《一位LED數(shù)碼管顯示0-9》

1、成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院單片微機原理及應(yīng)用課程設(shè)計一位LED數(shù)碼管顯示0-9學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目 錄一 實驗?zāi)康呐c任務(wù)2二 實驗要求2三 實驗內(nèi)容.2四 元器件清單2五 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理2六 關(guān)于PLC控制LDE介紹4七 原理圖繪制說明5八 流程圖繪制以及說明9九 電路原理圖與仿真10十 源程序12十一 心得體會12十二 參考文獻13一、 實驗與任務(wù)結(jié)合實際情況，編程設(shè)計、布線、程序調(diào)試、檢查與運行，完成一個與接近實際工程項目的課題，以培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，適應(yīng)生產(chǎn)一線工作的需要。做到能檢查出錯誤，熟練解決問題；對設(shè)備進行全面維修。

2、通過實訓(xùn)對PLC的組成、工作原理、現(xiàn)場調(diào)試以及基于網(wǎng)絡(luò)化工作模式的基本配置與應(yīng)用等有一個一系列的認(rèn)識和提高。利用51單片機、1個獨立按鍵及1位7段數(shù)碼管等器件，設(shè)計一個單片機輸入顯示系統(tǒng)，要求每按一下獨立按鍵數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)加1（數(shù)碼管初始值設(shè)為0，計到9后再加1 ，則數(shù)碼管顯示0）。本次設(shè)計采用12MHz的晶體振蕩器為單片機提供振蕩周期，外加獨立按鍵，復(fù)位電路和顯示電路組成。二、 實驗要求1、了解七段LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)、分類以及數(shù)碼管的顯示碼。2、學(xué)習(xí)1位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示的編程方法。3、掌握可編程序控制器技術(shù)應(yīng)用過程中的一些基本技能。4、了解可編程控制器的裝備、調(diào)試的全過程。三、

3、 實驗內(nèi)容1、練習(xí)設(shè)計、連接、調(diào)試控制電路；2、學(xué)習(xí)PLC程序編程；四、 元器件清單從PROTUES庫中選擇元器件（1）AT89C51;單片機。（2）RES、RX8;電阻、8排阻。（3）7SEG-COM-CAT-BLUE;帶公共端共陰極七段藍(lán)色數(shù)碼管。（4）CAP/CAP-ELEC;電容、電解電容。（5）CRYSTAL:晶振。五、 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(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段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1

4、”型。位數(shù)有半位0，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(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，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖1圖1 10引腳的LED數(shù)碼管圖2 LED數(shù)碼管引腳定義LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出

5、我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。A、靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O埠進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進位*器*進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O口才32個呢。故實際應(yīng)用時必須增加*驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。B、動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f

6、,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通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，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定

7、的顯示資料，不會有閃爍感，動態(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口，而且功耗更低。六、 關(guān)于PLC控制LED介紹PLC可編程控制器：它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。用PLC控制LED直接進行數(shù)據(jù)顯示，可以降低成本，使得數(shù)據(jù)顯示直觀。傳統(tǒng)數(shù)顯有兩種方法：1、由PLC編制程序進行譯碼，來控制顯示a-g段；2、利用譯碼組合電路產(chǎn)生a-g各段譯碼信號實現(xiàn)LED數(shù)碼管顯示。前一種方法邏輯譯碼關(guān)系復(fù)雜，后一種方法譯碼電路冗長，都不利于顯示的實現(xiàn)。傳統(tǒng)數(shù)顯邏輯

8、譯碼關(guān)系復(fù)雜,而用PLC的位組合元件和譯碼功能指令方法來實現(xiàn)LED數(shù)顯.前一種方法將表示十進制數(shù)的4位BCD碼的位元件成組使用,形成位組合元件數(shù)顯;后一種方法用7段譯碼指令把指定元件的低4位對應(yīng)的十六進制數(shù)譯碼后,驅(qū)動數(shù)顯.這兩種方法邏輯簡單,易于理解,便于實現(xiàn)。設(shè)計任務(wù)：LED數(shù)碼管顯示：0到9七、 原理圖繪制說明本次設(shè)計主要用到單片機AT89C51、晶振時序電路。AT89C51是一種帶4KB閃爍可編程可擦出只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲

