单片机数码管仿真设计说明

1、1元器件介绍1.1 AT89C51AT89C51是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），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MCS-51指令系统，片置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口

2、，2个读写口线，AT89C51可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。兼容MCS51指令系统 · 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM · 32个双向I/O口 · 256x8bit部RAM · 3个16位可编程定时/计数器中断 · 时钟频率0-24MHz · 2个串行中断 · 可编程UART串行通道 · 2个外部中断源 · 共6个中断源 · 2个

3、读写中断口线 · 3级加密位 · 低功耗空闲和掉电模式 · 软件设置睡眠和唤醒功能 AT89C51P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51核，在部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VC

4、C（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。1.2七段显示数码管7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共

5、阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）！此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得

6、数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V-2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数！图1.2-1七段数码管引脚图数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻b、使用电压：段：根据发光颜色决定；   小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA     峰值电流 100mA上面这个只是七段数码管引脚图，其

7、中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的，4位数码管引脚图请在本站搜索我也提供了数码管使用注意事项说明：1、数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；2、焊接温度：度；焊接时间：3、表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。2 KEIL C51软件简介2.1 KEIL C51概述KEIL C51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,但是界面是英文的好多初学者看很多教程都是一头雾水，本站特地制作了一个相对简单的教程。他能能嵌入汇编语言保留了汇编代码高效,快速的特点。KEIL C51编译器的功能不断增强,使你可以更加贴近CPU本身,及其它的衍生产品，其效率已经达到了相当搞的程度。C

8、51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中,这个集成开发环境包含：编译器,汇编器,实时操作系统,项目管理器,调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。  Keil C51 软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编,PLM 语言和 C 语言的程序设计，界面友好，易学易用。2.2 Keil C51软件的使用方法：进入 Keil C51 后，屏幕如下图所示。几秒钟后出现编辑界启动Keil C51时的屏幕进入Keil C51后的编辑界面简单程序的调试学习程序设计语言、学习某种程序软件，最好的方法是直接操作实践。下面通过简单的

9、编程、调试，引导大家学习Keil C51软件的基本使用方法和基本的调试技巧。 1、建立一个新工程单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中New Project选项 2、然后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字,比如保存到C51目录里,工程文件的名字为C51 如下图所示,然后点击保存.3、这时会弹出一个对话框,要求你选择单片机的型号,你可以根据你使用的单片机来选择,keil c51几乎支持所有的51核的单片机,我这里还是以大家用的比较多的Atmel 的89C51来说明,如下图所示,选择89C51之后,右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击确定. 4、完成上一步骤后，屏幕如下图所示 到

10、现在为止，我们还没有编写一句程序，下面开始编写我们的第一个程序。5、在下图中，单击“File”菜单，再在下拉菜单中单击“New”选项 新建文件后屏幕如下图所示 此时光标在编辑窗口里闪烁，这时可以键入用户的应用程序了，但笔者建议首先保存该空白的文件，单击菜单上的“File”，在下拉菜单中选中“Save As”选项单击，屏幕如下图所示，在“文件名”栏右侧的编辑框中，键入欲使用的文件名，同时，必须键入正确的扩展名。注意，如果用语言编写程序，则扩展名为(.c)；如果用汇编语言编写程序，则扩展名必须为(.asm)。然后，单击“保存”按钮。 6、回到编辑界面后，单击“Target 1”前面的“”号，然后在

11、“Source Group 1”上单击右键，弹出如下菜单 然后单击“Add File to Group Source Group 1” 屏幕如下图所示 选中Test.c，然后单击“Add ”屏幕好下图所示 注意到“Source Group 1”文件夹中多了一个子项“Text1.c”了吗？子项的多少与所增加的源程序的多少相同 7)现在，请输入如下的C语言源程序: #include <reg52.h> /包含文件#include <stdio.h> void main(void) /主函数SCON=0x52; TMOD=0x20; TH1=0xf3; TR1=1;

