基于AT89S52单片机电子日历设计 (2)

基于单片机电子日历设计摘 要设计以单片机 AT89S52 为核心部件的电子日历，利用 74LS07 作为驱动器，74LS164 作为移位寄存器，六个七段数码管均采用共阳极的方式，P0 口作为段选码输出口，P2 口作为位选码输出口。本次设计的题目是基于单片机的电子日历设计，可以正常的显示年、月、日、时、分、秒等功能。电子日历具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。本次设计可分为两部分：硬件系统、软件系统。硬件系统包括：AT89S52 单片机、74LS07 驱动器、74LS164 移位寄存器、RC 复位电路、 +5V 直流电源电路、去抖电路、动态显示扫描电路。软件系统主要用汇编语言编制，实现显示，计算等功能。关键词：单片机 1，AT89S52，74LS07，74LS164，AT89S52 Microcontroller based Design of electronic calendarABSTRACTAT89S52 MCU as the core design components of the electronic calendar, use as a driver 74LS07, 74LS164 as a shift register, the six seven-segment digital tube all the way with common cathode, P0 port as the output section of the election code, P2 mouth as a bit selection code output. This design is the subject of electronic calendars based on single chip design, so it can display year, month, day, hour, minute, second and so on. Electronic calendar with stable performance, high accuracy, low cost, easy-to-product technology, as well as convenient, practical and so on. Apply to families, companies, agencies and many other places. For peoples daily lives, providing a convenient travel arrangements, become an indispensable part of daily life. This design can be divided into two parts: hardware and software in the system. Hardware system includes: AT89S52 microcontroller, 74LS07 drive, 74LS164 shift register, RC reset circuit, +5 V DC power supply circuit, to shake circuit, dynamic display scanning circuit. MCU main software system programming form. KEY WORDS: microcontrolle ，AT89S52 ，74LS07 ，74LS164，目录基于单片机电子日历设计 .I前 言 .1第 1 章 项目设计要求 .21.1 毕业设计及要求 .21.1.1 设计任务要求 .21.1.2 技术指标 .21.1.3 系统掌握 .2第 2 章 芯片介绍 .42.1 AT89S52 介绍 .42.1.1 AT89S52 性能介绍 .42.1.2 AT89S52 结构引脚 .62.2 74LS164 介绍 .62.2.1 74LS164 .6第 3 章 系统设计 .83.1 系统确定 .83.1.1 框架设计 .83.2 单片机最小系统应用 .83.2.1 单片机的时钟电路 .93.2.2 复位电路和复位状态 .10第 4 章 硬件设计 .144.1 电路原理图 .144.1.1 工作原理 .144.1.2 元件清单 .144.2 LED 显示设计 .154.2.1 LED 数码管 .154.2.2 LED 数码管编码方式 .164.2.3 LED 数码管显示方式和典型应用电路 .17第 5 章 软件设计 .195.1 软件设计 .195.1.1 程序流程图 .205.1.2 程序清单 .20结 论 .32谢 辞 .33参考文献 .34附 录 .36外文资料翻译 .37前言电子日历，自从它被发明的那天起，就成为人们生活中必不可少的一种工具，尤其是在现在这个讲究效率的年代，电子日历更是在人类生产、生活、学习等多个领域得到广泛的应用。