1、 課程設計說明書課程名稱:單片機技術設計題目:兩位數碼管顯示設計院系:電子信息與電氣工程學院學生姓名:學號:專業班級:指導教師:2012年5月18 日課程設計任務書設計題目兩位數碼管顯示設計學生姓名所在院系電子信息與電氣工程學院專業、年級、班設計要求:使用兩位數碼管顯示器,循環顯示兩位數00-99;具有電源開關和指示燈,有復位按鍵;數碼管動態顯示,即掃描方式,每一位每間隔一段時間掃描一次。字符的亮度及清晰度與每位點亮的停留時間和每位顯示的時間內輪換導通次數有關。學生應完成的工作:本設計以A T89S52單片機為主控模塊,利用匯編語言編寫兩位數碼管循環掃描動態顯示的專用程序來實現兩位數碼管動態顯

2、示系統。學生可以通過查閱手冊和文獻資料來選擇合適的元器件,并設計合理的電路來實現符合要求的電路板實物。主要任務包括:(1原理圖的設計。(2學會對不同方案進行比較分析,并通過整體優點與缺點的比較,確定合理的方案。(3硬件電路的焊接及調試。(4用匯編語言進行軟件的編寫與調試。(5撰寫課程設計報告。(6該生負責流程圖和軟件編寫。參考文獻閱讀:1 張毅剛.單片機原理及應用(第二版.北京:高等教育出版社,2010.52童詩白.模擬電子技術基礎(第四版.北京:高等教育出版社,2006.5工作計劃:2012年5月7 日年5 月9 日:原理圖設計;2012年5月10日年5月11日:程序的編寫;2012年5月1

3、4日年5月16日:硬件電路的焊接與軟件的調試;2012年5月17日年5月18日:撰寫實習報告。任務下達日期:2012 年5月7 日任務完成日期:2012 年5月18 日指導教師(簽名:學生(簽名:兩位數碼管顯示設計摘要:本設計以AT89S52單片機為主控模塊,利用匯編語言編寫兩位數碼管循環掃描動態顯示的專用程序來實現兩位數碼管動態顯示系統,系統主要由電源模塊、復位模塊、外部時鐘電路模塊、數碼管顯示模塊構成。電源電路通過橋堆2W10和三端穩壓器7805將交流電壓變為5V的直流電壓。復位電路由電容與按鍵的并聯來實現。時鐘通過外部12M的晶振來控制。兩位數碼管顯示由兩個共陽極的三極管進行驅動。將匯編

4、語言編寫的兩位數碼管動態顯示程序寫入單片機來控制P2口,使數碼管相應段點亮,同時利用人眼視覺暫留的特性和數碼管的余輝效應,在掃描頻率足夠高時,人眼無法感覺數碼管的變化,從而實現數碼的動態顯示。關鍵詞:AT89S52;兩位數碼管;動態顯示目錄1.設計背景 (11.1單片機發展前景 (11.2共陽極數碼管的顯示方法 (11.3共陽極數碼管的驅動設計 (12.設計方案 (12.1方案一:共陽極數碼管靜態顯示 (12.2方案二:共陽極數碼管動態顯示 (22.3數碼管靜態與動態顯示的優缺點比較 (33.方案實施 (33.1硬件電路的實施 (33.2 電源電路設計 (43.3復位及振蕩電路 (43.4 數

5、碼管顯示 (53.5 連接方式 (53.6軟件設計 (53.7 實物制作 (84.結果與結論 (84.1 結果 (84.2結論 (85.收獲與致謝 (86.參考文獻 (97.附件 (107.1元器件清單 (107.2 硬件原理圖 (117.3 實物圖 (121.設計背景1.1單片機發展前景目前單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網絡通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時控制和數據處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片

6、機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此,單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。1.2共陽極數碼管的顯示方法LED數碼管是單片機控制系統中最常見的顯示器件之一,一般用來顯示處理結果或輸入輸出信號的狀態。數碼管顯示是一個系統工程中必不可少的人機交互環節,因此關于數碼管的驅動也就是系統工程中的一個重要的環節。數碼管的驅動分為動態驅動和靜態驅動兩種。所謂靜態驅動,就是指無論多少位LED數碼管,同時處于顯示狀態。動態顯示驅動是指無論在任何時刻只有一個LED數碼管處于顯示狀態,及單片機采用“掃描”方式控制各個數碼管輪流顯示。1.3共陽極數碼管的驅動

