利率顯示屏設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表1 概述41.1 研究背景41.2 設(shè)計(jì)思想及基本功能42 總體方案設(shè)計(jì)42.1 方案選取42.2 系統(tǒng)框圖52.3 總體方案設(shè)計(jì)63 硬件電路設(shè)計(jì)63.1 電源電路63.2 晶振電路73.3 復(fù)位電路83.4 鍵盤(pán)電路93.5 顯示電路103.6 電路分析144 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 主程序軟件設(shè)計(jì)144.2 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)154.3 按鍵功能程序164.4 中斷程序175 系統(tǒng)調(diào)試196 實(shí)驗(yàn)總結(jié)21參考文獻(xiàn)22附錄1 系統(tǒng)原理圖23附錄2 鍵盤(pán)示意圖24附錄3 系統(tǒng)程序251 概述1.1 研究背景隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)文明和精神文明需求的不斷增長(zhǎng),

2、銀行管理水平和形象要求也在不斷提高。計(jì)算機(jī)不斷更新和銀行利率、匯率的不斷變化, 以前那種靠手工寫(xiě)牌的時(shí)代己不適應(yīng)現(xiàn)代的需要,各類(lèi)銀行迫切要求采用電子顯示屏來(lái)顯，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了利用LED數(shù)碼管顯示，并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)修改的利率顯示屏。1.2 設(shè)計(jì)思路及基本功能運(yùn)用數(shù)碼管顯示代替人工手寫(xiě)，并能進(jìn)行修改，能給銀行管理帶來(lái)很大的方便，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量簡(jiǎn)化電路，用最簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。其基本功能是能通過(guò)數(shù)碼管顯示銀行利率，可以進(jìn)行利率顯示的修改。2 設(shè)計(jì)總方案2.1 方案選取 單片機(jī)在各種電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，很多的電子產(chǎn)品利用單片機(jī)所取得的便利得到了人們的好評(píng)，針對(duì)單片機(jī)的利率顯示控制系統(tǒng)的要求

3、，實(shí)現(xiàn)的方案有： （1）用LED矩陣顯示； （2）用數(shù)碼管顯示； （3）用彩屏顯示。但是成本較高，所以不采用此方案。 下面是LED矩陣顯示與數(shù)碼管顯示的效果。 圖2-1 LED顯示的利率顯示屏 圖2-2 數(shù)碼管顯示的利率顯示屏 在本次設(shè)計(jì)中，選取第二種方案，此方案成本低，操作簡(jiǎn)單。2.2 系統(tǒng)框圖 方案二的系統(tǒng)框圖為： 圖2-3 系統(tǒng)框圖2.3 總體設(shè)計(jì)方案利率顯示屏在顯示的同時(shí)也需要人為控制，銀行利率會(huì)不斷變化，顯示屏也需要隨利率變化而變化，這就需要對(duì)顯示屏的控制。 圖2-4 顯示屏控制結(jié)構(gòu)圖3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 電源電路單片機(jī)正常工作電壓為5V，因此設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供單片機(jī)工作電壓

4、。圖3.1是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。在這個(gè)電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直流電壓以供給單片機(jī)。 圖3-1 電源電路3.2 晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在20pF100pF之間選取，典型

5、值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。 振蕩周期； 機(jī)器周期 指令周期。XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱(chēng)之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱(chēng)諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL

6、2線(xiàn)上輸出一個(gè)3V左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時(shí)鐘頻率fOSC為0.5MHz-16MHz，典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的。 圖3-2 時(shí)鐘電路3.3 復(fù)位電路復(fù)位電路的主要功能是使單片機(jī)進(jìn)行初始化，在初始化的過(guò)程中需要在復(fù)位引腳上加大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。復(fù)位后的單片機(jī)地址初始化為0000H，然后繼續(xù)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在復(fù)位電路中提供復(fù)位信號(hào)，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。圖3-3 復(fù)位電路3.4 鍵盤(pán)電路在本設(shè)計(jì)中