12、 /此行及以上3行为PRINTF函数所必须printf(“Hello I am KEIL. n”); /打印程序执行的信息printf(“I will be your friend.n”); while(1); 在输入上述程序时，读者已经看到了事先保存待编辑的文件的好处了吧，即Keil c51会自动识别关键字，并以不同的颜色提示用户加以注意，这样会使用户少犯错误，有利于提高编程效率。程序输入完毕后，如下图所示 8、在上图中，单击“Project”菜单，再在下拉菜单中单击“Built Target”选项（或者使用快捷键F7），编译成功后，再单击“Project”菜单，在下拉菜单中单击“Start

13、/Stop Debug Session”（或者使用快捷键Ctrl+F5）,屏幕如下所示： 9、调试程序:在上图中，单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“Go”选项，（或者使用快捷键F5），然后再单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“Stop Running”选项（或者使用快捷键Esc）；再单击“View”菜单，再在下拉菜单中单击“Serial Windows #1”选项，就可以看到程序运行后的结果，其结果如下图所示至此，我们在Keil C51上做了一个完整工程的全过程。但这只是纯软件的开发过程，如何使用程序下载器看一看程序运行的结果呢？ 10、单击“Project”菜单，再在下拉菜单中

14、单击“ ” 在下图中，单击“Output”中单击“Create HEX File” 选项，使程序编译后产生HEX代码，供下载器软件使用。把程序下载到AT89S51单片机中。 3 C语言编程3.1 C语言简介C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie于1972年推出。1978后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于

15、编写系统软件，三维，二维图形和动画。具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。3.2特点1 C是高级语言。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。 2C是结构式语言。结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。 3C语言功能齐全。具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更

16、高。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，可以实现决策目的的游戏。 4 C语言适用围大。适合于多种操作系统，如Windows、DOS、UNIX等等；也适用于多种机型。 C语言对编写需要硬件进行操作的场合，明显优于其它高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。3.3仿真概述Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C

17、调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真

18、软件，功能极其强大。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作。3.3.1 进入Proteus ISIS双击桌面上的ISIS 6 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”“程序”“Proteus 6 Professional” “ISIS 6 Professional”，出现如图1-1所示屏幕，表明进入Proteus ISIS集成环境。图5.2-1 启动时的屏幕3.3.2工作界面Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图5.3-1所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程

19、控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。图5.3-1 Proteus ISIS的工作界面3.3.4四大功能模块1.智能原理图设计（ISIS）丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。 2.完善的电路仿真功能（Prospice）ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE

20、3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；超过27000个仿真器件：可以通过部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件； 多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入； 丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等； 生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其

21、对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动； 高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。 3.独特的单片机协同仿真功能（VSM）支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器；支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块

22、、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信； 实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。 编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。 4.实用的PCB设计平台原理图到PC

23、B的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环境，实现从概念到产品的完整设计； 先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理； 完整的PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览； 多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便利与其它PCB设计工具的互转（如protel）和PCB板的设计和加工。 Protues提供了丰富的资源（1）Protues可提供的仿真元器件资源：

24、仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。 （2）Protues可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。（3）除了现实存在的仪器外，Protues还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 （4）Protues可提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信

25、号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。4 我的设计我组的单片机设计题目是单片机驱动一个七段数码管循环显示0-9，使用keil C51编程，protues仿真成功。4.1 protues画出仿真图打开protues软件画出仿真图 如图4.1-1图4.1-1 protues仿真图4.2 使用KEIL C51编程打开keil C51软件，在其中编写P0口输出七段数码管显示0-9代码。源程序如下：#include <reg51.h> / 第一行是一个"文件包含"处理。所谓"文件包含"是指一个文件将另外一个文件的容全部包含进来void

26、delay(void) /延时1秒子程序 unsigned char i,j,k; /定义3个无符号字符型数据。 for(i=100;i>0;i-) /作循环延时 for(j=20;j>0;j-) for(k=248;k>0;k-); unsigned int a=0;/定义一个无符号整形a=0unsigned char leddata= 0x3F, /"0" 0x06, /"1" 0x5B, /"2" 0x4F, /"3" 0x66, /"4" 0x6D, /"5" 0x7D, /"6" 0x07, /"7" 0x7F, /"8" 0x6F, /"9" 0x00, /熄灭 ;main() /每一个C语言程序有且只有一个主函数while(1) /循环条件永远为真，以下程序一直执