7、設計將數碼管每個LED燈對應單片機的一個I/O口。通過單片機的P口來控制LED燈的亮和滅。I/O口之間互相獨立,需要用I/O口直接控制LED。動態顯示將數碼管的每個引腳一對一連接在一起接單片機的數據,而將各個數碼管的公共端單獨送至單片機的I/O口進行片選。此外,在此基礎上,用單片機與三極管來驅動數碼管,從而實現數碼管的動態顯示。2.設計方案2.1方案一:共陽極數碼管靜態顯示數碼管靜態顯示電路如圖2-1所示: 圖2-1 數碼管靜態顯示電路2.2方案二:共陽極數碼管動態顯示數碼管動態顯示電路如圖2-2所示: 圖2-2 數碼管動態顯示電路2.3數碼管靜態與動態顯示的優缺點比較靜態顯示方式簡單不容易出

8、錯,如果電路設計合適,也能夠用較少的線完成多個數碼管的顯示。但與動態顯示相比,動態顯示電路連接更簡單,節省單片機I/O 口,從而節省單片機的資源,如今已經有很多這樣成熟的基于動態掃描的芯片,并且采用動態顯示方式極大的節省單片機的資源,特別是在單片機的I/O 數量比較緊張的情況下,更能體現采用動態顯示的優越性。因此,在現在的多數電子系統中,數碼管多數采用動態掃描技術來顯示。3.方案實施3.1硬件電路的實施1.硬件原理框圖如下:圖3-1 硬件組成框圖該電路的工作原理:AT89S52從穩壓電路中獲得穩定的+5V 電壓,接到VCC 端,提供穩定的電壓;P2口通過電阻接到顯示電路的七段數碼管的a b c

9、 d e f g 端口上,數碼管的共陽極接到三極管的集電極上;P0.0、P0.1口接三極管的基極作為位選;RST 接復位電路,實現電路的復位;XTAL1、XTAL2接晶振電路;整個電路實現循環動態顯示數字0099.穩 壓 電 路 復 位 電 路 時 鐘 電 路 AT89S52 單片機 兩位數碼管態顯示電路3.2 電源電路設計 圖3-2 電源電路如圖3-2所示,當外接交流電源經過變壓通過橋堆2W10和7805時,經C1、C2、C3、C4對電源進行濾波,實現交流電壓變為5V的直流電源,從而直接給單片機提供正常的工作電壓。3.3復位及振蕩電路 圖3-3復位電路圖3-4振蕩電路如圖3-3,復位電路用電

10、容與按鍵的并聯來實現,將它們并在一起,一端接高電平,另一端接地,從而實現高電平復位的功能。如圖3-4,時鐘由12M的晶振來組成振蕩電路,來控制單片機對數碼管的動態掃描。3.4 數碼管顯示 圖3-5 數碼管顯示電路如圖3-5所示,兩位數碼管分別由兩個PNP型三極管驅動,三極管的基極通過限流電阻接在單片機P0.0、P0.1,其中P0.0控制數碼管的個位,P0.1控制數碼管的十位。數碼管各段除小數點段外其余七段(a-g通過限流電阻接在單片機P2口(P2.0-P2.6,兩位數碼管顯示由單片機內部程序控制相應接口為低電平,從而實現從0099動態循環顯示。例如:十位和個位顯示原理相同,謹以個位說明。當個位

11、數碼管顯示5時,5在程序中查表對應的十六進制數為92H,對應二進制為10010010B,其中P2.7、P2.4、P2.1為高電平,DP、e、b段熄滅,P2.6、P2.5、P2.3、P2.2、P2.0為低電平,g、f、d、c、a段點亮,則此時數碼管上顯示數字5。3.5 連接方式單片機采用P2口的I/O來控制數碼管的各個引腳。復位鍵接到引腳9上,數碼管的位選通過三極管和電阻分別與單片機的引腳1和39相連,晶振與單片機的引腳18和19連接,高電平與40引腳連接供電,20引腳直接接地。3.6軟件設計此程序采用匯編語言用十六進制算法編寫了兩位數碼管循環掃描動態顯示的專用程序。通過軟件的控制使兩位數碼管能

