單片機(jī)課程設(shè)計(jì)（論文）1位LED數(shù)碼顯示管

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)1位led數(shù)碼顯示管 姓 名： 班 級(jí)：（2）班 指導(dǎo)教師： 專業(yè)方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 目錄第一部分：1.概述第二部分：2.學(xué)習(xí)目標(biāo)第三部分：3.設(shè)計(jì)原理3.1相關(guān)知識(shí)3.2設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件第四部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)匯編程序4.1匯編程序4.2程序的編譯及加載第五部分：5.過(guò)程設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)要求5.2軟件仿真第六部分：6第七部分：7.參考資料.總結(jié)1.概述 單片機(jī)又稱為微控制器，它采用一定的工藝手段將cpu、存儲(chǔ)器和i/o口集成在一個(gè)芯片上，其發(fā)展十分迅速。自1975年美國(guó)得克薩斯儀器公司第一塊衛(wèi)星計(jì)算機(jī)芯片問(wèn)世以來(lái)，在短短的20年間，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一個(gè)非常有前途的分支

2、，它有自己的技術(shù)特征、規(guī)范、發(fā)展道路和應(yīng)用領(lǐng)域。單片機(jī)是為了滿足工業(yè)控制需要而誕生的，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，因而也 主要用于工業(yè)控制、只能化儀器儀表、家用電器中。它具有體積小、個(gè)性突出、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。目前單片機(jī)已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到?jīng)]有單片機(jī)足跡的領(lǐng)域。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)全自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)

3、用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的工程師和科學(xué)家?？萍荚桨l(fā)達(dá)，智能化的東西就越多。因此學(xué)習(xí)單片機(jī)是社會(huì)發(fā)展的必然需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的單片機(jī)年需求量已達(dá)1-3億片，且以每年大約16%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的電子廠，在不斷向內(nèi)地市場(chǎng)輻射的進(jìn)程中，多數(shù)產(chǎn)品所用的單片機(jī)需求量驟增。鑒于單片機(jī)應(yīng)用在我國(guó)才剛剛起步，有著廣闊的前景，足以讓我們確信培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用人才，特別是工程技術(shù)中普及單片機(jī)知識(shí)有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課程的設(shè)計(jì)，就是基于單片機(jī)控制原理設(shè)計(jì)1位led數(shù)碼顯示管。通過(guò)設(shè)計(jì)能更清楚了解單片機(jī)的控制原理及其運(yùn)用，為今后的深入學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

4、和積累經(jīng)驗(yàn)。led顯示管的設(shè)計(jì)，雖然只是單片機(jī)的一個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)用，但它對(duì)我們理解單片機(jī)工作原理及深入學(xué)習(xí)有著莫大的幫助。2.學(xué)習(xí)目標(biāo)2.1單片機(jī)的工作原理2.2段led數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)、分類以及數(shù)碼管的顯示碼2.3位led數(shù)碼管靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示的編程方法3.設(shè)計(jì)原理3.1相關(guān)知識(shí)3.1.1七段led數(shù)碼管led數(shù)碼管是單片機(jī)控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的顯示器件之一，一般用來(lái)顯示處理結(jié)果以及輸入輸出信號(hào)的狀態(tài)。(1)led數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)：led數(shù)碼管是由8個(gè)發(fā)光二極管中的7個(gè)長(zhǎng)條形發(fā)光二極管（俗稱7筆段）按a、b、c、d、e、f、g順序組成“8”字形。只要控制7筆段按一定的要求亮與滅，就能顯示出八進(jìn)制bcd碼。l

5、ed數(shù)碼管按內(nèi)部連接方式又分為“共陽(yáng)極數(shù)碼管”和“共陰極數(shù)碼管”兩種。若8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起接電源正極為共陽(yáng)極數(shù)碼管，若8個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起接地則為共陰極數(shù)碼管。下文如不特別說(shuō)明，所用led數(shù)碼管都為共陰極數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管的引腳如圖3-1-2所示，共有10只引腳，其中3、8引腳連通，作為公共端接地。(2)數(shù)碼管顯示碼：數(shù)碼管顯示碼是表述二進(jìn)制數(shù)與數(shù)碼管所顯示字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系的。 圖3-1 數(shù)碼顯示管led數(shù)碼管按內(nèi)部連接方式又分為“共陽(yáng)極數(shù)碼管”和“共陰極數(shù)碼管”兩種。若8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起接電源正極為共陽(yáng)極數(shù)碼管，若8個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起接地則為共陰極數(shù)碼管。