然而随着时间的推移，人们不仅对于电子日历精度的要求越来越高，而且对于电子日历功能的要求也越来越多，电子日历已不仅仅是一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。诸如闹钟功能、日历显示功能、温度测量功能、湿度测量功能、电压测量功能、过欠压报警功能等。钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。可以说，设计多功能电子日历的意义已不只在于电子日历本身，更大的意义在于多功能电子日历在许多实时控制系统中的应用。在很多实际应用中，只要对电子日历的程序和硬件电路加以一定的修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。怎样让电子日历更好的为我们服务？怎样让电子日历更符合实际应用的需求？这就要求人们不断设计出新型电子日历，不断设计出适合实际应用的多功能电子日历。本毕业设计方案正是根据以上所述并结合日常生活中对日历功能需求的分析，运用单片机技术，设计出一个适合日常生活需要的多功能电子日历。此多功能电子日历除了传统的显示时间和日期功能之外还具备报时功能以及定时闹钟功能。 第 1 章 项目设计要求1.1 毕业设计及要求1.1.1 设计任务要求本课题在透彻了解电子日历的工作过程及功能的基础上，设计出简单实用的应用程序。主要内容有：1、开题报告；2、电子日历硬件设计；3、电子日历软件设计；4、编写说明书；5、翻译与设计有关的外文资料（1） 、通过调查研究，撰写开题报告。（2） 、通过分析论证，确定设计方案，正确绘制电子日历的硬件连接图；并且编制其应用程序。（3） 、查阅 20 篇以上与题目相关的文献。（4） 、按要求的格式独立撰写 50008000 字以上的说明书。（5） 、翻译一篇本专业外文文献（500010000 个以上印刷符号） ，并附译文1.1.2 技术指标基于 AT89S52 单片机的电子日历采用精度 12MHz 晶振，满足如下技术指标；（1） 同时显示阳历年、月、日、星期、时、分、秒。（2）具有时间校准功能。1.1.3 系统掌握通过学习和查阅资料，完成本项目,主要包括以下几个部分：+5 电源原理及设计。单片机复位电路工作原理及设计。单片机晶振电路工作原理及设计。LED 显示原理及设计。在设计过程中，主要应用到 驱动芯片 74LS07 和移位寄存器 74LS164 及AT89S52 单片机。第 2 章 芯片介绍2.1 AT89S52 介绍2.1.1 AT89S52 性能介绍AT89S52 是 一 种 低 功 耗 、 高 性 能 CMOS8 位 微 控 制 器 ， 具 有 8K 在 系统 可 编 程 Flash 存 储 器 。 使 用 Atmel 公 司 高 密 度 非 易 失 性 存 储 器 技 术 制 造 ，与 工 业 80C51 产 品 指 令 和 引 脚 完 全 兼 容 。 片 上 Flash 允 许 程 序 存 储 器 在 系统 可 编 程 ， 亦 适 于 常 规 编 程 器 。 在 单 芯 片 上 ， 拥 有 灵 巧 的 8 位 CPU 和 在系 统 可 编 程 Flash， 使 得 AT89S52 为 众 多 嵌 入 式 控 制 应 用 系 统 提 供 高 灵 活 、超 有 效 的 解 决 方 案 。 AT89S52 具 有 以 下 标 准 功 能 ： 8k 字 节 Flash， 256字 节 RAM， 32 位 I/O 口 线 ， 看 门 狗 定 时 器 ， 2 个 数 据 指 针 ， 三 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 ， 一 个 6 向 量 2 级 中 断 结 构 ， 全 双 工 串 行 口 ， 片 内 晶 振 及 时钟 电 路 。 另 外 ， AT89S52 可 降 至 0Hz 静 态 逻 辑 操 作 ， 支 持 2 种 软 件 可 选 择节 电 模 式 。 空 闲 模 式 下 ， CPU 停 止 工 作 ， 允 许 RAM、 定 时 器 /计 数 器 、 串 口 、中 断 继 续 工 作 。 掉 电 保 护 方 式 下 ， RAM 内 容 被 保 存 ， 振 荡 器 被 冻 结 ， 单片 机 一 切 工 作 停 止 ， 直 到 下 一 个 中 断 或 硬 件 复 位 为 止 。 8 位 微 控 制 器 8K 字 节 在 系 统 可 编 程 Flash AT89S52P0 口 ： P0 口 是 一 个 8 位 漏 极 开 路 的 双 向 I/O 口 。 