7、，鍵盤(pán)主要用于輸入顯示數(shù)據(jù)和修改顯示數(shù)據(jù)，還有需要修改的項(xiàng)，是人為控制該系統(tǒng)的主要部件。在本次設(shè)計(jì)中，采用的鍵盤(pán)是4*4矩陣鍵盤(pán)，為了提高CPU的工作效率，采用了中斷掃描工作方式。即只有在鍵盤(pán)有鍵按下時(shí)，發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后哦，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，識(shí)別鍵碼，中斷掃描工作方式的一種簡(jiǎn)易鍵盤(pán)電路圖如下： 圖3-4 鍵盤(pán)電路圖 用P1口高4位與低4為構(gòu)成行線(xiàn)與列線(xiàn)，將P1.4-P1.7作為鍵輸出線(xiàn)，P1.0-P1.3為掃描輸入線(xiàn)。掃描方式：給P1口賦初值，讓P1.0-P1.3為1，P1.4-P1.7為0，無(wú)鍵按下時(shí)，P1.0-P1.3的與門(mén)輸出為1，當(dāng)有鍵按下時(shí)，P1高4位

8、有線(xiàn)接入低4位，使得低4位其中一位為0，導(dǎo)致與門(mén)輸出為0，開(kāi)啟中斷，進(jìn)入中斷掃描程序，掃描時(shí)，先讓P1.4為0，其余3位為1，掃描低4位，逐位檢查看是否為0，為0賦鍵值，沒(méi)有為0的跳到下一行，讓p1.5為0，其余3位為1，在進(jìn)行掃描，沒(méi)有0再跳下一行，最終會(huì)檢測(cè)出按下鍵的鍵值。 鍵盤(pán)具有16個(gè)鍵，其中有0-9十個(gè)個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)確定修改鍵，一個(gè)復(fù)位鍵，4個(gè)需要修改項(xiàng)的鍵。3.5 顯示電路 顯示電路主要用于給出的利率數(shù)據(jù)，在本次設(shè)計(jì)中采用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示是因?yàn)長(zhǎng)ED數(shù)碼管具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。(2)發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短(<0.

9、1s)，高頻特性好，單色性好，亮度高。(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。數(shù)碼管有共陰極與共陽(yáng)極數(shù)碼管，在這里采用共陰極數(shù)碼管。 圖3-5 LED數(shù)碼管在電路中，將數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g端分別與74hc164的D0-D6端連接，因?yàn)椴捎玫墓碴帢O數(shù)碼管，所以當(dāng)有1輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的二極管就會(huì)發(fā)光，編寫(xiě)好需要的數(shù)據(jù)代碼后輸入就能得到需要顯示的數(shù)據(jù)了。表1 LED字型碼 字形dp g f e d c b a 字型碼 010111111BFH 11000011086H 211011011DBH 311001111CFH 411100110E6H 511101101EDH 611111101FD

10、H 71000011187H 811111111FFH 911101111EFH本次用到16個(gè)數(shù)碼管，每組4個(gè)，分為4組，每組由4個(gè)74hc164串接起來(lái)。每個(gè)164接一個(gè)數(shù)碼管每組4個(gè)164采用公共cp端、公共復(fù)位端，可以對(duì)每組進(jìn)行統(tǒng)一復(fù)位和給予時(shí)鐘信號(hào)。 圖3-6 74HC164164引腳功能圖3-7 引腳功能 74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時(shí)鐘 (CP) 每次由低

11、變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 用164與數(shù)碼管連接的顯示電路如下圖：圖3-8 顯示電路3.6 電路分析 在系統(tǒng)電路中，主要是鍵盤(pán)電路和顯示電路，鍵盤(pán)電路是由單片機(jī)P1口接出，由高4位與低4位組合，并接到外部中斷口P3.2，在前面的鍵盤(pán)電路已經(jīng)分析了。 在顯示電路中，可以顯示4組數(shù)據(jù)，每組由4個(gè)數(shù)碼管顯示，分別與4個(gè)164連接，第一個(gè)164的數(shù)據(jù)輸入端由串行接口P3.0接入，第二個(gè)

12、的數(shù)據(jù)輸入點(diǎn)與第一個(gè)的Q7端相接，第三個(gè)也與第二個(gè)Q7端相接，第四個(gè)也如此，就可以實(shí)現(xiàn)輸入的數(shù)據(jù)一位一位的往后移動(dòng)。每組164的CP端是串行口P3.1和P2口低四位的其中一位相與后輸入。串行口在方式0工作時(shí)，P3.0輸出數(shù)據(jù)，P3.1輸出對(duì)應(yīng)脈沖，在與P2口的一位相與后就可以控制脈沖的輸入了，當(dāng)相與位為0時(shí)，將脈沖關(guān)斷，相與位為1時(shí)，開(kāi)啟脈沖，就可以對(duì)該組進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入了，否則在沒(méi)有脈沖的情況下，數(shù)據(jù)是無(wú)法輸入的。每組164的復(fù)位端與P2的高4位其中一位相接，當(dāng)該位輸入低電平時(shí)，就可以使該組復(fù)位。所以可以得到P2口高四位用來(lái)控制每組數(shù)碼管的復(fù)位，低四位用來(lái)開(kāi)啟與關(guān)斷數(shù)據(jù)輸入。由于銀行利率通常是百

