单片机课程设计--动态数码显示技术.doc

广州学院微机原理课程设计说明书 动态数码显示技术 院（系） 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 10机电工程班 学生姓名 刘育文 指导老师 王建春 2012 年 12 月 21 日 课 程 设 计 任 务 书兹发给 10机电工程 班学生 刘育文 课程设计任务书，内容如下：1 设计题目： 动态数码显示技术 2 应完成的项目：（1）应用Proteus的ISIS模块，选择元器件画出电路图； （2）应用Keil软件，编写相应的程序调试成功，并生成相应的hex文件； （3）将形成的*.hex文件加载到电路的单片机属性里，启动仿真运行功能观察仿真结果； （4）启动ARES，实现电路板的制作，并生成制板文件*.LYT ，预览三维效果图。 3 参考资料以及说明：（1）主编：姚超友 光电一体化强化训练实训教材-单片机篇 花都 华南理工大学广州学院机械工程学院机械实验中心出版 2012年9月 （2）主编：张齐 朱宁西 单片机应用系统设计技术-基于C51的Proteus仿真（第2版）北京 电子工业出版社 2009年1月 （3）郭天祥编著 新概念51单片机入门、提高、开发 扩展全攻略 北京电子工业出版社 2010年10月 （4）李全利 仲伟峰 编著 单片机原理及应用 北京 清华大学出版社 2006年1月 4 本设计任务书于2012 年 12 月 10 日发出，应于2012 年 12 月21 日前完成，然后进行答辩。指导教师 王建春 签发 2012 年 12 月 10 日课程设计评语：课程设计总评成绩：指导教师签字：年 月 日目 录 摘 要1第一章 概述2第二章 电路设计32.1总体方案设计32.2基本原理32.3硬件电路设计32.4电路原理图3第三章软件程序及调试结果7第四章 联合仿真8第五章 电路板制作9第六章 设计总结10参考文献11附件112附件213附件314附件415摘 要 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。在信息时代的今天，单片机技术应用越来越广泛，其涉及各个行业，也渗透到人们的日常生活当中。为了让人们很直观地了解相关设备的当前工作状态，很多时候需要将当前的时间、温度、工作程序等状态通过数码管显示出来。这就涉及到了数码管的动态显示技术。而在实际应用中，单片机的数码管显示一般都用动态显示方式。正确、高效地应用数码管动态显示技术是这类设计成功与否的关键之一。关键词：信息时代；单片机；数码管；动态显示.第1章 概述1.所谓动态显示扫描技术就是指：多位数码管采用“并联”动态接口，通过对各数码管轮流循环点亮，实现多位数码显示。2.这次设计是采用动态扫描的方法显示五位字符串“12345”和“HELLO”。3.AT89C51单片机引脚说明：VCC:供电电压。GND:接地P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。4.AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微机处理器，俗称单片机。它可以提供一下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式可以保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。第2章 电路设计 2.1总体方案设计 针对本课程设计任务，进行分析得到：多位数码管采用“并联”动态接口，通过对各数码管轮流循环点亮，实现多位数码显示。 AT89C51单片机按扭晶振电路数码管复位电路图2.1 动态数码显示技术总体设计框图 2.2基本原理动态显示方式是将所有的数码管的8段按照同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路。位选通由其各自独立的I/O线控制，显示数码同时传到每个数码管，但每个瞬时由每个位选通信号选通一个数码管。由于每个的显示时间较短，只能根据人的视觉停留效应观察。2.3硬件电路设计 1）把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0P0.7/AD7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ah端口上. 2）把“单片机系统”区域中的P2.0/A8P2.7/A15用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的S1S8端口上； 3)把“单片机系统”区域中的P1.7端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上； 2.4电路原理图根据其基本原理，选取合适的元器件，绘制的电路原理图如下：两个共阴极数码管的引脚abcdefg dp两两相连，因为这样才能同时显示五个字形，这样做相当于把两个数码管合二为一。左1234位和右1234位有P2口控制，P1.7按钮必须有串联在回路中，这样就可以给单片机一个电信号，当按钮按下，给个高电平，当按钮不按下，给个低电平。图2.4 电路原理图再花这图时必须得选中数码管类型，如果选的的共阳数码管，是不会显示字形的，同时P0口必须有上拉电阻。 