数码管显示设计

1、图像增强方法的研究 学生姓名：韩维振、张宇新、张春波、杜宏斌、王牧 田 指导教师：刘远帆 所在院系：江南学院 所学专业：电子汽车工程 09 计算机 研究方向：电子方向 江 南 大 学 中国哈尔滨 2001120011 年年 6 6 月月 目录目录 摘摘 要要.3 第一章第一章 单片机介绍单片机介绍.3 1.1 单片机基础知识学习.5 第二章第二章 AT89S51 介绍介绍.5 2.1 AT89S51 单片机的主要性能参数和主要引脚.6 2.2AT89S51 芯片内部结构简介.6 2.3 主要引脚功能.7 第三章第三章 数码管的介绍数码管的介绍.10 3.1 数码管结构及原理.10 第四章第四章

2、 单片机数码管显示控制程序设计单片机数码管显示控制程序设计.12 4.1 设计要求.12 4.2 利用PROYEUS仿真软件画出电路图.12 4.3 用KIEL3 设计程序.13 结论结论.15 致谢致谢.16 参考文献参考文献.17 单片机介绍及程序设单片机介绍及程序设 摘摘 要要 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单 片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有 计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及 外部设备相结合，便可成为一个单片机

3、控制系统。 AT89S51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系 统及引脚。它集 Flash 程序存储器 既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器 于单片芯片中,ATMEL 公司的功能强大，低价位 AT89S51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合， 可灵活应用于各种控制领域 关键词：关键词： 单片机 AT89s51 数码管 proteus keil3 第一章第一章 单片机介绍单片

4、机介绍 单片机是一种集成在电路芯片，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计算机系统。 单片机也被称为 微控制器（Microcontroller Unit） ，常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机 ，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU 的专用处理器发展而来。最早的设 计理念是通过将大量外围设备和CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容

5、易集成进复杂 的而对体积要求严格的控制设备当中。 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此 以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因为简单可靠而性能不 错获得了很大的好评。此后在8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统。基于这一系统的单片机 系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16 位单片机，但因为 性价比不理想并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨 大提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM

6、系列的广泛应用， 32 位单片机迅速取代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8 位单片机的性能也得到了飞速提高，处理 能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的32 位单片机主频已经超过 300MHz，性能直追 90 年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1 美元，最高端 1的型号也只有 10 美 元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用 在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Wi ndows 和 Linux 操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于 嵌入式系统 ，因此

7、它得到了最多的应用。事实上单片机是 世界上数量最多的 计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。 手机、电话、 计算器、家用电器、电子玩具、 掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2 部单片 机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40 多部单片机，复杂的工 业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC 机和其他计算 的总和，甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器 ,它不是完成某一个逻辑功能的芯片 ,而是把一个计算机系统集成到 一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O 设备。概括

8、的讲： 一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条 件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同 的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般 不超过 10 元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动 滚筒洗衣机、排烟罩、 VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影！ .它主要是作为控制部分的 核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，

9、较低 的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机芯片 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特 的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不 是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来 搞定的话，电路一定是一块大PCB 板！但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机 ，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠 性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是

10、最低级汇编语言，它是除了二 进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视 化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像 硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几 十 K 的尺寸！对于家用 PC 的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在 硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把 巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC 上来运行，家用 PC 的也是承受不了的。 可以说，二十世纪跨越了三个 “电”的时代

11、，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不 过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC 机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类 计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。 顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小， 通常都藏在被控机械的 “肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个 装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、 导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品 名称前冠以形容词

12、“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开 发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在 产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 1.1 单片机基础知识学习 目前，很多人对 汇编语言并不认可。可以说，掌握用 C 语言单片机编程很重要，可以大大提 高开发的效率。不过 初学者可以不了解单片机的汇编语言，但一定要了解单片机具体性能和特点， 不然在单片机领域是比较致命的。 如果不考虑单片机硬件资源，在KEIL 中用 C 胡乱编程，结果 只能是出了问题无法解决！可以肯定的说，最好的C 语言单片机工程师都是从汇编走出来的编程 者因为单片

13、机的 C 语言虽然是高级语言，但是它不同于台式机个人电脑上的VC+什么的单片机 的硬件资源不是非常强大，不同于我们用VC、VB 等高级语言在台式 PC 上写程序毕竟台式电脑 的硬件非常强大，所以才可以不考虑硬件资源的问题。还有就是在单片机编程中C 语言虽然编 程方便，便于人们阅读，但是在执行效率上是要比汇编语言低10%到 20%，所以用什么语言编 写程序是要看具体用在什么场合下。总的来说做单片机编程要灵活使用汇编语言与C 语言，让 单片机的强大功能以最高是效率展示给用户。 第二章第二章 AT89S51AT89S51 介绍介绍 。 2.1 AT89S51 单片机的主要性能参数和主要引脚 主要性能

14、参数 与单片机产品兼容 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器、1000 次擦写周期、全静态操作： 0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32 个可编程 I/O 口线 、三个 16 位定时器/计数器 八个中断源 、 全双工 UART 串行通道低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电 标识符。 2.2AT89S51 芯片内部结构简介 中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或 代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 数据存储器(内部 RAM)