13、分?jǐn)?shù)，都保留了兩位小數(shù)，所以在接線(xiàn)時(shí)，每組數(shù)碼管的第一個(gè)第二個(gè)第四個(gè)的dp端都沒(méi)有接，所以他們的小數(shù)點(diǎn)都不會(huì)亮，只有第三個(gè)的dp端與Q7相接了，所以只有第三個(gè)數(shù)碼管的dp再有數(shù)據(jù)給他的時(shí)候會(huì)一直發(fā)光。在整體的看上去就可以讓輸入的數(shù)為有兩位小數(shù)的形式了。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)軟件包括，主程序、鍵盤(pán)掃描程序、中斷程序、顯示程序、延時(shí)子程序等程序組成，每個(gè)部分都是不可或缺的。系統(tǒng)程序在附錄中查看。4.1 主程序軟件部分 主程序需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化、設(shè)置串行口功能、中斷工作方式、對(duì)某些引腳賦予初值，并且需要無(wú)限循環(huán)下去等待中斷。圖4-1 主程序流程圖4.2 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用的是中

14、斷工作方式，只要有鍵按下時(shí)，就會(huì)發(fā)出中斷申請(qǐng)，相對(duì)于其他方式，不需要一直不斷地掃描看是非有鍵按下。所以鍵盤(pán)程序包含在中斷程序中。 圖4-2 鍵盤(pán)掃描程序流程圖 程序只在有中斷請(qǐng)求后執(zhí)行。4.3 按鍵功能程序在設(shè)計(jì)中設(shè)定的當(dāng)鍵值小于10時(shí)為數(shù)值輸入和顯示。下面給出的程序流程圖為鍵值小于10時(shí)的流程圖。圖4-3 數(shù)字鍵程流程圖 在數(shù)據(jù)輸出到164后，還不一定可以顯示出來(lái)，還需要功能鍵使輸入的數(shù)據(jù)能夠顯示出來(lái)。 當(dāng)鍵值不小于10時(shí)，鍵值為12-15，分別可以控制一組讓其顯示出數(shù)據(jù)，需要在開(kāi)始輸入數(shù)據(jù)之前按下，按下后會(huì)先清除原有的數(shù)據(jù)，之后輸入數(shù)據(jù)就可以讓輸入的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。鍵值為10時(shí)為復(fù)位功能，按

15、下將使全部數(shù)碼管復(fù)位熄滅。鍵值為11為確定修改鍵，按下后保持修改的數(shù)據(jù)，并且之后再按數(shù)據(jù)鍵將不影響顯示的數(shù)據(jù)。4.4 中斷程序 中斷程序?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)的主要程序，其中包含了鍵盤(pán)掃描程序、鍵功能賦予程序。 圖4-4 中斷程序流程圖在中斷程序開(kāi)始時(shí)，需要關(guān)閉中斷，以免中斷還沒(méi)有執(zhí)行完時(shí)中斷再次出現(xiàn)，然后進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。接著跳到掃描程序、功能賦予程序，當(dāng)前面的程序執(zhí)行完后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，還需要在調(diào)入延時(shí)程序。如果沒(méi)有延時(shí)程序，再一次按鍵按下后，由于每次中斷執(zhí)行的速度很快，所以按一次鍵會(huì)相當(dāng)于按了很多次，所以需要調(diào)入延時(shí)程序，使中斷后恢復(fù)的時(shí)間變久一點(diǎn)，能夠達(dá)到按一次中斷一次的效果。調(diào)入延時(shí)程序后在開(kāi)中斷，然后返

16、回主程序，等待下一次中斷。5 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試時(shí)，由于設(shè)計(jì)用到的164、數(shù)碼管較多，在實(shí)驗(yàn)室不能調(diào)出來(lái)，說(shuō)以采用proteus仿真調(diào)試。在調(diào)試中，經(jīng)過(guò)對(duì)線(xiàn)路與程序的反復(fù)修改，最終終于調(diào)試成功。 再輸入數(shù)據(jù)時(shí)的效果圖如下：按下0按下01按下012按下0123圖5-1 輸入效果圖總體仿真線(xiàn)路圖：圖5-2 仿真線(xiàn)路圖6 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 在這兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)各種資料的查詢(xún)，與同學(xué)們的相互請(qǐng)教，終于完成了利率顯示屏的設(shè)計(jì)?；叵朐谠O(shè)計(jì)時(shí)走了些彎路，在對(duì)鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)上，還是應(yīng)該把鍵盤(pán)的鍵按下后怎么變化理解清楚，然后在寫(xiě)程序時(shí)會(huì)比較容易寫(xiě)出來(lái)，資料也只能作為參考，不能生拉硬套。不然理解不夠透徹到后來(lái)寫(xiě)程序也可能

