八段LED显示系统设计说明书.doc

八段LED显示系统设计说明书1 99倒计时显示规律上电复位，复位后系统初始化，两位八段LED显示00，按开关开始倒记时。倒记时到00后又显示99又重新开始倒记时。2单片机介绍2.1 MCS-51系列单片机主要由以下部分组成（1）一个8位中央处理器（CPU）（2）一个时钟电路（3） 128B内部数据存储器（RAM（4）21个特殊功能寄存器（SFR）（5）4KB片内程序存储器（ROM）（6） 2个16位定时器/计数器（7） 32根双向并行口,可按位寻址的I/O口线（8）一个全双工异步串行口（9） 5个中断源，具有两个优先级2.2 MCS-51单片机芯片引脚MCS-51 系列单片机芯片均为40个引脚，HMOS工艺制造的芯片采用双列直插方式封装，其引脚示意及功能分类如图2-3所示。CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用方型封装的，但为44个引脚，其中4个引脚是不是用的。2.2.1电源引脚(2条) VCC（40脚）为5V电源线，VSS（20脚）为接地线。2.2.2 外部晶振引脚(2条) XTAL1（19脚） ：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是反相器的输入端。这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时，该引脚接地。 XTAL2（18脚） ：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，接上述振荡器的反相器的输出端。当采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。2.2.3输入/输出引脚 P0、P1、P2、P3（共32根）图1 引脚图P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6VSSRST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL112345678910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262521222324VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 P1.7 2.2.4 控制引脚(4条)ALE/PROG：地址锁存允许信号端。8051上电正常工作后，自动地在ALE/PROG线上输出频率为fosc/6的时钟脉冲序列。CPU访问外存储器时，ALE 输出的信号下降沿作为锁存低8位地址的控制信号。PSEN：片外程序存储器允许输出信号端。在访问片外ROM时，8051自动在PSEN线上产生一个负脉冲，用于为片外ROM芯片的选通。其它情况，PSEN=1封锁状态。RST/VPD：复位信号输入端。当RST=1保持两个机器周期时，可使8051完成复位操作。RST/VPD的第二功能是作为备用电源输入端。EA/VPP：允许访问片外存储器/编程电源输入端。/EA=1(+5V)，CPU只访问片内4KB ROM。PC的值超过0FFFH，将自动去执行片外ROM。/EA=0,CPU只访问片外ROM。 3系统硬件设计3.1说明89C51作为主芯片,来实现倒记时,MCS-51系列单片机在引脚RST/Vpd出现高电平时实现复位和初始化.RST由高电平变为低电平后,单片机从0000h地址开始执行程序,其初始复位不影响内部RAM的状态,包括工作寄存器R7R0。在振荡器运行的情况下,要实现复位操作,必须使RST引脚至少保持两个机器周期(24个振荡器周期)的高电平。CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作,以后没一个机器周期重一次,直至RST端电平变低。复位期间不产生ALE及/PSEA信号.74LS273是8位数据/地址锁存器，74LS273是一个具有20个管脚的双列直插式TTL芯片。具有清零端CLR和锁存控制端，是一种带清除功能的8D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。CPU 的ALE信号必须经过反相器反相之后才能与74LS273的控制端CLK 端相连。1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。第一脚WR：主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；CP（CLK）：触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0D7的数据不变。3.2原理图图2 原理图4系统软件设计4.1软件简介单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。因此，掌握这一软件的使用对于学习单片机是十分有必要的。