作 为 输 出 口 ， 每 位 能驱 动 8 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P0 端 口 写 “1”时 ， 引 脚 用 作 高 阻 抗 输 入 。 当 访 问 外 部 程 序 和 数 据 存 储 器 时 ， P0 口 也 被 作 为 低 8 位 地 址 /数 据 复 用。 在 这 种 模 式 下 ， P0 具 有 内 部 上 拉 电 阻 。 在 flash 编 程 时 ， P0 口 也 用 来 接 收 指 令 字 节 ； 在 程 序 校 验 时 ， 输 出 指 令字 节 。 程 序 校 验 时 ， 需 要 外 部 上 拉 电 阻 。 P1 口 ： P1 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， p1 输 出缓 冲 器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P1 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端口 拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚 由 于内 部 电 阻 的 原 因 ， 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 此 外 ， P1.0 和 P1.2 分 别 作 定 时 器 /计 数 器 2 的 外 部 计 数 输 入 （ P1.0/T2） 和 时 器 /计 数 器 2 的 触 发 输 入 （ P1.1/T2EX） ， 具 体 如 下 表 所 示 。 在 flash 编 程 和 校 验 时 ， P1 口 接 收 低 8 位 地 址 字 节 。 引 脚 号 第 二 功 能 P1.0 T2（ 定 时 器 /计 数 器 T2 的 外 部 计 数 输 入 ） ， 时 钟 输 出 P1.1 T2EX（ 定 时 器 /计 数 器 T2 的 捕 捉 /重 载 触 发 信 号 和 方 向 控 制 ） P1.5 MOSI（ 在 系 统 编 程 用 ） P1.6 MISO（ 在 系 统 编 程 用 ） P1.7 SCK（ 在 系 统 编 程 用 ） P2 口 ： P2 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， P2 输 出缓 冲 器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P2 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端口 拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚 由 于内 部 电 阻 的 原 因 ， 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 在 访 问 外 部 程 序 存 储 器 或 用 16 位 地 址 读 取 外 部 数 据 存 储 器 （ 例 如 执 行MOVX DPTR 时 ， P2 口 送 出 高 八 位 地 址 。 在 这 种 应 用 中 ， P2 口 使 用 很强 的 内 部 上 拉 发 送 1。 在 使 用 8 位 地 址 （ 如 MOVX RI） 访 问 外 部 数 据 存 储器 时 ， P2 口 输 出 P2 锁 存 器 的 内 容 。 在 flash 编 程 和 校 验 时 ， P2 口 也 接 收 高 8 位 地 址 字 节 和 一 些 控 制 信 号 。 P3 口 ： P3 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， P3 输 出 缓冲 器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P3 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端 口 拉高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚 由 于 内部 电 阻 的 原 因 ， 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 P3 口 亦 作 为 AT89S52 特 殊 功 能 （ 第 二 功 能 ） 使 用 ， 如 下 表 所 示 。在 flash 编 程 和 校 验 时 ， P3 口 也 接 收 一 些 控 制 信 号 。 