9、器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微處理器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價的方案，AT89C51的管腳分配（如圖1）。圖1 AT89C51芯片及管腳圖AT89C51單片機主要由4個輸入輸出端口（P0口、P1口、P2口、P3口）及個控制引腳組成的，本次設(shè)計用到P1、P2的部分引腳，及18、19腳外接晶振電容為單片機提供時鐘，9管腳為復(fù)位引腳，外接復(fù)位電路。晶振時序電路：XTAL1和XTAL2分別為片內(nèi)反相放大器的輸入和輸出端，當(dāng)單片機采用外部時鐘信號時，前者接地，后者引入外部輸入信號，本次設(shè)計采用12M的石英晶體振蕩器為單片機提供時鐘（如圖2）。圖2 AT89

10、C51的晶振時序電路圖本次設(shè)計的原理圖是在PROTEUS ISIS中繪制的，其工作界面分為原理圖編輯窗口（Editing window）、預(yù)覽窗口（Overview window）和工具欄。1、新建*.dsn打開繪圖界面后，首先新建一個繪圖文件，選擇“【文件】【新建設(shè)計】”，并保存成.dsn型文件。2、繪制原理圖（1）添加元器件：元件拾取共有兩種辦法，一種是按類別查找和拾取元件，另一種是直接查找和拾取元件。我采用的是前一種方法，元件通常以其英文名稱或器件代號在庫中存放。我們在取一個元件時，首先要清楚它屬于哪一大類，然后還要知道它歸屬哪一子類，這樣就縮小了查找范圍，然后在子類所列出的元件中逐個查

11、找，根據(jù)顯示的元件符號、參數(shù)來判斷是否找到了所需要的元件。雙擊找到的元件名，該元件便拾取到編輯界面中了。右側(cè)列表中自上而下分別為元件圖形和元件封裝。具體如圖3所示：圖3 分類拾取元件示意圖（2）元件的放置在原理圖編輯區(qū)的藍(lán)色方框內(nèi)，單擊鼠標(biāo)左鍵即完成元件的釋放。具體如圖4所示： 圖4 元件的放置示意圖（3）電路連線PROTEUS的連線是非常智能的，它會判斷你下一步的操作是否想連線從而自動連線，而不需要選擇連線的操作，只需用鼠標(biāo)左鍵單擊編輯區(qū)元件的一個端點拖動到要連接的另外一個元件的端點，先松開左鍵后再單擊鼠標(biāo)左鍵，即完成一根連線。如果要刪除一根連線，右鍵雙擊連線即可。根據(jù)設(shè)計完成連線后即可得到

12、完整的電路原理圖，具體如圖5：圖5 連線后的完整電路原理圖 八、流程圖繪制以及說明主程序設(shè)計說明主程序主要分為四部分，包括復(fù)位電路部分、獨立按鍵的判別部分、單片機控制主程序部分和譯碼顯示部分，模塊流程圖如圖6所示：圖6 數(shù)碼管顯示程序流程圖九、電路原理圖與仿真1、Hex文件的導(dǎo)入過程在仿真前，須先在KEIL4中生成.HEX文件。編譯完源程序并且沒有錯誤后，選擇“Project-Options for Target Target1-Output”,在“Create HEX File”前面的空挑勾，再“確定”，即可生成HEX文件，如圖7所示 ： 圖7 生成HEX文件示意圖在進入PROTEUS IS

13、IS中，雙擊AT89C51芯片，出現(xiàn)如圖8所示的對話框。在“Program File”一項中查找“seg.hex”文件的路徑并加上該文件即可開始仿真，如圖8所示：圖8 keil的seg.hex文件載入單片機的示意圖2.在導(dǎo)入hex文件后，便可運行該設(shè)計系統(tǒng)，打開仿真開關(guān)，顯示如圖十、 源程序清單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

14、setb ea setb tr0pd: cjne r0,#100,$ inc dptr clr a movc a,a+dptr cjne a,#00h,aaa mov dptr,#table ;如果花樣數(shù)據(jù)完應(yīng)重新循環(huán) clr a movc a,a+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 end十一、 心得體會通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)單片機知識，用匯編語言在KEIL4中編程，在PROTEUS中繪制原理圖并進行仿真，通過對這兩個軟件的學(xué)習(xí)，了解了其功能的強大，掌握了AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，對于我們以后的學(xué)習(xí)和實踐有很大的指導(dǎo)意義，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中