4.2流程图开始显示00P3.2按钮按下倒计时图3 流程图开始跳转到主程序R0初始化中送入99A中送入R0B中送入10DIV ABA+DPTR显示十位显示个位将B内容送入AA+DPTR判断Ro=0延时4.3程序 org 00hstart:mov dptr,#0feffhmov a,#3fhmovx dptr,a ；第一个八段led灯显示0mov dptr,#0fdffhmov a,#3fh ；第二个八段led灯显示0movx dptr,a s1:jb p3.2,$ ；等待按键call delayjb p3.2,s1s2:mov r0,#99 ；计数值99存入r0s3:mov dptr,#tabmov a,r0mov b,#10div ab ；分离计数值的十位和个位movc a,a+dptrmov dptr,#0feffhmovx dptr,a ；分别取十位和个位的段码并显示mov a,bmov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov dptr,#0fdffhmovx dptr,a call delaycall delaycall delaydjnz r0,s3ljmp s2tab: db 03fh,06h,05bh,04fh,066h ；0-9的段码表db 06dh,07dh,07h,07fh,06fhdelay: ；延时mov r7,#10 mov r6,#10mov r5,#4delayloop:djnz r7,delayloop djnz r6,delayloop djnz r5,delayloop ret end5芯片介绍(1) 89C51芯片图4 89C51芯片MCS-51系列单片机是一个具有40根引脚的双列直插式器件，4个并行口共有32根引脚，可分别用作地址线，数据线和I/O线。另外还有6根控制线，两根电源线。1）输出/输入引脚 p0.7p0.0：p0口是一个8位漏极开路的双向I/O通路. P1.7P1.0:P1口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O通道. P2.7P2.0:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O通道. P3.7P3.0口是一个带有内部上拉的电阻的8位准双向I/O口.2)控制或与其他电源复用引脚 RST/Vpd:当震荡器工作时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平(由低到高跳变),将使单片机复位. ALE/PROG:地址锁存允许输出.片外存储器作数据存取时,ALE为低8位地址锁存允许输出信号. PSEN:片外程序存储器读选通信号输出端. EA/Vpp:当EA为高电平且PC值小于0FFFH(4K)时,CPU执行内部程序存储器程序;当EA为低电平时,CPU仅执行外部程序存储器程序,因而使用8031单片机时,EA必须外节低电平.3)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1:内部震荡器反相放大器的输出端,当采用外部震荡器时,此引脚接地. XTAL2:内部震荡器反相放大器的输出和内部时钟发生器的输入.当采用外部震荡器时,此引脚接外震荡器信号.图5 74LS273芯片4)主电源引脚Vss和Vcc Vss:接地端. Vcc:正常操作时为+5V电源.(2) 74LS273芯片74LS273地址锁存器的使用: 访问拓展的外部存储器,必须要用P0口输出地址的低8位,而P0有承担输出,输入数据任务,因此要在P0口前面加一个地址锁存器. 拓展应注意ALE信号与地址锁存器的选通信号的配合.由于单片机的锁存允许信号是高电平有效,因此应选择高电平触发或下降沿触发的地址锁存器,如果采用上升沿触发的74LS273,要加一个反相器. 74LS273是透明的带有三态门的8D锁存器.当/OE为低电平时,三态门导通允许Q端输出.因此74LS273用锁存器时,应首先时/OE低电平.这时,当G端出现高电平,锁存器输出Q0-Q7状态输出端D0-D7的状态相同.当G端从高电平为低电平时(下降沿)时,输入端D0-D7中. 在信号灯控制中,我们也在P0口接了一个地址锁存器74LS273,P0口输出地址信号时,信号从P0P7输出到74LS273的D0D7,在ALE信号的下降沿,地址信号从74LS273的Q0Q7输出.我们只需Q0,Q1两根地址线,接到8255芯片A0,A1.P0口的输入,输出的数据信号并不需要锁存,因此P0.0-P0.7又有一个分之没有通过74LS273,直接接到8255芯片D0-D7.74LS273功能表输 入输 出CLR CLK D QL H HH L H L LHLQ0H=高电平；L=低电平 ; =任意；电平上升(3) 74LS02片74LS02功能表输入A输出BABYHLHLLLHH=高电平；L=低电平 ; =任意(4)晶振及复位电路2031R212MHZZ+5VC2 18XTAL1XTAL2RST8051EAGNDC1C9KSR1图6 晶振及复位电路图(5)各芯片说明A14=P2.1=0 U2-273 输出LED1，显示十位， 接口地址：FDFFHA15=P2.0=0 U4-273 输出LED2，显示个位，接口地址：FEFFHP3.2接1个开关， 74Ls02是或非门。GND图7 数码管的段码图 db 03fh,06h,05bh,04fh,066h，06dh，07dh,07h,07fh,06fh0 ，1 ，2 ， 3 ， 4 ， 5 ， 6 ， 7 ， 8 ，9 八段排列：a b c d e f g dp6谢 辞本次课程设计得到了宋风娟老师的大力帮助和悉心指导，在此表示衷心感谢。在设计过程中我们遇到了很多困难和难题，但在宋老师的指导和全组同学的合作下，问题都解决了。通过此次设计，增加了我们的理论知识，并为我们今后的工作打下了坚实的基础。这次设计使我受益匪浅，通过设计使我把所学知识结合起来，通过查阅大量资料丰富了我的专业知识，同时将课本中的理论知识和实际相结合，提高了解决实际问题的能力。由于时间有限，知识有限，难免在设计中存在一些缺陷和错误，希望老师在进一步给予指导，最后在这里再一次表达对宋老师和同学们诚挚的谢意！ 7参考文献【1】 胡适才.单片机原理及接口技术，北京：清华大学出版社，2001年【2】 余永权，汪明慧，黄英.单片机在控制系统中的应用，北京：电子工业出版社，2003【3】 王福瑞.单片机微机测控系统大全，北京：北京航天航空大学