4位拨动开关控制数码管显示系统.doc

课 程 设 计 说 明 书课程名称： 单片机技术原理及应用 设计题目： 4位拨动开关控制数码管显示系统 院 系： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2012年 5月 18 日课 程 设 计 任 务 书设计题目4位拨动开关控制数码管显示系统设计学生姓名所在院系电子信息与电气工程学院专业、年级、班设计要求：1、用拨动开关的低4位为输入，控制数码管显示器的输出； 2、数码管的显示为从0到F； 3、具有电源开关及指示灯，有复位按键； 4、高4位开关屏蔽；学生应完成的工作：1、通过单片机原理课程设计，了解单片机应用系统的基本设计方法，设计步骤，熟悉和掌电路参数的计算。2、设计多个方案，进行论证比较选出最优方案。3、通过查阅手册和文献资料，提高自己分析和解决实际问题的能力与技巧。4、进一步熟悉软件的正确使用方法，原理图设计。5、认真撰写课程设计总结报告。参考文献阅读：1 张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2009.112 杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：北京航空航天大学出版社，2006.63 谢嘉奎.电子线路（第四版）.北京:高等教育出版社，2004.4 臧春华.电子线路设计与应用.北京:高等教育出版社,2005.工作计划：5月7日：查阅相关资料，拟定方案；5月8日：进行方案论证，完善设计方案；5月9日：确定硬件方案；5月10日：确定软件及流程图；5月11日：画出硬件电路图并进行仿真和调试；5月14日：进行焊接；5月15日：焊接及调试；5月16日：往单片机烧写程序；5月17日：写课程设计报告；5月18日：修改课程设计报告，上交课程设计报告及实物。任务下达日期：2012 年5月 7 日 任务完成日期：2012 年5月 18 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 4位拨动开关控制数码管显示系统设计摘 要：以AT89S52芯片为核心，用7805、桥堆、拨动开关等器件设计一个控制电路，实现由4位拨动开关控制共阳极数码管显示系统的设计。电路由电源模块、复位模块、时钟模块等。它由5V直流电源供电，用拨动开关的低四位为输入，控制输出端数码管显示器的输出。用编程语言编写程序，系统能够实现如下功能：上电后数码管默认显示为“8”，调整4位拨动开关按二进制输入，按确定键后数码管显示对应的数字“0”-“F”。关键词：4位拨位开关； AT89S52芯片；共阳数码管；目 录1.设计背景11.1.单片机设计背景 11.2设计目的12.设计方案12.1方案一12.2方案二13.方案实施23.1单片机的基本结构33.2硬件模块电路33.3软件程序设计64.结果与讨论84.1结果84.2讨论95.收获与致谢96.参考文献97.附件101. 设计背景1.1单片机设计背景目前单片机渗透到我们生活的各个领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。1.2设计目的在理论学习的基础上，通过完成一个单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，能够增强我们理论联系实际的能力，进一步熟练相关专业基础知识的综合应用，提高实际动手能力和设计能力。对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到全面的锻炼和提高。2.设计方案2.1方案一使用单片机P1口，由4位DIP开关从P1口低四位输入，高四位输出，译码部分采用74LS247译码器，送往共阳极数码管显示。本方案编程简单，占用I/O端口少，但电路设计较复杂，硬件增多，成本增高。2.2方案二本方案的译码部分由单片机编程实现，P0口接共阳数码管，由4位DIP开关从P1口低四位输入，经软件译码，送往P0口，在数码管显示相应的数字。由于译码部分采用了软件实现，省去了译码电路，成本降低，电路设计简单，但编程较方案一复杂，而且占用I/O端口多，占用系统资源。综合考虑，确定采用方案二实现。3. 方案实施3.1单片机基本结构AT89S52单片机的引脚分布如图1所示：图1 AT89S52引脚分布图AT89C52单片机介绍VCC：电源。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P1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/地址的第八位。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外部必须被拉高。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口作为第八位地址接收。 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。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）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）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。3.2硬件模块电路 电源电路模块电源电路模块原理图如图2所示。电源电路由桥堆、1个22uF电解电容、7805、1个33pF瓷片电容、一个电源指示灯和一个300欧姆电阻组成，通过电源电路实现整流、滤波和稳压的作用，能够输出5V的稳定直流电压使单片机工作在稳定的5V直流激励下。图2 电源电路图 复位电路模块复位模块电路图如图3所示。AT89S52的复位是由外部的复位电路实现的。设计复位电路为采用按键电平复位电路，复位电路由1个22uF的电解电容和1个按键及1个300欧姆的电阻组成，电路模块一端接VCC一端接AT89S52的RST管脚。图3 复位电路 时钟电路模块AT89S52单片机各功能部件的运行都以时钟控制信号为基准工作的，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性，分为内部时钟方式和外部时钟方式，设计电路为外部时钟方式，如图4所示。