2.5单片机AT89C51的最小系统 单片机AT89C51最小系统至少有晶振电路，复位电路等组成： 图2.5AT89C51单片机最小系统电路图该上电复位电路由电容C1和电阻R2组成，它利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间，RST引脚上的电位是高电平（VCC），电源接通后对电容进行快速充电，随着充电的进行，RST引脚上的电位也会逐渐下降为低电平。只要保证RST引脚上高电平出现的时间大于两个机器周期，便可以实现正常复位。 该晶振电路由晶振X1、电容C2和C3组成，在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器，他的晶振频率为12Hz. 2.6 4位一体数码管 由于要显示五个数，可以通过如图2.6的设计可以实现两个数码管相连，其中P0.0到P0.7要上拉电阻，因为P0这时用做通用I/O，故用8个相同的电阻一千欧连起来： 图2.6 两个数码管并联电路 当然也可以用排阻代替，排阻的功能是驱动电流，增加电流。第三章软件程序及调试结果3.1根据程序图写出程序（见附件1）,首先判断按钮P1.7是否按下,在分别显示不同的字形,其中P0口是控制数码管显示字形的输入口,tablel是查HELLO的表,table2是查12345的表.P2口是位控制口。3.2编写完程序后，编译没有错误和警告后，进行对参数的设计，打开“Target Options”,然后点击Device，选择AT89C51，点击Target，修改晶振为12，点击Output，在“Create HEX File”前面打勾，完成修改后再编译一次，然后打开“Start/Stop Debug Session”进行调试，调试结果如下图：第四章 联合仿真打开Proteus的ISIS电路原理图，使用软件Keil编写程序并生成*.hex文件后，双击AT89C51单片机，把生成的*.hex加到载电路的单片机属性里，然后点击左下角的开始按键进行仿真，仿真后得到附件2的图，其中左图是没有按下按钮的，右图有按按钮。第5章 电路板制作 5.1、PCB板制作 在Proteus的ISIS电路原理图的模块下，打开ARES，发现按键没有封装，然后自己画按键的封装，放置焊盘和图形框体，如图5.1所示，画完封装后需要创建封装，打开“库-创建封装”，完成后还需要编译到库，打开“库-编译到库”，完成后在ISIS原理图中添加封装； 所有的封装完成后，重新在ISIS中导出ARES，把所有封装拉出来，进行手动适当的调整；完成后再画外边框，选择“Board Edge”线型；完成后进行手动布线，点击“自动布线”按键，PCB板的制作就完成了。见图于附件3。图5.1 按键封装图5.2、3D效果图 PCB板完成后，然后点击“输出-3D预览”，完成3D效果图。 见图于附件4第6章 设计总结 这次课程设计我的收获：将理论教学与实践相结合，使我对于单片机的实际应用有了较深刻的认识；同时对单片机应用系统设计的各种方法有所了解。通过分工合作，培养我跟队友之间的合作精神，在这过程中我熟悉电子系统设计的全过程，提高学我对设计课题的分析能力、编程能力及解决实际问题的综合能力。通过实践，增强了下阶段的学习信心，为毕业设计奠定了基础。我负责的是电路图绘制部分，虽然一开始什么都还不是很懂，通过一两天的自学Proteus软件，我掌握了绘制的方法，最后通过自己的努力把电路图给画出来了。在此过程当中，我也遇到了很多问题，比如在找元器件时，不懂元器件的英文单词，找不到，最后经过查找单词把它给找到，还有，有些元器件没有封装，我就想我如果做不出来，后面的同学也不好做，然后我又去了解怎么给没有封装的元器件添加封装，最后通过上网查阅资料和同学的讨论帮助完成绘制。课程设计工程中，思路很重要，在设计前要有明确的设计思路，同时要有耐心，不能操之过急，要有持之以恒的态度。也不能因为受到一点挫折或做不出来就放弃。本次课程设计我学到了很多新知识，同时也加深了对中级工训练单片机的了解。为了查找相关的技术资料，我每天上网，去图书馆借书查找资料。 通过这次课程设计，我懂得了在以后的生活学习中都要脚踏实地，一步一个脚印，不能轻易放弃。我们课程上的知识是远远不够的，还要培养自己的自学能力和查找资料的能力，最后，我希望要是能够做个实物出来就更好了。参考文献（1）主编：姚超友 光电一体化强化训练实训教材-单片机篇 花都 华南理工大学广州学院机械工程学院机械实验中心出版 2012 （2）主编：张齐 朱宁西 单片机应用系统设计技术-基于C51的Proteus仿真（第2版）北京 电子工业出版社 2009月 （3）郭天祥编著 新概念51单片机入门、提高、开发 扩展全攻略 北京 电子工业出版社 2010 （4）李全利 仲伟峰 编著 单片机原理及应用 北京 清华大学出版社 2006年（5）谭浩强 C程序设计 北京 清华大学出版社 1991年（6）何立民 单片机高级教程 北京 航空航天大学出版社 2000（7）李朝青 单片机原理与接口技术 北京 航空航天大学出版社 1999（8）张毅刚 新编MCS-51系列单片机应用设计 哈尔滨 哈尔滨工业设计大学出版社 2003（9）求是科技 8051系列单片机C程序设计 北京 人民邮电出版社 2006（10）求实科技 单片机典型模型设计实例导航 北京 人民邮电出版社 2004附件1 C语言程序：#include unsigned char code table1=0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d; unsigned char code table2=0x76,0x79,0x38,0x38,0x3f; uns