數(shù)碼管隨機模擬顯示乘法口訣

...v.環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院大專畢業(yè)生畢業(yè)論文〔畢業(yè)設(shè)計〕題目:數(shù)碼管隨機模擬顯示乘法口訣系別：機電工程分院：鄧招平學(xué)號：20082056專業(yè)：機電一體化指導(dǎo)教師：小波畢業(yè)論文答辨時間：摘要交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動的日益頻繁，這點更是表達的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。本系統(tǒng)采用單片機AT89C51為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。本次設(shè)計就是采用單片機模擬十字路口交通燈的狀態(tài)顯示以及倒計時。本次課程設(shè)計主要設(shè)計一個東西方向和南北方向十字路口的交通燈控制電路，要求每個方向有三盞燈，分別為紅、黃、綠，配以紅、黃、綠三組時間到計時顯示。每個方向的綠黃燈的定時時間可以預(yù)設(shè)，一個方向綠燈、黃燈亮?xí)r，另一個方向紅燈亮。每盞燈順序點亮，循環(huán)往復(fù)，每個方向順序為綠燈、黃燈、紅燈。交通燈的運行狀態(tài)共有四種，分別為：東西方向綠燈亮、東西方向黃燈亮、南北方向綠燈亮和南北方向黃燈亮。在東西方向綠燈和黃燈亮?xí)r，南北方向紅燈亮，并且紅燈的倒計初始值為綠燈的倒計初始值和黃燈的倒計初始值之和。本次設(shè)計的設(shè)計系統(tǒng)由單片機I/O口擴展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大局部組成。系統(tǒng)除根本的交通燈功能外，還具有倒計時功能，較好的模擬實現(xiàn)了十字路口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用匯編語言編程，主要編寫了主程序，LED數(shù)碼管顯示程序。經(jīng)過整機調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。關(guān)鍵詞：單片機；繼電器；數(shù)碼顯示；復(fù)位電路目錄1.緒論......................................................................41.1單片機根底知識.......................................51.2單片機應(yīng)用領(lǐng)域.......................................61.3單片機開展趨勢...................................72.應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計……….82.1硬件系統(tǒng)電路圖....................................................................................92.24049驅(qū)動器..................................................................................92.3光電隔離器..................................................................................102.4繼電器....................................................................................102.5其他硬件...................................................................................113.單元電路模塊設(shè)計................................................123.1數(shù)碼管顯示原理....................................................................................123.2晶振電路....................................................................................143.3LED數(shù)碼管仿真顯示程序……163.4源程序.........................................................................................194.完畢語......................................21參考文獻.................................................................221.緒論二十世紀跨越了三個“電〞的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機〔亦稱微控制器〕。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進展簡單運算和控制。它的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)開展史上的一個重要里程碑，因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子〞里。它在這個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。單片機具有體積小、功能強、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。它的體積小、質(zhì)量輕、價格廉價、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機了解計算機原理與構(gòu)造的最正確選擇?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機、VCD、遙控器、游戲機、電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地融入我們每個人的生活之中。單片機能大提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機按用途大體上可分為兩類，一種是通用型單片機，另一種是專用型單片機。1.1單片機根底知識單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。MCS-51單片機是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS-48單片機相比，它的構(gòu)造更先進，功能更強，在原來的根底上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達111條，MCS-51單片機可以算是相當成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MSC-51單片機作為代表進展理論根底學(xué)習(xí)。MCS-51系列單片機主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品。DP-51S單片機仿真實驗儀是由致遠電子設(shè)計的DP系列單片機仿真實驗儀之一，是一種功能強大的單片機應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)、調(diào)試。1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個疇：一、在智能儀器儀表的應(yīng)用單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精細的測量設(shè)備〔功率計，示波器，各種分析儀〕。