时钟电路由2个33pF的瓷片电容和1个12M晶振，连接到AT89S52的第十八、十九管脚，两电容之间通过导线接地。图4 时钟电路 硬件原理图设计的硬件原理图如图5所示。由电源模块、复位模块、数码管模块以及时钟模块等组成图5 硬件原理图 数码管显示 常见的数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成，叫七段数码管，如图6所示：图6 数码管引脚图共阳极数码管里面的发光二极管阳极接在一起作为公共引脚，在正常使用时此引脚接电源正极，当发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，从而显示相应的数字。共阳数码管的显示编码为：0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH3.3软件程序设计根据要求：程序先给数码管送数字“8”，然后等待K1键按下，当K1键按下时，从P1口读入数据，送到P0在数码管显示。程序流程图如图7所示：开始数码管显示“8”K1是否按下DIP开关输入数据查表送数码管显示YESNO图7 程序流程图程序如下：ORG 0000HSTART:MOV DPTR,#TABLE MOV P0,#80HMAIN:JB P3.0,L1 LCALL DELAY JB P3.0,L1 MOV P1,#0FFH MOV A,P1 ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LJMP MAINL1:MOV P0,A LJMP MAINDELAY:MOV R7,#20 DL0:MOV R6,#0FFH DL1:DJNZ R6,DL1 DJNZ R7,DL0RETTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H DB 0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHEND4. 结果与结论4.1结果将元器件焊接到万能板上之后，往AT89S52芯片中烧写好程序，接通电源，发光二级管亮，数码管显示数字8，拨动拨码开关调节输入，按下确认按键数码管上显示不同的数字从“0”到“F”。调整4位拨动开关按二进制输入：当DIP开关为“0000”,数码管显示“0”； 当DIP开关为“0001”,数码管显示“1”；当DIP开关为“0010”,数码管显示“2”；当DIP开关为“0011”,数码管显示“3”；当DIP开关为“0100”,数码管显示“4”；当DIP开关为“0101”,数码管显示“5”；当DIP开关为“0110”,数码管显示“6”；当DIP开关为“0111”,数码管显示“7”；当DIP开关为“1000”,数码管显示“8”；当DIP开关为“1001”,数码管显示“9”；当DIP开关为“1010”,数码管显示“A”；当DIP开关为“1011”,数码管显示“B”；当DIP开关为“1100”,数码管显示“C”；当DIP开关为“1101”,数码管显示“D”；当DIP开关为“1110”,数码管显示“E”；当DIP开关为“1111”,数码管显示“F”；按复位键后数码管显示为“8”。4.2结论根据所得到的结果即不同的输入时，数码管上显示的数字可以得出所设计的硬件原理图和软件能够实现设计要求的拨动开关控制数码管显示系统，每个电路模块包括电源模块、时钟电路模块以及复位模块都正常的工作实现功能。在进行实际操作时要考虑到各方面的问题，像仿真结果正确，实物图不一定正常工作，要经过不断的调试检查，得出正确的结果。单片机具有强大的功能，通过输入设备发出各种控制指令和数据到单片机，单片机接受一系列指令到，执行一定功能后，可通过输出设备输出。5. 收获与致谢通过这两周的课程设计，我学到了不少东西。课程设计不仅考察我们的动手能力，理论联系实际的能力，还考察我们的团队合作能力，小组成员分工合作共同探讨，积极努力完成了这次课程设计。这次课程设计不仅提高了自己的动手能力，拓展了自己的思维，增强了将理论知识和实际动手操作相结合的能力。虽然我们所设计的4位拨动开关控制数码管显示系统相对简单一些，但是过程相当复杂，刚开始焊接好元器件，程序烧写好后，我们的实物不能正常的工作，在范秋凤老师的精心指导下经过不断的调试，终于调试成功，这对对我们是很好地锻炼，这样不仅对相关的课程知识认识的更深刻，提高了学习兴趣，对以后的学习有很好的指导作用。感谢范秋凤老师的精心指导和帮助，同时也感谢我们小组的成员。在今后的学习中，要继续不断努力，刻苦学习，不断的提高自己。 6. 参考文献1 张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2009.112 杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：北京航空航天大学出版社，2006.63 谢嘉奎.电子线路（第四版）.北京:高等教育出版社，2004.4 臧春华.电子线路设计与应用.北京:高等教育出版社,2005.7. 附件1、元器件清单元器件清单如表1所示。表1 4位拨动开关控制数码管显示 元器件清单元器件名称型号规格数量AT89S521晶振11.0592MHZ1共阳极数码管1位1桥堆2W101拨动开关140脚IC插座178051电阻1K5电阻300欧2按键3瓷片电容30PF4电解电容22UF3发光二极管1万能板1排线若干拨码开关4位12.电路硬件原理图电路硬件原理图如图8所示。图8 电路硬件原理图3软件程序和流程图程序如下：ORG 0000HSTART:MOV DPTR,#TABLE MOV P0,#80HMAIN:JB P3.0,L1 LCALL DELAY JB P3.0,L1 MOV P1,#0FFH MOV A,P1 ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LJMP MAINL1:MOV P0,A LJMP MAINDELAY:MOV R7,#20 DL0:MOV R6,#0FFH DL1:DJNZ R6,DL1 DJNZ R7,DL0RETTABLE:DB 0C