15、： 数据存储器用于存放变化的数据。AT89S51 中数据存储器的地址空间为 256 个 RAM 单元，但其 中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面 128 个，后 128 个被专用寄存器占用。 程序存储器(内部 ROM)： 程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在 89 系 列单片机中全部采用闪存。AT89S51 内部配置了 4KB 闪存。 定时/计数器(ROM)： 定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89S51 共有 2 个 16 位定时/计数器。 并行输入输出(I/O)口： 8051 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3

16、)，用于对外部数据的传输。每个口都由 1 个锁存器 和一个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些 I/O 口还有其他功能。 全双工串行口： A89S51 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异 步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 时钟电路： 时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。 中断系统： 中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89S51 共有 5 个中断源，其 中又 2 个外部中断源和 3 个内部中断源。 图 3-2 是 AT89S51 系列单片机的内部结构示意图。 图 3-2 A

17、T89S51 系列单片机的内部结构示意图 2.3 主要引脚功能 AT89S51 引脚图如图 3-1 所示： VCC：电源电压 GND：地 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I0 口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时， 每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程 序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 P1 口：Pl 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口，Pl 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“l” ，通过内部的上拉电

18、阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输 入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL） 。Flash 编程 和程序校验期间，Pl 接收低 8 位地址。 表 1 具有第二功能的 P1 口引脚 端口引脚第二功能： P1.5MOSI（用于 ISP 编程） P1.6MOSI（用于 ISP 编程） P1.7MOSI（用于 ISP 编程） P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出 电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口， 作输入口使用时，因为内部

19、存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL） 。在访问 外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVXDPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址 数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVXRi 指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功 能寄存器（SFR）区中 P2 寄存器的内容） ，在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时，P2 亦接收高 位地址和其它控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I0 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输 出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“l”时，它们被

20、内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作 输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL） 。P3 口除了作为一般的 I0 口线外，更 重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 表 2 具有第二功能的 P1 口引脚 端口引脚第二功能： P3.0RXD（串行输入口） P3.1TXD（串行输出口） P3.2/INT0（外中断 0） P3.3/ INT1（外中断 1） P3.4T0（定时计数器 0 外部输入） P3.5T1（定时计数器 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 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校

21、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使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址 8EH）可打开或关闭该功能。DISRT0 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态。 ALEError!：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。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的 16 输出固定的正脉冲信号， 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 F1ash 存储器编程

22、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 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才会被激活。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 无效。 Error!程序储存允许（Error!）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S51 由外部程序存 储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次Error!有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器， 没有两次有效的Error!信号。 Error!VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储

23、器（地址为 0000HFFFFH） ，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中的指令。F1ash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 第三章第三章 数码数码管的介绍管的介绍 3.1 数码管结构及原理 单片机 LED 共阳/阴极全部段码表【0-FHLPRUY-.熄灭 】 数码管结构 数码管由 8 个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字 09，字符 AF、H、

24、L、P、R、U、Y 等符号及小数点“.”。 数码管又分为共阴极和共阳极两种类型。 数码管工作原理 共阳极数码管中 8 个发光二极管的阳极（二极管正端）连接一起,即为共阳极接法，简称共阳数码 管。通常,公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输入 端为低电平时，该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此 时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流 电阻。 共阴极数码管中 8 个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，即为共阴极接法，简称共阴数 码管。通常，共阴极接低电平（一般接

25、地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端 为高电平时，该端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。同样， 要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 单片机 LED 共阳极段码表【0-F】 DB 0c0H,0f9H,0a4H,0b0H,99H,92H,82H,0f8H 0-7 DB 80H,90H,88H,83H,0c6H,0a1H,86H,8eH 8-F 单片机 LED 共阴极段码表【0-F】 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H 0-7 DB 7FH,6FH ,7

26、7H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H 8-F 为了满足某些特殊用户需要有时也会用到以下特别字符的段码表 单片机 LED 共阳极段码表【HLPRUY-.熄灭】 DB 89H,0C7H,8CH,0CEH,0C1H,91H,0BFH,7FH,0FFH HLPRUY-.熄灭 单片机 LED 共阴极段码表【HLPRUY-.熄灭】 DB 76H,38H,73H,31H,3EH,6EH,40H,80H,00H HLPRUY-.熄灭 其中 HLPRUY-,熄灭 ，这些特殊字符中有些看起来不是很形象，但有时不可避免的会用到. 第四章第四章 单片机数码管显示控制程序设计单片机数码管显示控制程序设计

27、 4.1 设计要求 要求利用单片机中断功能控制数码管显示，状态：当无外中断时，主程序运行状态为七段数码管的 A 到 G 段依次点亮，不断循环，有外中断输入时，显示为 0 到 9，然后返回主程序原断点，继续执行， 数码管继续段点亮 4.2 利用 proyeus 仿真软件画出电路图 如图 3-3 4.3 用 kiel3 设计程序 ORG0 SJMPSTAR ORG3 SJMPINT0S STAR:MOVIE,#81H MOVTCON,#1 MOVA,#0FEH MOVP3,#0FFH ST: MOVP2,A ACALLDELAY RLA SJMPST INT0S:PUSHACC MOVR2,#16 STT1:MOVDPTR,#TAB MOVR0,#0 STT2:MOVA,R0 MOVCA,A+DPTR MOVP2,A ACALLDELAY INC R0 DJNZ R2,STT2 POPACC RETI DELAY: MOVR7,#250 D1: MOVR6,#250 D2: NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZR6,D2 DJNZR7,D1 RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H