二、在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器根本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。三、在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。四、在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進展數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備根本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機、機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動，集群移動通信，無線電對講機等。五、單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。1.3單片機的開展趨勢單片機現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應(yīng)用提供了廣闊的天地。縱觀單片機的開展過程，可以預(yù)示單片機的開展趨勢，大致有：一、微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器〔CPU〕、隨機存取數(shù)據(jù)存儲〔RAM〕、只讀程序存儲器〔ROM〕、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW〔脈寬調(diào)制電路〕、WDT〔看門狗〕、有些單片機將LCD〔液晶〕驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD〔外表封裝〕越來越受歡送，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向開展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商根本都采用了CMOS〔互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝〕。像80C51就采用了HMOS〔即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝〕和CHMOS〔互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝〕。CMOS雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS那么具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機開展的主要途徑。三、主流與多品種共存現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，兼容其構(gòu)造和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國的Winbond系列單片機。所以80C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集合〔RISC〕也有著強勁的開展勢頭，中國的HOLTEX公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其底價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補、相輔相成、共同開展的道路。2應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1硬件系統(tǒng)電路圖以下是應(yīng)用系統(tǒng)硬件的構(gòu)成圖，共由7局部構(gòu)成。1、單片機小系統(tǒng)包括：〔1〕復(fù)位電路；〔2〕時鐘電路；〔3〕80C51。2、六反相緩沖/變換器：3個3、光電隔離器：16個4、電流放大器：16個5、中間繼電器：16個6、驅(qū)動繼電器：16個7、負載〔電燈〕：16個系統(tǒng)構(gòu)成圖2.24049驅(qū)動器：4049是6反相緩沖驅(qū)動器，由6個反相器構(gòu)成。作用：將P0.0~P1.7口輸出的驅(qū)動電流放大，到達足夠的電流使光電隔離器中的發(fā)光二極管發(fā)光，使光電器件的輸出滿足邏輯上的要求，完成光電隔離的作用。2.3光電隔離器在這個電路板里使用的是光耦4N25的光電隔離器。2.4光電隔離器的原理：在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于鼓勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端獲得一個反向的輸出邏輯信號，這樣就實現(xiàn)了電—光—電的轉(zhuǎn)換。2.5繼電器：在這個電路板上使用的是直流電磁繼電器。里面有兩種，一種是中間繼電器，一種是驅(qū)動繼電器。繼電器工作原理：繼電器就是電子機械開關(guān)，它是用漆包銅線在一個圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當線圈中流過電流時，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之斷開第一個觸點而接通第二個開關(guān)觸點。當線圈斷電時，鐵芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開鐵芯，恢復(fù)與第一個觸點的接通。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。整個繼電器由塑料或有機玻璃防塵罩保護著，有的還是全密封的，以防觸電氧化。如上圖所示，當控制電路中的開關(guān)K閉合時，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點接觸，與觸點相連接的電源電路便接通；當控制開關(guān)K斷開時，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點彈開，電源電路亦隨之斷開。2.6其他硬件除了用到光電隔離器、驅(qū)動器、繼電器之外，還用到了三極管、電燈、電線等。3單元電路模塊設(shè)計3．1數(shù)碼管顯示原理我們最常用的是七段式和八段式LED數(shù)碼管，八段比七段多了一個小數(shù)點，其他的根本一樣。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個小LED發(fā)光二極管，通過控制不同的LED的亮滅來顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其實共陰極就是將八個LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個LED的另一端高電平，它便能點亮。而共陽極就是將八個LED的陽極連在一起。其原理圖如下。其中引腳圖的兩個COM端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，共陽數(shù)碼管將其接正5伏電源。一個八段數(shù)碼管稱為一位，多個數(shù)碼管并列在一起可構(gòu)成多位數(shù)碼管，它們的段選線〔即a,b,c,d,e,f,g,dp〕連在一起，而各自的公共端稱為位選線。顯示時，都從段選線送入字符編碼，而選中哪個位選線，那個數(shù)碼管便會被點亮。數(shù)碼管的8段，對應(yīng)一個字節(jié)的8位，a對應(yīng)最低位，dp對應(yīng)最高位。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為00111111，即0x3f；共陽數(shù)碼管的字符編碼為11000000，即0xc0?？梢钥闯鰞蓚€編碼的各位正好相反。如下列圖。共陽極的數(shù)碼管0~f的段編碼是這樣的：