17、會(huì)出錯(cuò)。再設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)也應(yīng)該想著程序應(yīng)該怎么寫(xiě)，再結(jié)合程序設(shè)計(jì)硬件電路，這樣在設(shè)計(jì)中會(huì)取到事半功倍的效果。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)需要對(duì)單片機(jī)內(nèi)部如何工作的原理理解清楚，以及對(duì)匯編語(yǔ)言的熟練。在編寫(xiě)時(shí)，通過(guò)我對(duì)課本的反復(fù)翻閱，加深了對(duì)單片機(jī)的理解并且能夠?qū)R編語(yǔ)言掌握更加熟練，這樣的效果是比在課堂上學(xué)習(xí)的效果更加的好。在我的設(shè)計(jì)中，雖然完成了，可以通過(guò)設(shè)計(jì)顯示基本的利率信息，但是他的功能也不夠完好。還有很多地方可以更加完善，但是要想做到，需要我對(duì)自己的能力進(jìn)行更多的提高。在設(shè)計(jì)中，還用到了許多軟件，并且學(xué)習(xí)到了它們的使用，這對(duì)于我也是個(gè)很大的收獲，其中有protel、visio、prot

18、eus仿真、keil開(kāi)發(fā)軟件等，這些軟件對(duì)于我們的專(zhuān)業(yè)都是非常有用的。這些都為我以后能夠更好的設(shè)計(jì)打下了穩(wěn)固基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 余永勸等. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù)M . 北京:：北京航空航天大學(xué)出版社, 1992. 79- 842 張迎新等.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1993.123 王志慧, 李樹(shù)華. 單片機(jī)控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J . 內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版) , 1999, 30( 6) :：766768.4 楊家成單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，2007附錄1 系統(tǒng)總原理圖附錄2 鍵盤(pán)示意圖活期半年一年兩年確定復(fù)位98

19、76543210附錄3 系統(tǒng)程序 ORG 0000H ；主程序入口 LJMP MAIN ORG 0003H ；外部中斷0入口 LJMP EXINT EXINT: CLR EA ；關(guān)中斷 PUSH PSW ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH ACC LJMP SUBDISUB: CLR P1.7 ；讓P1高4位回到0 CLR P1.6 CLR P1.5 CLR P1.4 POP ACC ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP PSW LCALL DELAY ；延時(shí) LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY

20、 LCALL DELAY LCALL DELAY SETB EA ；開(kāi)中斷 RETI ；返回主程序MAIN: MOV SP,#30H CLR IT0 ；設(shè)定中斷工作方式 SETB EA ；允許總中斷 SETB EX0 ；允許外部中斷0 MOV SCON,#00H ；設(shè)定串行口工作方式 MOV P1,#0FH MOV P2,#0F0HHERE: SJMP HERE ；等待中斷SUB: ；掃描按下按鍵 SETB P1.7 SETB P1.6 SETB P1.5 SETB P1.4K1: CLR P1.4 LCALL L1 JC K2 ADD A,#00H LJMP DL0K2: SETB P1.4

21、 CLR P1.5 LCALL L1 JC K3 ADD A,#04H LJMP DL0K3: SETB P1.5 CLR P1.6 LCALL L1 JC K4 ADD A,#08H LJMP DL0K4: SETB P1.6 CLR P1.7 LCALL L1 ADD A,#0CHDL0: ；給功能鍵賦予功能 CJNE A,#0AH,DL1DL1: JC DH0 ；數(shù)字鍵跳至DH0 CJNE A,#0AH,DL2 CLR P2.4 CLR P2.5 CLR P2.6 CLR P2.7 SETB P2.4 SETB P2.5 SETB P2.6 SETB P2.7 LJMP DISUBDL2: CJNE A,#0BH,DL3 CLR P2.0 CLR P2.1 CLR P2.2 CLR P2.3 LJMP DISUBDL3: CJNE A,#0CH,DL4 C