12、從00計數到99,再回到00,依次進行循環。若在計數期間有復位高電平出現時,便重新從00開始計數。并有電源開關控制讓電路是否工作,且有指示燈只是電源是否正常。程序流程圖如下: 圖3-6 程序流程圖程序如下:BITS EQU 20H;數碼管個位數存放內存位置TEN EQU 21H;數碼管十位數存放內存位置TEMP EQU 22H;計數器值存放內存位置START:MOV TEMP,#0;初始化寄存器,從0開始STLOP:ACALL DISPLAY;調用顯示子程序INC TEMP;計數器加1MOV A,TEMP;CJNE A,#100,NEXT;判斷計數器是否滿100MOV TEMP,#0;滿100

13、清零從新開始NEXT:LJMP STLOP;不滿就循環執行DISPLAY:MOV A,TEMP;將TEMP中的十六進制數轉換成十進制 MOV B,#10;DIV ABMOV TEN,A;十位在AMOV BITS,B;個位在BMOV DPTR,#NUMTAB;指定查表起始地址MOV R0,#4;DPL1:MOV R1,#250;DPLOP:MOV A,BITS;取個位數MOVC A,A+DPTR;查個位的7段數碼管MOV P2,A;送出個位的7段代碼CLR P0.0;開個位顯示ACALL DELAY1ms;顯示162msSETB P0.0;關閉個位顯示MOV A,TEN;取十位顯示MOVC A,

14、A+DPTR;查十位數的7段代碼MOV P2,A;送出十位的7段代碼CLR P0.1;開十位顯示ACALL DELAY1ms;顯示162msSETB P0.1;關閉十位顯示DJNZ R1,DPLOP;執行循環250次DJNZ R0,DPL1;執行循環250*4=1000次RETDELAY1ms:MOV R7,#80;延時162ms子程序(2+2*80=162ms,按照12MHZ計算DJNZ R7,$;RETNUMTAB:DB 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90END3.7 實物制作重點考慮了晶體和電容與單片機的位置關系。為了減少寄

15、生電容,更好的保證振蕩器穩定可靠地工作,應使晶體與電容盡可能安裝得與單片機芯片近些。4.結果與結論4.1 結果經過對不同方案的分析、比較、取舍,然后進行原理圖的設計與仿真,再經過電路板的焊接,軟件的調試等環節的操作,最終實現了讓數碼管在單片機的控制下循環顯示兩位數00-99。并且在正常的計數過程中,若按下復位鍵后,技術又重新從00開始計數。有時在剛接入電源時,數碼管顯示的不是00,這是需要按下復位鍵才能使其正常工作。最終現實的結果與預想的結果一致。4.2結論單片機有著很強大的功能,并有40個引腳,通過單片機的不同I/O端口與外設連接,能夠控制外設的工作情況,從而實現不同的符合各種需求功能的電路

16、板。LED數碼管是單片機控制系統中最常見的顯示器件之一,一般用來顯示處理結果或輸入輸出信號的狀態。5.收獲與致謝這次兩位數碼管顯示設計的實習,加深了我對單片機的原理和工作過程的了解,以及系統地、全面地掌握單片機應用系統的基本設計方法、設計步驟和電路參數的計算方法。同時,這次實習增強了我的動手能力,也讓我對以前所學的知識進行了復習,更加熟練掌握了原理圖的設計與仿真方法,了解硬件電路的焊接及調試過程應注意的問題,能用匯編語言進行軟件的編寫與調試。在這次實習過程中,我非常感謝XXX老師給予我的細心指導和幫助,還有我們小組的每一個成員,這次實習的成功離不開老師的指導和小組的每位成員的努力與付出,所以真心的對大家表示感謝。6.參考文獻1 張毅剛.單片機原理及應用(第二版.北京:高等教育出版社,2010.52童詩白.模擬電子技術基礎(第四版.北京:高等教育出版社,2006.57.附件7.1元器件清單表7-1 元器件清單名稱型號數量名稱型號數量單片機AT89S52 1 數碼管SN43052 1 晶振11.0592MHH 1 穩壓電源DE7805 1 三極管9015 2 整流橋2W10