè)計體會19\o"CurrentDocument"八、參考文獻20一、設(shè)計題目數(shù)碼管顯示撥碼開關(guān)編碼二、設(shè)計內(nèi)容與要求用8051單片機控制系統(tǒng)顯示撥碼開關(guān)所設(shè)置的編碼000?255。三、設(shè)計目的意義3.1設(shè)計目的1、了解單片機系統(tǒng)中實現(xiàn)LED動態(tài)顯示的原理及方法；2、詳細了解8051芯片的性能及編程方法；3、了解單片機系統(tǒng)基本原理，了解單片機控制原理；4、掌握AT89C51輸入/輸出接口電路設(shè)計方法；5、掌握AT89C51程序控制方法；6、掌握單片機匯編編程技術(shù)中的設(shè)計和分析方法；7、掌握使用PROTEUS軟件進行仿真的方法。8、學會使用并熟練掌握電路繪制軟件Protel99SE；9、掌握電路圖繪制及PCB圖布線技巧。3.2設(shè)計意義1、在系統(tǒng)掌握單片機相應基礎(chǔ)知識的前提下，熟悉單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計方法及系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟。2、完成所需單片機應用系統(tǒng)原理圖設(shè)計繪制的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)的電路圖設(shè)計。3、完成系統(tǒng)所需的硬件設(shè)計制作，在提高實際動手能力的基礎(chǔ)上進一步鞏固所學知識。4、進行題目要求功能基礎(chǔ)上的軟件程序編程，會用相應軟件進行程序調(diào)試和測試工作。5、用AT89C51設(shè)計出題目所要求的數(shù)碼管動態(tài)循環(huán)顯示，并針對實際設(shè)計過程中軟、硬件設(shè)計方面出現(xiàn)的問題提出相應解決辦法。6、通過單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計將所學的知識融會貫通，鍛煉獨立設(shè)計、制作和調(diào)試單片機應用系統(tǒng)的能力；領(lǐng)會單片機應用系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試方法和系統(tǒng)的研制開發(fā)過程，為進一步的科研實踐活動打下堅實的基礎(chǔ)。四、系統(tǒng)硬件電路圖4.1Proteus軟件簡介以及仿真電路圖Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）PCB自動或人工布線（3）SPICE電路仿真革命性的特點：（1）互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。圖4-1所示為使用proteus軟件建立的模型，經(jīng)仿真，程序?qū)崿F(xiàn)了預定功能。

pdh'P.dqpn.i^DiP02^D2PO^.DlPD.4^.D4P0J&WD5POJ&ftDePn.lJftDTpwjiwbPZ1JWSP22ftinP23W11P2.4JM12P2J5JM3P2￡MHpdh'P.dqpn.i^DiP02^D2PO^.DlPD.4^.D4P0J&WD5POJ&ftDePn.lJftDTpwjiwbPZ1JWSP22ftinP23W11P2.4JM12P2J5JM3P2￡MHP2.Tfl\15P3DflXDP3.1/TXDP32ANTOp3.3'1ntTPMIHP3J5/T1_P3J&甌P3.7/ED14.2Protel99SE簡介以及所繪圖形Protel99SE是應用于Windows9X/2000/NT/XP操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計軟件，采用設(shè)計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個32位的設(shè)計軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計32個信號層，16個電源一地層和16個機加工層。Protel99SE的系統(tǒng)組成按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下兩大部分和6個功能模塊。1、電路工程設(shè)計部分（1）電路原理設(shè)計部分（AdvancedSchematic99）：電路原理圖設(shè)計部分包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報表。（2）印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)（AdvancedPCB99）:印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。（3）自動布線系統(tǒng)（AdvancedRoute99）：本系統(tǒng)包含一個基于形狀（Shape-based）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現(xiàn)PCB設(shè)計的自動化。2、電路仿真與PLD部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（AdvancedSIM99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數(shù)字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。（2）可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)（AdvancedPLD99）:可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計達到最簡化。（3）高級信號完整性分析系統(tǒng)（AdvancedIntegrity99）:信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計、檢查電路設(shè)計參數(shù)、實驗超調(diào)量、阻抗和信號諧波要求等。Protel99SE的功能特性：（1）開放式集成化的設(shè)計管理體系（2）超強功能的、修改與編輯功能（3）強大的設(shè)計自動化功能鑒于Protel99SE有如此強大功能，因此在本最小系統(tǒng)設(shè)計中使用Protel99SE制圖，所制電路原理圖和PCB圖如下所示。E!日E!EIaEooHM昌dSSA崗dmHH恩出畀尊Hx—§寸昌§胃dwgEd吝d莒dEod富Edood8A陞匕*ItmEot寸EIHHWEDHbl舄EQxtImQza/DEHsasmdsd甘la0￡?f-n￥??????????????????fi甌噩蟲z—寸?圖4-4晶振電路圖4-5復位電路lalgM-J1-oozqCDNUAIbxdoaLLJ—I<—I山??圖4-6PCB電路圖五、程序流程圖及源程序5.1主程序流程圖5.2子程序流程圖外部中斷0R2=R2+1返回5.3源程序-#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodeduanma□={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共陰極數(shù)碼管顯示0123456789voiddelay(uintz)(uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}〃延時函數(shù)//主函數(shù)voidmain()(uintmun,ge,shi,bai;P0=0x00;P2=0xff;while(1)(mun=P1;ge=mun%10;〃個位賦值shi=(mun%100)/10;//十位賦值bai=mun/100;//百位賦值P2=0xbf;〃開始掃描P0=duanma[ge];delay(1);P2=0xdf;P0=duanma[shi];delay(1);P2=0xef;P0=duanma[bai];delay(1);}六、系統(tǒng)說明與設(shè)計分析6.18051單片機介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM-FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機°AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。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(shù)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，AT89C2051是它的一種精簡版本。

