利率显示屏设计

1、利率显示屏设计单片机系统课程设计成绩评定表1 概述 41.1 研究背景 41.2 设计思想及基本功能 42 总体方案设计 42.1 方案选取 42.2 系统框图 52.3 总体方案设计 63 硬件电路设计 63.1 电源电路 63.2 晶振电路 73.3 复位电路 83.4 键盘电路 93.5 显示电路 103.6 电路分析 144 系统软件设计 144.1 主程序软件设计 144.2 键盘程序设计 154.3 按键功能程序 164.4 中断程序 175 系统调试 196 实验总结 21参考文献 22附录 1 系统原理图 23附录 2 键盘示意图 24附录 3 系统程序 251 概述1.1 研

2、究背景随着科技的发展，人们对物质文明和精神文明需求的不断增长,银行管理水平和形象要求也在不断提高。计算机不断更新和银行利率、汇率的不断变化,以前那种靠手工写牌的时代己不适应现代的需要 ,各类银行迫切要求采用电子显示 屏来显，为此我们设计了利用 LED 数码管显示，并可以进行数据修改的利率显 示屏。1.2 设计思路及基本功能运用数码管显示代替人工手写， 并能进行修改， 能给银行管理带来很大的方 便，在设计时尽量简化电路，用最简单的电路来实现其功能。其基本功能是能通过数码管显示银行利率，可以进行利率显示的修改。2 设计总方案2.1 方案选取单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛， 很多的电子产

3、品利用单片机所 取得的便利得到了人们的好评， 针对单片机的利率显示控制系统的要求， 实现的 方案有：（ 1）用 LED 矩阵显示；（2）用数码管显示；（3）用彩屏显示。但是成本较高，所以不采用此方案。下面是 LED 矩阵显示与数码管显示的效果。图 2-1LED 显示的利率显示屏图 2-2 数码管显示的利率显示屏在本次设计中，选取第二种方案，此方案成本低，操作简单。2.2 系统框图方案二的系统框图为：图 2-3 系统框图2.3 总体设计方案利率显示屏在显示的同时也需要人为控制， 银行利率会不断变化， 显示屏也 需要随利率变化而变化，这就需要对显示屏的控制。图 2-4 显示屏控制结构图3 硬件电路

4、设计3.1 电源电路单片机正常工作电压为 5V ，因此设计的电源电路主要是提供单片机工作电压。图 3.1 是为单片机提供电压的电源电路。在这个电路中采用了三端集成稳压器LM7805 ，可以输出 5V 的直流电压以供给单片机图 3-1 电源电路3.2 晶振电路电路中的晶振即石英晶体震荡器。 由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳 定性和抗外界干扰的能力，所以， 石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。 通过 基准频率来控制电路中的频率的准确性。同时， 它还可以产生振荡电流， 向单片 机发出时钟信号。片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路， CPU 的所有操作均在时钟 脉冲同步 下进行。 片内振荡器

5、的振荡 频率非常接近 晶振频 率，一般多 在 1.2MHz 24MHz 之间选取。 C1、C2 是反馈电容，其值在 20pF 100pF 之间 选取，典型值为 30pF 。本电路选用的电容为 30pF ，晶振频率为 12MHz 。 振荡周期； 机器周期 指令周期。XTAL1 接外部晶体的一个引脚， XTAL2 接外晶体的另一端。在单片机内部，接 至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对 HMOS 单片机， 该引脚接外部振。 在石英晶体的两个管脚加交变电场时， 它将会产生一定频率的 机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。 一 般情况下，无论是机械振动的

6、振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交 变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这 一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。石英晶振起振后要能在 XTAL2 线上输出一个 3V 左右的正弦波， 以便使 MCS-51 片内的 OSC 电路按石 英 晶 振 相 同 频 率 自 激 振 荡 。 通 常 ， OSC 的 输 出 时 钟 频 率 fOSC 为 0.5MHz-16MHz ，典型值为 12MHz 或者 11.0592MHz 。电容 C1 和 C2 可以 帮助起振，典型值为 30pF ，调节它们可以达到微调 fOSC 的目的。图 3-2 时钟电路3.3

7、 复位电路复位电路的主要功能是使单片机进行初始化， 在初始化的过程中需要在复位 引脚上加大于 2 个机器周期的高电平。复位后的单片机地址初始化为 0000H ， 然后继续从 0000H 单元开始执行程序。在复位电路中提供复位信号，等到系统 电源稳定后，再撤销复位信号。图 3-3 复位电路3.4 键盘电路在本设计中， 键盘主要用于输入显示数据和修改显示数据， 还有需要修改的 项，是人为控制该系统的主要部件。 在本次设计中， 采用的键盘是 4*4 矩阵键盘， 为了提高 CPU 的工作效率，采用了中断扫描工作方式。即只有在键盘有键按下 时，发出中断请求， CPU 响应中断请求后哦，转入中断服务程序，