端 口 引 脚 第 二 功 能 P3.0 RXD(串 行 输 入 口 ) P3.1 TXD(串 行 输 出 口 ) P3.2 INTO(外 中 断 0) P3.3 INT1(外 中 断 1) P3.4 TO(定 时 /计 数 器 0) P3.5 T1(定 时 /计 数 器 1) P3.6 WR(外 部 数 据 存 储 器 写 选 通 ) P3.7 RD(外 部 数 据 存 储 器 读 选 通 ) 此 外 ， P3 口 还 接 收 一 些 用 于 FLASH 闪 存 编 程 和 程 序 校 验 的 控 制 信 号 。 RST 复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG当 访 问 外 部 程 序 存 储 器 或 数 据 存 储 器 时 ， ALE（ 地 址 锁存 允 许 ） 输 出 脉 冲 用 于 锁 存 地 址 的 低 8 位 字 节 。 一 般 情 况 下 ， ALE 仍 以 时 钟振 荡 频 率 的 1/6 输 出 固 定 的 脉 冲 信 号 ， 因 此 它 可 对 外 输 出 时 钟 或 用 于 定 时 目 的。 要 注 意 的 是 ： 每 当 访 问 外 部 数 据 存 储 器 时 将 跳 过 一 个 ALE 脉 冲 。 对 FLASH 存 储 器 编 程 期 间 ， 该 引 脚 还 用 于 输 入 编 程 脉 冲 （ PROG） 。 如 有 必 要 ， 可 通 过 对 特 殊 功 能 寄 存 器 （ SFR） 区 中 的 8EH 单 元 的 D0 位置 位 ， 可 禁 止 ALE 操 作 。 该 位 置 位 后 ， 只 有 一 条 MOVX 和 MOVC 指 令 才 能将 ALE 激 活 。 此 外 ， 该 引 脚 会 被 微 弱 拉 高 ， 单 片 机 执 行 外 部 程 序 时 ， 应 设 置 ALE 禁 止 位 无 效 。 PSEN程 序 储 存 允 许 （ PSEN） 输 出 是 外 部 程 序 存 储 器 的 读 选 通 信 号， 当 AT89S52 由 外 部 程 序 存 储 器 取 指 令 （ 或 数 据 ） 时 ， 每 个 机 器 周 期 两 次PSEN 有 效 ， 即 输 出 两 个 脉 冲 ， 在 此 期 间 ， 当 访 问 外 部 数 据 存 储 器 ， 将 跳 过 两次 PSEN 信 号 。 EA/VPP外 部 访 问 允 许 ， 欲 使 CPU 仅 访 问 外 部 程 序 存 储 器 （ 地 址 为 0000H-FFFFH） ， EA 端 必 须 保 持 低 电 平 （ 接 地 ） 。 需 注 意 的 是 ： 如 果 加 密 位 LB1 被 编 程 ， 复 位 时 内 部 会 锁 存 EA 端 状 态 。 如 EA 端 为 高 电 平 （ 接 Vcc 端 ） ， CPU 则 执 行 内 部 程 序 存 储 器 的 指 令 。 FLASH 存 储 器 编 程 时 ， 该 引 脚 加 上 +12V 的 编 程 允 许 电 源 Vpp， 当 然 这必 须 是 该 器 件 是 使 用 12V 编 程 电 压 Vpp。2.1.2 AT89S52 结构引脚AT89S52 结构引脚如附图所示2.2 74LS164 介绍2.2.1 74LS16474LS164 串行输入并行输出移位寄存器本设计是用 74LS164 把输入的串行数转换成并行数输出。图 2-1 74LS164 引脚图其引脚图如图-5 所示，功能如下： A，B：串行输入端Q0Q7：并行输出端 ：清零端，低电平有效CLK ：时钟脉冲输入端，上升沿有效第 3 章 系统设计3.1 系统确定确定系统的总体方案是设计中的重要一步。合理的总体方案设计来自对系统要求的全面、正确分析和实现方法的正确选择。3.1.1 框架设计按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控模块、按键扫描模块、LED 显示模块、电源电路、复位电路、晶振电路、驱动电路几个模块、系统框架。主控模块采用 AT89S52 单片机，案件模块只用了两个按键，用于调整时间。 框架如下图所示： 电 源 电 路复 位 电 路晶 振 电 路 主 控 模 块AT89S52 按 键 扫 描 模 块驱 动 电 路 LED显 示 模 块基 于 单 片 机 的 电 子 日 历3.2 单片机最小系统应用单片计算机应该是一个最小的应用系统，但由于应用系统中有一功能器件无法集成到芯内部，如晶振、复位电路等，需要在片处加接相应的电路。对于片内无程序存储器的单片机，还应该配置片外程序存储器。3.2.1 单片机的时钟电路AT89S52 单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线 XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。AT89S52 单片机的时钟产生方式有两种。