頊〔旎勵乏04｛旨㈤■住.7塵網(wǎng)*2制SEATNG頊〔旎勵乏04｛旨㈤■住.7塵網(wǎng)*2制SEATNGPLANE09D(229]MM.0051.1271.ai2(.305J.015(361}.022(.5^9)CU(353}6-90(175)6-10(155)圖6-1AT89C51封裝圖5661144)53(X135)1.653WillW|1、主要特性：?與MCS-51兼容?4K字節(jié)可編程閃爍存儲器?壽命：1000寫/擦循環(huán)?數(shù)據(jù)保留時間：10年?全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz?三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線?兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源?可編程串行通道?低功耗的閑置和掉電模式?片內(nèi)振蕩器和時鐘電路其包含中央處理器（CPU）、存儲器（程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、定時/計數(shù)器、并行I/O接口（P1、P2、P3、P0共4個8位口）、一個雙工串行接口和5個中斷源等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線等結(jié)構(gòu)組成。下圖是MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

P0.0—P0.7P2.0—P2.7|通道。驅(qū)動器||通道Z驅(qū)動器|I通道。驅(qū)動器通道2驅(qū)動器RAM程序地址

寄存器緩沖器<=>PSE1T*ALE*EA*RST*定時和指令控制謖輯寄存器《TMP1Z—1=>PSWALU堆棧指針|通道。驅(qū)動器||通道Z驅(qū)動器|I通道。驅(qū)動器通道2驅(qū)動器RAM程序地址

寄存器緩沖器<=>PSE1T*ALE*EA*RST*定時和指令控制謖輯寄存器《TMP1Z—1=>PSWALU堆棧指針程序

計數(shù)器<=>中斷、串行口

定時器謖輯0<=>DFTR<=>通道1鎖存器通道3鎖存器OSC|通道1驅(qū)動器||通道3驅(qū)動器杵』KTAL11。1KTAL2P1.0—P1.KTAL11。1KTAL2MCS-51結(jié)構(gòu)框圈圖6-2MCS-51結(jié)構(gòu)框圖MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:PDIF1邑目450P8CH1Dl1121314151￡1T1B1rWpp.1站1】watwaoPlCE|"1irP1.2EIPi"pi』匚F1.5EPlE匚Pl了匚RSI匚〔rocs呻匚CTOiF匚pNT01PS.2匚(INTI)RJ.3C啊腳匚HJPIE匚亟PM匚麗吐r匚XT心匚JCTW匚rg匚ZlFOM?：題門zipam依。罰亦志如珀FO.7CADO]g"M場頑K￡hJP2.7伽抑1PSjfi(Al船P2i#13)P2^倒1的P2i作10)P2.1^P2j0^1邑目450P8CH1Dl1121314151￡1T1B1rWpp.1站1】watwao圖6-3AT89C51引腳圖P0口：內(nèi)部總線圖6-4P0內(nèi)部總線圖6-4P0口位結(jié)構(gòu)原理圖寫鎖存器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：讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器

讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器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)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：讀鎖存器I內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳圖6-6P2口位結(jié)構(gòu)原理圖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：

讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳上拉電阻P3.i引腳讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳上拉電阻P3.i引腳領(lǐng)存器P3口管腳是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：表6-1P3口特殊功能表端口引腳弟二功能P30RXO〔串行輸An）TXD（串行輸出口1P京wrc〔外中斷3P33INTI（外中斷1）P3.4TO（定時/計數(shù)器口）P35T1〔定時/計數(shù)器L〕P36WR〔外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P37RD〔外部戳據(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。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。2、振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石品振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入全內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3、芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。4、編程與校驗

地址0000H?OFFFH地址0000H圖6-889C51的閃速存儲器編程和校驗見表2-8VccP189C51P2.0P2.3POP2.6P2.7P3.6ALEP3.7XTAL2EAXTAL1VssRSTPSEN見表2-8VccPl89C51P2.0PO地址0000H?OFFFH地址0000H圖6-889C51的閃速存儲器編程和校驗見表2-8VccP189C51P2.0P2.3POP2.6P2.7P3.6ALEP3.7XTAL2EAXTAL1VssRSTPSEN見表2-8VccPl89C51P2.0POP2.3P2.6P2.7r3.bALEP3.7XTAL2eKRSTXTAL1VssPSEN編程數(shù)據(jù)1）以功能明確、相互界面能清晰分割的軟件程序為基礎(chǔ)，確定主程序流程框圖；2）以主程序流程框圖為基礎(chǔ)，確定各模塊程序算法及實現(xiàn)的功能，進一步確定各模塊程序流程框圖；3）根據(jù)軟件流程框圖，用匯編語言或C語言編寫主程序和延時子程序；4）系統(tǒng)軟件仿真、硬件制作、硬件的調(diào)試；5）編寫課程設(shè)計說明書，答辯驗收。七、設(shè)計體會通過完成這次單片機系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)，不僅使我加深了對單片機的理論認識，還提高了自己的動手實踐能力，此外，還鍛煉了自學能力以及培養(yǎng)了合作意識。1、理論方面。我認真閱讀了一些單片機方面的資料，包括書籍和網(wǎng)上下載的資料，彌補了之前對單片機認識的不足，重新認識了單片機。本科階段參加過單片機方面的課程，那時雖然也努力學習，初步對單片機有了一定的認識，但是這次是針對具體任務(wù)進行深入的學習和練習，從而對單片機的原理獲得了更深的認識。2、實踐方面。這次單片機系統(tǒng)的制作從仿真開始。先是使用Proteus仿真軟件建立了仿真模型，之后用Keil軟件編寫匯編程序，隨后進行在仿真模型中仿真，最初