微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)60s倒計(jì)時(shí)

1、pcb圖，仿真 語(yǔ)言程序 原理圖等全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系 153893706課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課 程 名 稱(chēng): 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 題 目: 60s倒計(jì)時(shí) 年級(jí)/專(zhuān)業(yè)/班: 09級(jí)/車(chē)輛工程/汽電3 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號(hào): 開(kāi) 始 時(shí) 間: 2012 年 07 月 02 日完 成 時(shí) 間: 2012 年 07 月 06 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)：學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)成績(jī)（30）技術(shù)水平與實(shí)際能力（20）創(chuàng)新（5）說(shuō)明書(shū)（計(jì)算書(shū)、圖紙、分析報(bào)告）撰寫(xiě)質(zhì)量（45）總 分（100）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 目 錄摘 要2 1 引 言3 1.1 問(wèn)題的提出3 1.2任務(wù)與分析3 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3 2

2、.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3 2.2 系統(tǒng)總體框圖4 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4 3.1 at89c51單片機(jī)4 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6 4.1 proteus軟件環(huán)境介紹6 4.2 protel軟件環(huán)境介紹7 4.3系統(tǒng)軟件分析8 4.3.2倒計(jì)時(shí)顯示模塊選擇8 4.3.2控制器選擇10 4.3.3 鍵盤(pán)選擇11 4.3.4時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)12 4.3.5復(fù)位電路的設(shè)計(jì)12 4.4 程序流程圖14 主程序流程圖14 5 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程17 結(jié) 論20 致 謝21 摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及，各種各樣的競(jìng)賽越來(lái)越多，其中搶答器的作用也越來(lái)越重要。本文設(shè)計(jì)出以at89c51單片機(jī)為核心的八路搶答器，采用了數(shù)

3、字顯示器直接指示，自動(dòng)鎖存顯示結(jié)果，并自動(dòng)復(fù)位的設(shè)計(jì)思想,它能根據(jù)不同的搶答輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制處理并產(chǎn)生不同的與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，最后通過(guò)led數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出是哪組優(yōu)先按下的按鍵，充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性好、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是以60s，利用at89c51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的倒計(jì)時(shí)功能，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。按鈕可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位、暫停、開(kāi)始的功能生。關(guān)鍵詞： 89c51單片機(jī) led顯示器1 引 言

4、 1.1 問(wèn)題的提出 隨著人類(lèi)科技文明的發(fā)展，人們對(duì)于時(shí)鐘的要求在不斷地提高。時(shí)鐘已不僅僅被看成一種用來(lái)顯示時(shí)間的工具，在很多實(shí)際應(yīng)用中它還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更多其它的功能。高精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時(shí)鐘發(fā)展的趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)下，時(shí)鐘的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)代時(shí)鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。本文正是基于這種設(shè)計(jì)方向，以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)制作一個(gè)多功能的數(shù)字時(shí)鐘。  本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片at89c51作為核心控制器，通過(guò)硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。該時(shí)鐘系統(tǒng)主要由時(shí)鐘模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵控制復(fù)位模塊以及信號(hào)提示模

5、塊組成。系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單清晰的操作界面，可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。同時(shí)，該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的i/o口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。1.2任務(wù)與分析 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的控制中心是89c51單片機(jī)。首先，在protel軟件環(huán)境中進(jìn)行硬件電路圖的設(shè)計(jì)。然后在8051軟件環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)的軟件編程，并進(jìn)行程序源文件的編譯和調(diào)試，最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件電路運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的源代碼來(lái)源。把.hex文件加載到at89c51單片機(jī)芯片，然后在proteus軟件環(huán)境中運(yùn)行硬件電路，時(shí)鐘的日期就可以正常顯示了。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由:at