(1) 内部时钟方式利用其内部的振荡电路在 XTAL1 和 XTAL2 引线上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡，用示波器可以观察到 XTAL2 输出的时钟信号。最常用的是在 XTAL1 和 XTAL2 之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的自激震荡器，如图 3-1 所示。晶体可在 1.212MHz 之间选择。 AT89S52 单片机在通常应用情况下，使用振荡频率为 6MHz 的石英晶体，而 12Hz 频率的晶体主要是在高速串行通信情况下才使用。对电容值无严格要求，但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有少许影响。C 1 和 C2 可在 20100pF 之间取值，一般取 30pF左右。(2) 外部时钟方式 C1C2不不XTAL1XTAL2图 3-1 使用片内振荡电路的时钟电路XTAL1XTAL2TTLVCC不不不不不不图 3-2 单片机外部时钟方式XTAL2XTAL1不不不不不不图 3-3 单片机外部时钟方式在由我单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的合用外部振荡脉冲作为各单片机的时钟。外部时钟方式中是把外部振荡信号源直接接入 XTAL1 或 XTAL2。由于 HMOS 和 CHMOS 单片机外部时钟进入的引线不同，其外部振荡信号源接入的方式也不同。HMOS 型单片机由 XTAL2 进入，外部振荡信号接至 XTAL2，而内部反相放大器的输入端 XTAL1 应接地，如图 3-2 所示。由于 XTAL2 端的逻辑电平不是 TTL 的，还要接一上接电阻。CHMOS 型单片机由 XTAL1 进入，外部振荡信号接至 XTAL1，而 XTAL2 可不接地，如图 3-3 所示。3.2.2 复位电路和复位状态AT89S52 单片机的复位是靠外部电路实现的。AT89S52 单片机工作后，只要在它的 RST 引线上加载 10ms 以上的高电平，单片机就能够有效地复位。(1) 复位电路AT89S52 单片机通常采用上电自动复位和按键复位键两种方式。最简单的复位电路如图 3-4 所示。上电瞬间，RC 电路充电，RST 引线端出现正脉冲，只要RST 端保持 10ms 以上的高电平，就能使单片机有效地复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片复位端的复位电平的要求一致，则可以将复位信号与之相连。3- 简单的复位电路在实际的应用系统中，为了保证单片机可靠地工作，常采用“看门狗”监视单片机的运行。采用 MAX690 的复位电路如图 3-5 所示，该电路具有上电复位和监视 AT89S52 单片机的 P3.3 的输出功能。一旦 P3.3 不输出高低电平交替变化的脉冲，MAX690 就会自动产生复位信号使单片机复位。VCC RESETPFOWDIPFIGNDMAX690AT89S52RESP3.31+5VGND图 3-5 MAX690 组成的复位电路(2) 复位状态复位电路的作用是使单片机执行复位操作。复位操作主要是把 PC 初始化为0000H，使单片机从程序存储器的 0000H 单元开始执行程序。程序存储器的0003H 单元即 AT89S52 单片机的外部中断 0 的中断处理程序的入口地址。留出的0000H0002H 3 个单元地址，仅能够放置一条转移指令，因此，MCS-51 单片机的主程序的第一条指令通常情况下是一条转移指令。除 PC 之外，复位还对其他一些特殊功能的寄存器有影响，它们的复位状态如表 3-1 所示。利用它们的复位状态，可以减少应用程序中的初始化编程。由表 3-1 可知，除 SP=07H，P 0P 3 4 个锁存器均为 FFH 外，其他所有的寄存器均为 0，很好记忆。记住他们的复位状态，对于熟悉单片机的操作，减少应用程序中的初始化编程都是十分必要的。单片机的复位不影响片内 RAM 的状态（包括通用寄存器 Rn） 。表 3-1 寄存器的复位状态寄存器 复位状态 寄存器 复位状态PC 0000H TMOD 00HACC 00H TCON OOHPSW 00H TL0 00HSP 07H TH0 00HDPTR 0000H TL1 00HP0P 3 FFH TH1 00HIP Xxx00000B SCON 00HIE 0xx00000B PCON 0xx00000BP0、P 1、P 2、P 3 共有 4 个 8 位并行 I/O 口，它们引线为：P0.0P 0.7、P 1.0P 1.7、P 2.0P 2.7、P 3.0P 3.7，共 32 条引线。这 32 条引线可以全部用做 I/O 线，也可将其中部分用做单片机的片外总线。 控制线A、ALE 地址锁存允许当单片机访问外部存储器时，输出信号 ALE 用于锁存 P0 口输出的低 8 位地址 A7A 0。