unsignedcharcodetable[]={//共陽極0~f數(shù)碼管編碼

0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,//0~3

0x99,0x92,0x82,0xf8,//4~7

0x80,0x90,0x88,0x83,//8~b

0xc6,0xa1,0x86,0x8e//c~f

};

共陰極的數(shù)碼管0~f的段編碼是這樣的：

unsignedcharcodetable[]={//共陰極0~f數(shù)碼管編碼

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

//0~3

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

//4~7

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

//8~b

0x39,0x5e,0x79,0x71

//c~f

};3．2晶振電路設(shè)計為了提高振蕩頻率的穩(wěn)定度，可以使用晶體或瓷(Cer-amic)振蕩子等壓電元件。此除了可以應(yīng)用于高頻率振蕩電路以外，尚可以使用于鐘表與計數(shù)器等基準時間產(chǎn)生電路。

壓電元件為利用機械振動與電氣振動間的相互轉(zhuǎn)換的作用，而且其固有振動數(shù)是由幾何尺寸所決定的。

圖25所示的為晶體的電氣特性。

(由于使用振蕩器，可以使頻率更為穩(wěn)定。振蕩領(lǐng)域為在串聯(lián)諧振點fs與并聯(lián)諧振點fp之間。)

圖(a)所示的為其等效電路，圖(b)所示的為其電抗(Resistance)特性。fs為串聯(lián)諧振頻率點fp為并聯(lián)諧振頻率點，其諧振頻率分別如下：

，

將晶體與瓷振蕩器此較，瓷振蕩器的電感性圍fs～fp為晶體的數(shù)十倍。因此，瓷振蕩器的頻率穩(wěn)定度比晶體差一些。

使用皮爾斯振蕩電路

利用晶體振蕩電路所構(gòu)成的振蕩電路稱為皮爾斯振蕩電路。

此一皮爾斯振蕩電路為利用晶體的電感性電抗。將此一電感性(L性)局部當做線圈，可以應(yīng)用在哈特萊電路或考畢茲電路。

圖26的電路稱為皮爾斯B-E電路。其原型為圖(b)的哈特萊振蕩電路。哈特萊振蕩電路的電容器為利用晶體管的集極-基極間電容量Cab。

此一諧振電路的工作原理為振蕩頻率與f諧振頻率fo成為fo>f關(guān)系時，此一諧振電路呈現(xiàn)電感性(L)，相當裁于線圈。

圖(c)所示的為振蕩電路的特性，將T的L先調(diào)整至最小，使諧振電路呈電感性。然后，再調(diào)整鐵芯，使L增大，在諧振電路成為電容性時，會馬上使振蕩停頓。接著，將調(diào)整點調(diào)至振蕩停頓點的稍微前方處即可。

3.3LED數(shù)碼管仿真顯示程序在電子設(shè)備上廣泛地使用LED數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，在許多應(yīng)用軟件中也經(jīng)常模擬LED數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，使程序畫面看起來很有特色。使用Delphi程序?qū)崿F(xiàn)LED數(shù)碼管的仿真顯示非常容易，具體步驟如下：1．啟動Delphi4.0。在“Tools〞工具菜單上選擇Delphi的圖象編輯器“ImageEditor〞，建立一個新的位圖，并設(shè)定位圖的尺寸，寬為：48，高為：64。設(shè)定位圖的底色為紫紅色，前風光為紅色。在位圖上選擇適當寬度的線條畫出一個正方的8字，并將方型8字的各個拐角處用斜線斷開，這樣可使圖象模擬的更加真實。完成后按文件名bitmap_0.bmp存儲。然后用此文件復(fù)制9個文件，文件名分別為bitmap_1—9。用圖象編輯器將這些方形的8字位圖按文件名序號的順序分別修改成0－9的數(shù)字位圖，存儲后備用。2．建立一個新的工程，在窗體Form1上添加“面板〞元件Panel1,設(shè)定“面板〞元件的屬性：bevelouter=bmRaised;bvevelInner=bvLowered;BorderWidth=4，設(shè)置后在Panel1元件上形成一個凸起的邊框。在Panel1上添加一個“畫板〞元件PaintBox1,將PaintBox1的屬性Hight和Width設(shè)定為64和318，并適當調(diào)整Panel1面板的尺寸，使其正好包圍畫板元件。3．在窗體中添加一個“圖象列表〞元件ImageList1，在元件上雙擊鼠標，調(diào)出添加圖象對話框，將先前制作好的位圖bitmap_0至bitmap_9按順序添加進圖象列表元件中去，使圖象列表中位圖的序號與位圖本身代表的數(shù)字一樣，并注意將位圖設(shè)定為不透明。4．轉(zhuǎn)到單元編輯窗口，在Tform1的類說明局部添加一個顯示LED的過程說明語句：proceduredisplay_LED(number:integer);。在implementation語句下面添加一個全局變量和對應(yīng)上面過程說明的過程體。容如下：implementation

{$R*.DFM}

var

dis_number:integer;procedureTform1.display_LED(number:integer);

var

I:integer;

digital:array[0..5]ofinteger;

begin

{限制顯示位數(shù)小于6位}

ifnumber>999999thennumber:=0;

forI:=0to5dodigital[I]:=0;

{別離數(shù)字位}

I:=0;

while(number)>0do

begin

digital[I]:=numbermod10;

number:=numberdiv10;

I:=I+1;

end;

{顯示數(shù)字}forI:=5downto0do

imagelist1.draw(paintbox1.canvas,(5-I)*54,0,digital[I]);

end;3.4源程序代碼//名稱：數(shù)碼管隨機模擬顯示乘法口訣//說明：每按下一次k1健時會模擬顯示一道乘法口訣，第1,3位數(shù)碼管顯示被乘法與乘數(shù)，第4位數(shù)碼管顯示等號，第5,6位數(shù)碼管顯示乘積#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<stdlib.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintSbitk1=p1^0;//存放數(shù)字等符號編碼〔共陰數(shù)碼管〕〔最后兩個是關(guān)閉與等號〕UcharcodeDSY_CODE[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,