《基于单片机的共阴极数码管显示电路》

物理与电子工程学院《单片机原理与接口技术》课程设计报告书设计题目：基于单片机的LED数码管共阴极动态显示电路设计专业：自动化班级：14级接本1班学生姓名：李超学号:20140343108指导教师：成燕平2015年6月14日物理与电子工程学院课程设计任务书专业：自动化班级：14级接本1班学生姓名李超学号20140343108课程名称单片机原理与接口技术设计题目基于单片机的LED数码管共阴极动态显示电路设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求设计目的：掌握由单片机控制的硬件电路和软件程序的设计方法。掌握KeiluVision编程软件和ProteusProfessional仿真软件的使用方法。设计主要内容及要求：硬件电路主要由电源部分、单片机主控部分、显示部分构成。画出系统电路原理图，软件设计（系统流程图、编写源代码程序），最后对系统进行仿真调试。1、电源部分：采用稳压直流电源对系统进行供电，设计三端稳压电源电路。2、主控部分：对单片机进行选型，并设计单片机最小系统电路。3、显示部分：采用4个共阴极LED数码管作为显示电路，并采用动态驱动方式进行显示。实现功能为：第一个数码管显示2，时间为0.5s，然后关闭它；立即让第二个数码管显示0，时间为0.5s，再关闭它；立即让第三个数码管显示1，时间为0.5s，再关闭它；立即让第四个数码管显示5，时间为0.5s，再关闭它；关闭第四个数码管后回来显示第一个数码管，一直循环下去。工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料第2-3天：学习课程设计中用到的单片机相关知识第4-5天：根据课程设计的要求完成硬件主要芯片选型及硬件电路设计。第6-7天：学习ProteusProfessional仿真软件，绘制硬件电路原理图。第8-10天：学习KeiluVision编程软件，完成软件系统设计。第11-12天：通过ProteusProfessional仿真软件，进行仿真调试。第13-14天：撰写课程设计报告。主要参考资料[1]郭天祥编著,51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社,2014.11[2]宋雪松,李冬明,催长胜.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京:清华大学出版社,2014.4[3]汤嘉立,李林，胡羽等.单片机应用技术实例教程[M].北京:人民邮电出版社,2014.11[4]徐爱钧.单片机原理实用教程-基于Proteus虚拟仿真（第2版）[M].北京:电子工业出版社,2012.12[5]徐爱钧,徐阳.Keil单片机高级语言应用编程与实践[M].电子工业出版社,2013.12指导教师签字教研室主任签字物理与电子工程学院14级接本课程设计摘要随着计算机技术的发展，现代的计算机都是大规模集成电路计算机它们具有功能强、结构紧凑、系统可靠等特点，其发展趋势是巨型化、微型化、网络化及智能化。微型化是计算机发展的重要方向，也就是把计算机的运算器、控制器、存储器、I/O接口四个组成部分集成在一个硅片内，于是就出现了一个以大规模集成电路为主要组成的微型计算机即单片机(SingleChipMicrocomputer)。正是由于单片机技术的发展，才能使LED七段数码管能够在减少驱动器的情况下能够直接被驱动。由于LED数码管显示技术的优势使得它被广泛应用在工业过程控制系统、智能仪表，智能产品等领域。本论文重点介绍了LED(lightemissiondiode)数码管显示技术，并且编写了这种显示技术在单片机中实现的关键编码以及提供了参考原理简图。关键词：LED技术；计算机硬件；单片机；数码管物理与电子工程学院14级接本课程设计目录1引言............................................................................................12设计的目的及要求....................................................................12.1设计目的..........................................................................................12.2设计要求.........................................................................................13硬件电路的分析........................................................................13.1AT89C51芯片的功能介绍..............................................................13.2单片机最小工作模式.....................................................................43.3显示电路的设计.............................................................................53.4数码管的控制显示.........................................................................64系统软件程序的设计................................................................74.1数码管共阴极显示字符与十六进制转换.....................................74.2主程序设计.....................................................................................85调试及运行结果分析.................................................................95.1调试及运行.....................................................................................95.2结果分析.......................................................................................115.3总电路仿真原理图.......................................................................116心得体会..................................................................................11参考文献................................................................................12附录..........................................................................................13物理与电子工程学院14级接本课程设计11引言用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式可分静态显示和动态（扫描）显示；按译码方式可分硬件译码和软件译码。静态显示数据稳定，占用很少的CPU时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。LED数码管的外围电路一般需要一个限流电阻和加大驱动电流的晶体管。LED数码管是由发光二级管显示字段组成的显示器，有“8”字段和“米”字段之分，这种显示器有共阳极和共阴极两种。实际上不上不用驱动电路即可达到正常亮度，为了可靠性设计可采用晶体管构成驱动电路。2设计的目的及要求2.1设计目的在单片机的产品设计中，人机界面是非常重要的部分，而且随着系统的日益复杂，以及人们对产品的人机交互能力的要求不断提升，常握单片机系统中的人机界面基础设计能力成为了学习单片机的基础课程，而4X4键盘的操作和LED数码管的动态显示是人机界面设计的基础内容，掌握这些基础设计能力，加深对人机界面的认识，同时提高人机界面系统设计能力。2.2设计要求采用4个共阴极LED数码管作为显示电路，并采用动态驱动方式进行显示。实现功能为：第一个数码管显示2，时间为0.5s，然后关闭它；立即让第二个数码管显示0，时间为0.5s，再关闭它；立即让第三个数码管显示1，时间为0.5s，再关闭它；立即让第四个数码管显示5，时间为0.5s，再关闭它；关闭第四个数码管后回来显示第一个数码管，一直循环下去。3硬件电路的分析3.1AT89C51芯片的功能介绍AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K字节闪存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1000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。AT89C51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。外形及引脚排列如图3-1所示。物理与电子工程学院14级接本课程设计2图3-1芯片模型AT89C51主要功能特性：(1)4K字节可编程闪烁存储器。(2)32个双向I/O口；128×8位内部RAM。(3)2个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz。(4)可编程串行通道。(5)5个中断源。(6)2个读写中断口线。(7)低功耗的闲置和掉电模式。(8)片内振荡器和时钟电路。89C51单片机多采用40只引脚的双列直插封装(DIP)方式，下面分别简单绍。(1)电源引脚电源引脚接入单片机的工作电源。Vcc(40引脚）：+5V电源。GND(20引脚)：接地。(2)时钟引脚XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51物理与电子工程学院14级接本课程设计3XTAL1(19引脚)：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。XTAL2(20引脚)：片内振荡器反相放大器的输出端。时钟引脚的两种电源接入方式如图3-2所示。图3-2电源接入方式(3)复位RST(9引脚)在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。(4)EA/Vpp(31引脚)EA为外部程序存储器访问允许控制端。当它为高电平时，单片机读片内程序存储器，在PC值超过0FFFH后将自动转向外部程序存储器。当它为低电平时，只限定在外部程序存储器，地址为0000H~FFFFH。Vpp为该引脚的第二功能，为