6、89c51為中央處理芯片，led顯示器，振蕩電路。2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 通過(guò)一秒定時(shí)，使初值每隔一秒減一，然后通過(guò)p0,p2口，讓led顯示。由于涉及到個(gè)位十位的顯示所以會(huì)用到除法操作，因而會(huì)用到寄存器b和累加器a。另外，涉及到led顯示的部分，會(huì)用到查表指令和段碼。2.2 系統(tǒng)總體框圖圖2-1 系統(tǒng)總體框圖 當(dāng)程序啟動(dòng)時(shí)，初值60，每隔一秒初值減一，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)候，點(diǎn)亮燈泡。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 at89c51單片機(jī)at89c51單片機(jī)是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（eprom）和128

7、bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。at89c51單片機(jī)可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖3-1為at89c51單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。由圖可見(jiàn)，在這一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括cpu、存儲(chǔ)器、可編程i/o口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)振蕩器和時(shí)序osc程序存儲(chǔ)器4 kb rom數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256 b ram/sfr定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 ×16 at89c51cpu64 kb總線 擴(kuò)展控制器

8、可編程 i/o可編程全雙工串行口內(nèi)中斷器、串行口等，各部分通過(guò)內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個(gè)主要部分。圖 3-1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)管腳說(shuō)明:圖 3-2 at89c51單片機(jī)管腳圖atmel公司的at89c51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。at89c51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在flash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入

9、口，當(dāng)flash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)

10、存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：p3口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 int0（外部中斷0）p3.3 int1（外部中斷1）p

11、3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。ale/：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用

12、。psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/vp：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)不接。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 proteus軟件環(huán)境介紹本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)首先是在prot

13、eus軟件環(huán)境中仿真實(shí)現(xiàn)的。proteus軟件是來(lái)自英國(guó)labcenter electronics公司的eda工具軟件，proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了具有和其它eda工具一樣的原理布圖、pcb自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是互動(dòng)的。針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試。如果有顯示及輸出，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境，尤其重要的是proteus lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好

14、的效果2。proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具?？梢苑抡?1系列、avr、pic等常用的mcu及其外圍電路（如lcd，ram，rom，鍵盤(pán)，馬達(dá)，led，ad/da，部分spi器件，部分iic器件.）。其實(shí)proteus 與 multisim比較類(lèi)似，只不過(guò)它可以仿真mcu，當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開(kāi)發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是初學(xué)者擁有它們的可能性比較小。當(dāng)然，硬件實(shí)踐還是必不可少的。在沒(méi)有硬件的情況下，proteus能像pspice 仿真模擬/數(shù)字電路那樣仿真mcu及外圍電路。另外，即使有硬件，在程序編寫(xiě)早期用軟件仿真一下也是

15、很有必要的。proteus軟件主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：1、設(shè)計(jì)和仿真軟件proteus 是一個(gè)很有用的工具，它可以幫助學(xué)生和專(zhuān)業(yè)人士提高他們的模擬和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能力。2、它允許對(duì)電路設(shè)計(jì)采用圖形環(huán)境，在這種環(huán)境中，可以使用一個(gè)特定符號(hào)來(lái)代替元器件，并完成不會(huì)對(duì)真實(shí)電路造成任何損害的電路仿真操作。3、它可以仿真儀表以及可描述在仿真過(guò)程中所獲得的信號(hào)的圖表。4、它可以仿真目前流行的單片機(jī)，如pics, atmel-avr, motorola, 8051 等。5、在設(shè)計(jì)綜合性方案中,還可以利用ares開(kāi)發(fā)印制電路板。4.2 protel軟件環(huán)境介紹protel印制板設(shè)計(jì)軟件包是澳大利亞prot