8、进行键盘扫 描，识别键码，中断扫描工作方式的一种简易键盘电路图如下：图 3-4 键盘电路图用 P1 口高 4 位与低 4 为构成行线与列线，将 P1.4-P1.7 作为键输出线， P1.0-P1.3 为扫描输入线。扫描方式：给 P1 口赋初值，让 P1.0-P1.3 为 1，P1.4-P1.7 为 0 ，无键按下时，P1.0-P1.3 的与门输出为 1 ，当有键按下时， P1 高 4 位有线接入低 4 位，使得低 4 位其中 一位为 0，导致与门输出为 0 ，开启中断，进入中断扫描程序， 扫描时，先让 P1.4 为 0，其余 3 位为 1 ，扫描低 4 位，逐位检查看是否为 0，为 0 赋键值

9、，没有为0 的跳到下一行，让 p1.5 为 0 ，其余 3 位为 1 ，在进行扫描，没有 0 再跳下一 行，最终会检测出按下键的键值。键盘具有 16 个键，其中有 0-9 十个个数字键，一个确定修改键，一个复位键，4 个需要修改项的键。3.5 显示电路 显示电路主要用于给出的利率数据，在本次设计中采用 LED 数码管进行显示是 因为 LED 数码管具有以下几个优点： (1) 能在低电压、小电流条件下驱动发光， 能与CMOS 、ITL电路兼容。 (2)发光响应时间极短(<0.1 s) ，高频特性好，单色性好，亮度高。 (3) 体积小，重量轻，抗冲击性能好。数码管有共阴极与共阳极 数码管，在

10、这里采用共阴极数码管。图 3-5LED 数码管在电路中，将数码管的 a、b、c、d、e、f、g 端分别与 74hc164 的 D0-D6 端连接，因为采用的共阴极数码管， 所以当有 1 输入时，对应的二极管就会发光， 编写好需要的数据代码后输入就能得到需要显示的数据了。表 1LED 字型码字形dpgfedcba字型码010111111BFH11000011086H211011011DBH311001111CFH411100110E6H511101101EDH611111101FDH71000011187H811111111FFH911101111EFH本次用到 16 个数码管，每组 4 个，分

11、为 4 组，每组由 4 个 74hc164 串接 起来。每个 164 接一个数码管每组 4 个 164 采用公共 cp 端、公共复位端，可 以对每组进行统一复位和给予时钟信号。图 3-674HC164164 引脚功能图 3-7 引脚功能74HCT164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数 据通过两个输入端( DSA 或 DSB)之一串行输入；任一输入端可以用作高电平 使能端， 控制另一输入端的数据输入。 两个输入端或者连接在一起， 或者把不用 的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟(CP)每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0 ，Q0 是两个数据输入端 (DSA

12、和 DSB)的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。 主复位 (MR)输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地 清除寄存器，强制所有的输出为低电平。用 164 与数码管连接的显示电路如下图：图 3-8 显示电路3.6 电路分析在系统电路中，主要是键盘电路和显示电路，键盘电路是由单片机 P1 口接出， 由高 4 位与低 4 位组合，并接到外部中断口 P3.2 ，在前面的键盘电路已经分析 了。在显示电路中，可以显示 4 组数据，每组由 4 个数码管显示，分别与 4 个 164 连接，第一个 164 的数据输入端由串行接口 P3.0 接入，第二个的数据输入点与 第一个的

13、 Q7 端相接，第三个也与第二个 Q7 端相接，第四个也如此，就可以实 现输入的数据一位一位的往后移动。每组 164 的 CP 端是串行口 P3.1 和 P2 口 低四位的其中一位相与后输入。串行口在方式 0 工作时， P3.0 输出数据， P3.1 输出对应脉冲，在与 P2 口的一位相与后就可以控制脉冲的输入了，当相与位为 0 时，将脉冲关断，相与位为 1 时，开启脉冲，就可以对该组进行数据输入了， 否则在没有脉冲的情况下，数据是无法输入的。每组 164 的复位端与 P2 的高 4 位其中一位相接， 当该位输入低电平时， 就 可以使该组复位。所以可以得到 P2 口高四位用来控制每组数码管的复

14、位，低四 位用来开启与关断数据输入。由于银行利率通常是百分数， 都保留了两位小数，所以在接线时，每组数码 管的第一个第二个第四个的 dp 端都没有接，所以他们的小数点都不会亮，只有 第三个的 dp 端与 Q7 相接了，所以只有第三个数码管的 dp 再有数据给他的时 候会一直发光。在整体的看上去就可以让输入的数为有两位小数的形式了。4 系统软件设计在设计中，系统软件包括，主程序、键盘扫描程序、中断程序、显示程序、延时 子程序等程序组成，每个部分都是不可或缺的。系统程序在附录中查看4.1 主程序软件部分主程序需要对单片机进行初始化、设置串行口功能、中断工作方式、 对某些引脚 赋予初值，并且需要无限