6、下文如不特別說(shuō)明，所用led數(shù)碼管都為共陰極數(shù)碼管。共陰極結(jié)構(gòu)圖如下： （共陰極led結(jié)構(gòu)）（共陰極原理圖） （3）靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示是各個(gè)#$% 管上能穩(wěn)定地同時(shí)顯示各自的字符并維持不變，直到顯示下一個(gè)字符為止。3.2設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件3.2.1 at89c51單片機(jī)at89c51系列的i/o口的腳設(shè)置和運(yùn)用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各 i/o口均置高電平）。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。低電平時(shí)，吸入電流可達(dá)20ma，具有一定的驅(qū)動(dòng)能力；而為高電平時(shí)，輸出電流僅 數(shù)十a(chǎn)甚至更小（電流實(shí)際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒(méi)有驅(qū)動(dòng)能力。其原因是

7、高電平時(shí)該腳也同時(shí)作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。作輸出腳使用，欲進(jìn)行高電平驅(qū)動(dòng)時(shí)，得利用外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如上拉電阻，i/o腳不通，電流經(jīng)r驅(qū)動(dòng)led發(fā)光；低電平時(shí)，i/o腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，led滅（i/o腳導(dǎo)通時(shí)對(duì)地的電壓降小于1v，led的域值1.51.8v）。3.2.2 proteus軟件（1）proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。 （2）proteus可提供的仿真儀表資源：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、spi調(diào)試器、i2c調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理

8、論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 （3）除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 （4）proteus可提供的調(diào)試手段 proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 仿真功能 在proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.hex，可以在proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。 3.2.3 ke

9、il軟件單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)閏pu可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種 是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于mcs-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的a51，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)mcs-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持keil即可看出。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)

10、發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行keil軟件需要pentium或以上的cpu，16mb或更多ram、20m以上空閑的硬盤(pán)空間、win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用c語(yǔ)言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買(mǎi)到該軟件、而你買(mǎi)的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用c語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。keil c51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)keil c51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)3.2.4 keil軟件的使用打開(kāi)keil軟件后，

11、淡出對(duì)話窗口如下圖：然后編寫(xiě)程序。在編寫(xiě)程序完成并通過(guò)編譯沒(méi)有錯(cuò)誤，即可對(duì)程序進(jìn)行加載。3.3單片機(jī)外部電路3.3.1晶振電路單片機(jī)的晶振電路給單片機(jī)提供所需要的頻率，起電路的接法如下所示：3.3.2復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路時(shí)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位的外部電路，在初始條件下需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位時(shí)點(diǎn)b1復(fù)位按鈕，其電路如下所示；雖然在仿真的過(guò)程中，單片機(jī)的外部電路對(duì)整個(gè)當(dāng)真過(guò)程沒(méi)有任何的影響，但是在實(shí)際中它作為整個(gè)產(chǎn)品必不可少的部分，在這里還是有必要進(jìn)行介紹。單片機(jī)仿真的外部電路對(duì)整個(gè)仿真過(guò)程沒(méi)有任何的影響，是因?yàn)榉抡孳浖呀?jīng)有課默認(rèn)的晶振頻率，為12mhz，復(fù)位電路也已經(jīng)有了默認(rèn)的值，所以不需要

12、依靠外部電路。4.單片機(jī)匯編程序4.1匯編程序一位顯示管的匯編程序如下： org 0000h sjmp main org 000bh sjmp t0_isr org 0030hmain:clr a mov dptr,#table movc a,a+dptr mov p0,a mov tmod,#01h mov th0,#0d8h mov tl0,#0efh setb et0 setb ea setb tr0pd: cjne r0,#100,$ inc dptr clr a movc a,a+dptr cjne a,#00h,aaa mov dptr,#table clr a movc a,a+