16、el technology公司與1990年推出的電子cad產(chǎn)品，具有方便、易學(xué)、實(shí)用、快速以及高速度、高步通率的特點(diǎn)。它采用了分層次下拉窗口菜單結(jié)構(gòu)形式，用戶(hù)基本上不需要記背太多的鍵盤(pán)命令，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單命令就能操作，protel有著很高的自動(dòng)布線布通率。布通率是電子產(chǎn)cad產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它反映電子元件在電路圖中連接關(guān)系有多少能在印刷版圖中實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)常用的單、雙面印制板時(shí)只要選擇適當(dāng)?shù)脑季趾筒季€策略方法，protel就可以輕易的達(dá)到98%-100%的布通率。對(duì)于極少數(shù)不能布通的定方，protel可以用飛線指示出來(lái)，引導(dǎo)用戶(hù)用手工方法連通。另外，protel有強(qiáng)大的宏命令設(shè)置功能，利

17、用宏命令功能多定義的熱鍵可以大大提高操作速度1。 protel對(duì)微機(jī)的軟硬件配置要求很低：cpu在8088以上，dos2.0以上版本，內(nèi)存640kb以上，雙軟件（或一個(gè)軟件一個(gè)硬盤(pán)），單色顯示器（多層板設(shè)計(jì)時(shí)最好用彩色），各種兼容打印機(jī)。也能在windows9x平臺(tái)的模擬dos下運(yùn)行。protel已成為印制板設(shè)計(jì)加工方面的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)protel在cad的市場(chǎng)占有率達(dá) 95%，成為電子產(chǎn)品制造業(yè)界的首選cad軟件。4.3系統(tǒng)軟件分析 任何一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，它們都有著自己的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，少了任何一個(gè)部分都不可能稱(chēng)之為一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)，它們之間是相互依存的一個(gè)整體，硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的

18、一個(gè)基礎(chǔ)和前提，為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)操作平臺(tái)；而軟件系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的靈魂，它對(duì)硬件系統(tǒng)起到擴(kuò)充和完善的作用。可想而知軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)同等重要，下面為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程：（1） 共陰極led段碼由于涉及到數(shù)字的顯示，而且用到了共陰極led顯示器，所以必須在查表指令中查段碼，來(lái)顯示個(gè)位和十位的數(shù)字。（2） 一秒的定時(shí)可以通過(guò)不斷查詢(xún)tf0，來(lái)確定t0的溢出，通過(guò)不斷循環(huán)來(lái)進(jìn)行1秒定時(shí)。（3） 數(shù)字的個(gè)位十位通過(guò)除法操作可以得到數(shù)據(jù)的個(gè)位十位，數(shù)據(jù)除以10，其商為十位，余數(shù)為個(gè)位。4.3.2倒計(jì)時(shí)顯示模塊選擇顯示模塊主要是顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間。在使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽

19、命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度高，稱(chēng)量快，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼顯示是采用bcd編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(com)的數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)

20、字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。led數(shù)碼管（led segment displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類(lèi)似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)led的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解led的這

21、些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌?lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車(chē)站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如bcd碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

22、靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用i/o端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根i/o端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89s51單片機(jī)可用的i/o端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單

23、片機(jī)對(duì)位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的com端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來(lái)表示。范圍一般為0.25-20英寸。長(zhǎng)數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長(zhǎng)度；寬數(shù)

24、碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(zhǎng)度；高數(shù)碼管的厚度。四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。靜態(tài)時(shí)，推薦使用10-15ma；動(dòng)態(tài)時(shí)，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為4-5ma，峰值電流50-60ma。查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色與黃綠色時(shí)，使用1.9v乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色/藍(lán)色時(shí)，使用3.1v乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。數(shù)碼管是一類(lèi)顯示屏 通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單 在電器 特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱

25、水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。恒流驅(qū)動(dòng)與非恒流驅(qū)動(dòng)對(duì)數(shù)碼管的影響由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大， 并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。即使是短時(shí)間的電流過(guò)載也可能對(duì)發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動(dòng)電路后可防止 由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞。另外，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級(jí)聯(lián)延時(shí)開(kāi)關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對(duì)發(fā)光二極管的損害。超大規(guī)模集成電路