ALE 的输出频率为时钟振荡频率的 1/6。B、 程序存储器选择E=0，单片机只访问外部程序存储器。对内部无程序存储器的单片机AT89S52， 必须接地。 =1，单片机访问内部程序存储器，若地址超过内EA部程序存储器的范围，单片机将自动访问外部程序存储器。对内部有程序存储器的单片机， 应接高电平。C、 片外程序存储器的选通信号。PSEN此信号为读外部程序存储器的选通信号。D、RST 复位信号输入 电源及时钟V8S 地端接地线，V CC 电源端接+5V ，XTAL1 和 XTAL2 接晶振或外部振荡信号源。数据总线宽度为 8 位，由 P0 口提供。 控制总线AT89S52 用于外部扩展的控制总线除了它自身引出的控制线RES、 、ALE、 外，还有由 P3 口的第二功能引线：外部中断 0 和外部中EASEN断 1 输入线 和 ，以及外部 RAM 或 I/O 端口的读选通和写选通信号 和0IT1 RD。WR 第 4 章 硬件设计4.1 电路原理图4.1.1 工作原理基于 AT89S52 单片机的电子日历硬件图如图所示，系统由 AT89S52 单片机、按键扫描电路、显示电路及显示驱动组成。显示部分采用普通的七段共阳 LED 数码管显示，采用动态扫描，以减少硬件电路，采用 14 个数码管分 2 排同时扫描，第一排 8 个数码管分别为千年、百年、十年、年、十月、月、十日、日；第二排 6 个数码管分别为十时、时、十分、分、十秒、秒。数码管位码采用串行口输出，用 2 片 74LS164 位移寄存器来驱动2 排数码管，数码管段码采用 2 片 74LS07 驱动。电路图如附图 1 所示4.1.2 元件清单基于 AT89S52 单片机的电子日历元件清单如下：元件名称 型号 数量 用途单片机 AT89S52 1 控制核心集成块 74LS164 2 移位寄存器集成块 74LS07 2 驱动晶振 12MHz 1 晶振电路电容 30pF 2 晶振电路电解电容 20uF 1 复位电路按键 3 按键电路数码管 4 位共阳 4 显示电路数码管 2 位共阳 1 显示电路数码管 1 位共阳 1 显示电路电阻 1KQ 1 上拉电路电阻 10KQ 1 下拉电路电源 +5V 1 提供电源4.2 LED 显示设计在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用 LED数码管是一种较好的选择。LED 数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。4.2.1 LED 数码管LED 数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。图 4-2a为 0.5inLED 数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应 ag 笔段构成“ ”字形另一只发光二极管 Dp 作为小数点。因此这种 LED 显示器称为七段数码管或八段数数码。图 4-2 LED 数码管LED 数码管按电路中的连接方式可以分为共阴型和共型两大类，如图 4-2 示b、c 所示。共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端 COM，公共端 COM 接高电平，ag 、Dp 各笔段通过限流电阻接控制端。某笔段控制端低电平时，该笔段发光，高电平时不发光。控制苛几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符。共阴型是将各数码发光二极管的负极连在一起，作为公共端 COM接地，某笔段通过限流电阻接高电平时发光。LED 数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是 0.5in 和 0.8in；按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为高亮和普亮，指通过同样的电流显示亮度不一样，这是因发光二极管的材料不一样而引起的。LED 数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为1.52V 额定电流为 10mA，最大电流为 40mA。静态显示时取 10mA 为宜，动态扫描显示可加大，可脉冲电流，但一般不超过 40mA。4.2.2 LED 数码管编码方式当 LED 数码管与单片机相联时，一般将 LED 数码管的各笔段引脚a、b、g 、Dp 按某一顺序接到 MCS51 型单片机某一个并行 I/O 口D0、D1、D7，当该 I/O 口输出某一特定数据时，就能使 LED 数码管显示出某个字符。例如要使共阳极 LED 数码管显示“0” ，则 a、b、c、d、e、f 各笔段引脚为低电平，g 和 Dp 为高电平，如表 4-1 所示。