13、dptraaa: mov p0,a mov r0,#00h sjmp pdt0_isr: clr tr0 mov th0,#0d8h mov tl0,#0efh inc r0 setb tr0 retitable:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00h end4.2程序的編譯及加載寫(xiě)好的匯編程序，需要經(jīng)過(guò)專門(mén)的軟件進(jìn)行編譯。在這里我們用的軟件是上面介紹的keil軟件進(jìn)行編譯，一下是幾個(gè)簡(jiǎn)要的操作步驟：1.選擇89c51單片機(jī)，如下圖2.屬性編輯，加載程序匯編程序?qū)⒕幾g后，形成hex的文件，可通過(guò)對(duì)象屬性編輯窗口加載程序，如下圖加載文件5.過(guò)

14、程設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)要求5.1.1具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)1位led顯示管，能動(dòng)態(tài)顯示從09十個(gè)數(shù)字。5.1.2設(shè)計(jì)的必備要求：1.在電腦上能正常運(yùn)行的proteus軟件和keil軟件2.畫(huà)圖的isis軟件5.2軟件仿真下圖是仿真的鏈接圖，在沒(méi)有開(kāi)始仿真前的單片機(jī)鏈接結(jié)構(gòu)圖在isis軟件中進(jìn)行軟件仿真，以下是仿真的運(yùn)行過(guò)程(仿真圖1 顯示數(shù)字4)（仿真圖2 顯示數(shù)字6）（仿真圖3 顯示數(shù)字9） 在以上的仿真截圖中，引腳紅點(diǎn)表示高電平，藍(lán)點(diǎn)表示低電平6.總結(jié)通過(guò)一段時(shí)間的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)，我學(xué)習(xí)了proteus軟件和keil軟件的基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)了運(yùn)用proteus軟件進(jìn)行繪圖、仿真和運(yùn)用keil軟件編寫(xiě)程序。

15、在這個(gè)過(guò)程中鞏固了已學(xué)過(guò)的單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，為以后基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)建立初步基礎(chǔ)并提高自己的實(shí)踐能力。通過(guò)這次一個(gè)綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，我學(xué)到了很多的知識(shí)，掌握了proteus軟件和keil軟件系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，按自己步驟完成了設(shè)計(jì)，畫(huà)出了原理圖和仿真圖，掌握了有關(guān)電路的畫(huà)圖方法，對(duì)它的原理和作用有了進(jìn)一步的了解，雖然在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多困難，但是經(jīng)過(guò)與他人相互討論和請(qǐng)教，在圖書(shū)館借一些與有關(guān)設(shè)計(jì)相關(guān)的書(shū)籍，不懂的方面向其老師同學(xué)等周圍的人組請(qǐng)教，得到了他們的大力指導(dǎo)與幫助。這次設(shè)計(jì)，鍛煉了解決實(shí)際問(wèn)題的本領(lǐng)。雖說(shuō)我在設(shè)計(jì)的時(shí)間上有些短暫，但我并沒(méi)有因?yàn)檫@些困難而不認(rèn)真做 ，相反我都在利用課余時(shí)間做這個(gè)設(shè)計(jì)竟自己最大的努力去完成設(shè)計(jì)，去查找相關(guān)的資料。在這次課程設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)中，能讓我接觸到以前所沒(méi)有接觸過(guò)的東西，對(duì)單片機(jī)的原理及其運(yùn)用、數(shù)字電路運(yùn)用，模擬電路、電力電子技術(shù)和proteus軟件及keil軟件有了更深入的了解，培養(yǎng)了動(dòng)手能力、查找問(wèn)題能力、解決問(wèn)題能力、收集整理信息能力，同時(shí)也為今后的學(xué)習(xí)打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和極累豐富的經(jīng)驗(yàn)。但這其中也有不足之處因?yàn)闀r(shí)間倉(cāng)促我們?cè)O(shè)計(jì)的電路不是很專業(yè)，由于