26、還具有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何一片的溫度超過(guò)一定值時(shí)可自動(dòng)關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。關(guān)于亮度一致性的問(wèn)題是一個(gè)行業(yè)內(nèi)的常見(jiàn)問(wèn)題。有二個(gè)大的因素影響到亮度一致性。一是使用原材料芯片的選取，一是使用數(shù)碼管時(shí)采取的控制方式。顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來(lái)解決。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，但占用端口資源多；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是：顯示穩(wěn)定性沒(méi)靜態(tài)好，程序編寫(xiě)復(fù)雜，但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計(jì)中

27、根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。4位七段數(shù)碼管顯示電路如下圖所示。圖 4-1 七段數(shù)碼管顯示電路圖上圖中數(shù)碼管采用的是2個(gè)七段共陽(yáng)數(shù)碼管，其中ah段分別接到單片機(jī)的p0口，由單片機(jī)輸出的p0口數(shù)據(jù)來(lái)決定段碼值，由單片機(jī)來(lái)決定當(dāng)前該顯示的是哪一位。在圖中還有一個(gè)排阻，連接在p0口上，用作p0口的上拉電阻，保證p0口沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出時(shí)候處于高電平狀態(tài)。通過(guò)查表法，將其在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，其中p0口為十位碼輸入端，p2口為個(gè)位碼輸入段。在這里我們通過(guò)查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。4.3.2控制器選擇控制器主要用于對(duì)倒計(jì)時(shí)進(jìn)行控制。采用atmel公司的at89c51作為系統(tǒng)控制器的cpu方案。單

28、片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可以用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。圖4-2 at89c51元件圖4.3.3 鍵盤(pán)選擇鍵盤(pán)是單片機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶。鍵盤(pán)按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤(pán)和編碼鍵盤(pán)，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件方法來(lái)產(chǎn)生鍵碼。在單片機(jī)中使用的都是非編碼鍵盤(pán)，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，非編碼鍵盤(pán)的類(lèi)型很多，常用的有獨(dú)立式鍵盤(pán)，行列式鍵盤(pán)等。本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式鍵盤(pán)鍵盤(pán)接口中使用3根i/o線，鍵盤(pán)中就有幾個(gè)按鍵，鍵盤(pán)接口使用了3根i/o口線，該鍵盤(pán)就有3個(gè)按鍵，這

29、種類(lèi)型的鍵盤(pán)，其按鍵比較少，且鍵盤(pán)中各按鍵的工作互不干擾。因此可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)鍵盤(pán)中的按鍵靈活的編碼。如圖2-2。最簡(jiǎn)單的編碼方式就是根據(jù)i/o輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，稱(chēng)按鍵直接狀態(tài)碼，對(duì)于這樣編碼的獨(dú)立式鍵盤(pán)，cpu可以通過(guò)直接讀取i/o口的狀態(tài)來(lái)獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個(gè)值直接進(jìn)行按鍵識(shí)別，這樣形式的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，按鍵識(shí)別容易。獨(dú)立式鍵盤(pán)的缺點(diǎn)是需要占用比較多的i/o口線，當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)鍵盤(pán)中需要的按鍵比較少或i/o口線比較富余時(shí)，可以采用這樣類(lèi)型的鍵盤(pán)。 圖 4-3 搶答按鍵及調(diào)整按鍵4.3.4時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。在單片

30、機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。時(shí)鐘電路如下圖所示。圖4-4 外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在xtal2引腳產(chǎn)生幅度為3v左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容c1，c2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。單片機(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱(chēng)為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)。圖中時(shí)鐘頻率為12mhz。4.3.5復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的第9腳rst為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如下所示：圖4-5 復(fù)位電路4.4 程序流程圖主程序流程圖 主程序 org 0000h ajmp main org 0030h main: mov r2,#30 mov p1,#0ffh loop1:mov a,r2 mov b,#10 div ab mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov p0,a mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a mov r7,#20 loop0: mov tmod,#01h mov th0,#3ch m