表 4-1 共阳极 LED 数码管显示数字“0” 时各管段编码D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段码 显示数Dp g f e d c b a1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0C0H 称为共阳 LCD 数码管显示“0”的字段码，不计小数点的字段码称为七段码，包括小数点的字段称为八段码。LED 数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码；按共阴共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互为反码；按 a、b、g 、Dp 编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺序字段码和逆序字段码。甚至在某些特殊情况下将 a、b、g、Dp 顺序打乱编码。表 4-2 为共阴和共阳 LED 数码管几种八段编码表。表 4-2 共阴和共阳 LED 数码管几种八段 编码共阴顺序小数点暗 共阴逆序小数点暗Dp g f e d c b a 16 进制 a b c d e f g dp 16 进制共阳顺序小数点亮共阳顺序小数点暗0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19 H 99 H5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H8 0 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10 H 90 H4.2.3 LED 数码管显示方式和典型应用电路LED 数码管显示电路在单片机应用系统中可分为静态显示方式和动态显示方式。 静态显示方式在静态显示方式下，每一位显示器的字段需要一个 8 位 I/O 口控制，而且该I/O 口须有锁存功能，N 位显示器就需要 N 个 8 位 I/O 口，公共端可直接接+5V（共阳）或接地（共阴） 。显示时，每一位字段码分别从 I/O 控制口输出，保持不变直至 CPU 刷新显示为止。也就是各字段的亮灭状态不变。静态显示方式编程较简单，但占用 I/O 口线多，即软件简单、硬件成本高，一般适用显示位数较少的场合。 动态扫描显示方式当要求显示位数较多时，为了简化电路、降低硬件成本，通常采用动态扫描显示电路。所谓动态扫描显示电路是将显示各位的所有相同字段线连在一起，每一位的 a 段连在一起， b 段连在一起g 段连在一起，共 8 段，由一个 8 位 I/O 口控制，而每一位的公共端（共阳或共阴 COM）由另一个 I/O 口控制，如图 4-3 所示。这种连接方式由于将多位字段线连在一起，当输出字段码时，由于多们同时选通，每一位将显示相同的内容。因此，要想显示不同的内容。必须采取轮流显示的方式。即在某一瞬间时，只让某一位的字位线处于选通状态（共阴极 LED数码管为低电平，共阳极为高电平） ，其他各位的字位线处于开断状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位暗。同样在下一瞬时，单独显示下一样，这样依次轮流显示，循环扫描。由于人的视觉滞留效应，人们看到的是多位同时稳定显示。图 4-3 动态显示 LED 数码管连 接方式本设计为静态显示，电路中图所示。显示器由 5 个 LED 数码管组成。输入只有两个信号，它们是串行数据线 DIN 和移位信号 CLK。5 个串/ 并移位寄存器芯片 74LS164 首尾相连。每片的并行输出作为 LED 数码管的段码。第 5 章 软件设计5.1 软件设计软件设计就是设计控制系统的应用程序。该设计与硬件相结合。软件设计的任务是在系统总体设计和硬件设计的基础上，确定程序结构，划分功能模块，然后进行主程序和各个模块程序设计，最后连成一个完整的应用程序。软件结构设计 模块化设计是软件设计的基本方法。模块化设计的基本思路是将一个功能较多、程序量较大的程序，按功能分成若干个香菇独立的程序模块，分别进行调试和完善，最后连接成一个整体。主程序的一半结构是进行各种初始化，如设置中断、定时器、串行口等。然后等待采样周期信号的中断请求。例如可以将功能模块划分为定时、数据采集、数字滤波、控制算法、显示、报警、打印等。进一步明确各个功能模块的任务和联系。主程序和各个模块程序的设计 根据流程图，分别编写主程序和各程序模块。编程时尽量利用现有子程序，以减少工作量。软件设计过程要注意以下几点：（1）采用汇编语言编程。汇编语言具有执行速度快、占用内存少的优点，适用于实时控制程序。对于计算工作量比较大的程序，可以采用高级语言和汇编语言混合编程的方法。 （2） 在完成基本任务的同时，软件设计要考虑到系统的可靠性和刚