拉幕式数码显示技术

课程设计(论文)题目名称拉幕式数码显示技术课程名称单片机原理及应用学生姓名曾文静学号1141304067系、专业信息工程系、电子科学与技术指导教师彭森2013年6月30日2摘要单片机具有体积小，重量轻，控制灵活方便，价格低廉等优点，通常配以简单的外围电路就可以构成一个完整的控制系统。用AT89S51单片机的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口接数码管的a－h端，8位数码管的S1－S8通过74LS138译码器的Y0－Y7来控制选通每个数码管的位选端。AT89S51单片机的P1.0－P1.2控制74LS138的A，B，C端子。在8位数码管上从右向左循环显示“12345678”。能够比较平滑地看到拉幕的效果。关键字：单片机,AT89S51,74LS138,拉幕式数码显示Abstract:TheMCUissmall,lightweight,controlflexibility,theadvantagesoflowcost,usuallyaccompaniedbyasimpleexternalcircuitcanformacompletecontrolsystem.P0.0/AD0-P0.7/AD7withAT89S51microcontrollerportconnecteddigitaltubea-h-side,8-bitdigitalcontroloftheS1-S8throughthe74LS138decoderY0-Y7tocontrolthestrobetubeeachdigitalThebitselect.AT89S51MCUP1.0-P1.2control74LS138ofA,B,Cterminal.Inthe8-bitdigitaltubedisplayfromrighttoleftcircle,12345678.Canbesmoothedtoseethecurtaineffect.Keywords:MCUAT89S5174LS138pull-screendigitaldisplay目录41、引言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。单片机应用的重要意义在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域。单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善，常用的硬件电路有LED显示数码管、八位锁存器74LS373和译码器74LS138等。论文对本次设计的硬件部分和软件部分进行设计和测试与调试原理和方法进行了阐述。本次做的拉幕式数码显示是以单片机为核心，结合相关的元器件，再配以相应的软件，达到制作简易的数码显示技术目的，其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及连接，软件部分的难点在于程序的编写等。52设计方案2.1设计目的与要求以MCS-51单片机为核心，辅以外围接口电路，设计一个六位数码管拉幕式显示器。要求.在六位数码管上从右向左依次循环显示“0123456789”，并且能够看到比较平滑地拉幕的现象。拉幕时间间隔采用定时/计数器控制为5s左右（误差不超过10%）。1、单片机控制系统硬件电路设计，包括单片机时钟和复位电路的设计、数码管驱动和显示方式的选择设计等。2、控制软件设计与调试，包括5s定时功能的实现、结合显示硬件电路设计显示软件程序等。2.2系统总体流程方框图2.2.1主程序框图在程序中，主要控制数码管“取段码动态扫描显示”的程序采用了编程语言的循环结构方式。循环程序一般由四个部分组成，即循环初始、循环体、循环控制和循环结束处理部分。循环初始是在程序进入循环体之前，需要设置某些条件，如循环次数，工作单元清0,变量等。循环体是完成某种功能的主体部分。循环控制是根据对循环控制变量的修改和判断来确定程序是否继续或者是否结束。循环结束处理是对循环程序的结果进行存储和进一步处理。循环控制变量有两种。一是条件控制，它需设置一个变量的给定值作为条件，当计算结果达到条件时结束循环，这时循环次数是不确定的，最常见的指令是“CJNE”。另一种是递减计数，它首先要设置一个计数值，每执行一次循环计数值减一，直到计数值为0时结束循环，最常用的指令是“DJNZ”。本设计主要采用条件控制指令，即“CJNE”。通过循环控制给各并行接口输送电平信号，控制数码管从右向左间隔1.0s循环显示“0123456789”，能够比较平滑地看到拉幕的效果。6图2.172.2.2中断服务程序图2.22.3元件2.3.1基本元件拉幕式数码显示设计中选用的元件有1个晶振，2个电容，1个电阻，1电解电及2个4位数码管。2.3.2基本芯片在此设计中选用了单片机AT89S51，和74LS138。8图2.3AT89C51图2.474LS13893芯片介绍3.1单片机AT89C513.1.1AT89C51芯片简介及功能概述：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.2主要特性(1)与MCS-51兼容(2)4K字节可编程闪烁存储器(3)寿命：1000写/擦循环(4)数据保留时间：10年(5)全静态工作：0Hz-24MHz(6)三级程序存储器锁定(7)128×8位内部RAM(8)32可编程I/O线(9)两个16位定时器/计数器(10)5个中断源(11)可编程串行通道(12)低功耗的闲置和掉电模式(13)片内振荡器和时钟电路3.1.3管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。10P0口：为一个8位漏级开路双向I/O口，P0每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，口输出P2地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微11处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。P2口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据储存器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据储存器（如执行MOVX@Ri指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写如“1”时，他们被内部上拉电阻高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。12P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是