15、循环下去等待中断。图 4-1 主程序流程图4.2 键盘程序设计 本次设计采用的是中断工作方式，只要有键按下时，就会发出中断申请， 相对于 其他方式， 不需要一直不断地扫描看是非有键按下。 所以键盘程序包含在中断程 序中。图 4-2 键盘扫描程序流程图程序只在有中断请求后执行。4.3 按键功能程序在设计中设定的当键值小于 10 时为数值输入和显示。下面给出的程序流程图为键值小于 10 时的流程图。图 4-3 数字键程流程图在数据输出到 164 后，还不一定可以显示出来，还需要功能键使输入的数据能够显示出来。当键值不小于 10 时，键值为 12-15 ，分别可以控制一组让其显示出数据，需要 在开始

16、输入数据之前按下， 按下后会先清除原有的数据， 之后输入数据就可以让 输入的数据显示出来。 键值为 10 时为复位功能， 按下将使全部数码管复位熄灭。 键值为 11 为确定修改键，按下后保持修改的数据，并且之后再按数据键将不影 响显示的数据。4.4 中断程序中断程序为此设计的主要程序，其中包含了键盘扫描程序、键功能赋予程序图 4-4 中断程序流程图在中断程序开始时， 需要关闭中断，以免中断还没有执行完时中断再次出现， 然后进行保护现场。 接着跳到扫描程序、 功能赋予程序， 当前面的程序执行完后， 恢复现场，还需要在调入延时程序。如果没有延时程序，再一次按键按下后，由 于每次中断执行的速度很快，

17、 所以按一次键会相当于按了很多次， 所以需要调入 延时程序，使中断后恢复的时间变久一点， 能够达到按一次中断一次的效果。 调 入延时程序后在开中断，然后返回主程序，等待下一次中断。5 系统调试调试时，由于设计用到的 164 、数码管较多，在实验室不能调出来，说以采用 proteus 仿真调试。在调试中，经过对线路与程序的反复修改，最终终于调试成 功。再输入数据时的效果图如下：按下 0按下 01按下 012按下 0123图 5-1 输入效果图 总体仿真线路图： 图 5-2 仿真线路图 6 实验总结在这两个星期的设计中，通过对各种资料的查询，与同学们的相互请教， 终于完 成了利率显示屏的设计。回想

18、在设计时走了些弯路，在对键盘的设计上， 还是应 该把键盘的键按下后怎么变化理解清楚， 然后在写程序时会比较容易写出来， 资 料也只能作为参考， 不能生拉硬套。 不然理解不够透彻到后来写程序也可能会出 错。再设计硬件电路时也应该想着程序应该怎么写，再结合程序设计硬件电路， 这样在设计中会取到事半功倍的效果。在程序设计时，用汇编语言编写需要对单片机内部如何工作的原理理解清 楚，以及对汇编语言的熟练。在编写时，通过我对课本的反复翻阅，加深了对单 片机的理解并且能够对汇编语言掌握更加熟练， 这样的效果是比在课堂上学习的 效果更加的好。在我的设计中， 虽然完成了，可以通过设计显示基本的利率信息，但是他的

19、 功能也不够完好。还有很多地方可以更加完善， 但是要想做到， 需要我对自己的 能力进行更多的提高。在设计中， 还用到了许多软件，并且学习到了它们的使用，这对于我也是个 很大的收获，其中有 protel 、visio 、proteus 仿真、 keil 开发软件等，这些软件 对于我们的专业都是非常有用的。 这些都为我以后能够更好的设计打下了稳固基 础。参考文献1 余永劝等 .单片机应用系统的功率接口技术 M. 北京:：北京航空航天大学出版 社,1992.79-842 张迎新等 .单片微型计算机原理、应用及接口技术 .北京：国防工业出版社，1993.123 王志慧 ,李树华.单片机控制实时时钟的设

20、计与实现 J.内蒙古大学学报 （自然科 学版),1999,30(6): ：766 768.20074 杨家成单片机原理与应用及 C51 程序设计北京：清华大学出版社，附录 1 系统总原理图附录 2 键盘示意图活期半年一年两年确定复位9876543210附录 3 系统程序ORG0000H ；主程序入口LJMPMAINORG0003H ；外部中断 0 入口LJMPEXINTEXINT:CLREA ；关中断PUSHPSW ；保护现场PUSHACCLJMPSUBDISUB:CLRP1.7 ；让 P1 高 4 位回到 0CLRP1.6CLRP1.5CLRP1.4POPACC ；恢复现场POPPSWLCA

21、LLDELAY ；延时LCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYSETBEA；开中断RETI；返回主程序MAIN:MOVSP ,#30HCLRIT0 ；设定中断工作方式SETBEA；允许总中断SETBEX0 ；允许外部中断 0MOVSCON,#00H ；设定串行口工作方式MOVP1,#0FHMOVP2,#0F0HHERE:SJMPHERE ；等待中断SUB: ；扫描按下按键SETBP1.7SETBP1.6SETBP1.5SETBP1.4K1:CLRP1.4LCALLL1JCK2ADDA,#00HLJMPDL0K2:SETBP1.4CLRP1.5LCALLL1JCK3ADDA,#04HLJMPDL0K3:SETBP1.5CLRP1.6LCALLL1JCK4ADDA,#08HLJMPDL0K4:SETBP1.6CLRP1.7LCALLL1ADDA,#0CHDL0: ；给功能键赋予功能CJNEA,