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1、数码管显示电路的制作,计算机工业控制技术,专业能力目标： 1、培养学生分析设计电路的能力。 2、培养学生编程调试控制的能力。 方法能力目标： 具备自学能力；理解能力与表达能力。 社会能力目标： 具备团队协作能力、组织能力及安全意识。,教学重点与难点 重点：输入输出口结构、特点 难点：硬件电路的检测,相关知识： MCS-51的I/O端口的结构 MCS-51的I/O端口的特点 地址信号与数据信号的分离电路 电子线路 硬件电路的焊接调试,资讯内容： 学习单元 2.2：MCS-51的扩展及应用 2.4：数码管显示控制系统 参考资料： 计算机工业控制技术(上册)教材 计算机工业控制技术实验指导 微机原理
2、与接口技术 单片机原理及其接口技术,情景导入-提出工作任务及要求 基本任务-数码管显示控制电路的设计 拓展任务-输入输出的测试,分析任务 1、I/O端口 2、交通灯的工作过程 3、交通灯原理图的绘制 4、单片机最小应用系统的设计 5、所需电子元件的测试 6、电路板的焊接调试,知识要点： 电子线路 PROTEL 检测技术及应用 电路设计 MCS-51的I/O端口,4.1 单片机I/O端口,1、P0 2、P1 3、P2 4、P3,A,TMP,PSW,B,SP,DPTR,RAM,PC,ROM,P1,P2,P3,P0,定时,中断,串口,IR,P L A,ID,振 荡,X1 X2,PSEN RST AL
3、E EA,P0 P1 P2 P3,ALU,返回,P0.0-P0.7 1、没有外扩芯片时，作为一般的INOUT线 ,直接与外设通信。 2、有外扩Mem时 ,先送出外Mem的地址码的低八位,然后传送数据信息。 外ROM: PC的低8位由P0.0- P0.7送出。 外RAM: DPL由P0.0-P0.7送出。,A,TMP,PSW,B,SP,DPTR,RAM,PC,ROM,P1,P2,P3,P0,定时,中断,串口,IR,P L A,ID,振 荡,X1 X2,PSEN RST ALE EA,P0 P1 P2 P3,ALU,P2.0-P2.7 1、没有外扩芯片时，作为一般的INOUT线 ,直接与外设通信
4、2、有外扩Mem时 ,送出外Mem的地址码的高八位 外ROM: PC的高8位由P2.0- P2.7送出 外RAM: DPH由P2.0-P2.7送出,返回,A,TMP,PSW,B,SP,DPTR,RAM,PC,ROM,P1,P2,P3,P0,定时,中断,串口,IR,P L A,ID,振 荡,X1 X2,PSEN RST ALE EA,P0 P1 P2 P3,ALU,P1.0-P1.7 1、作为一般的INOUT线 ,与外设通信。 2、可以接外设。,返回,89C51单片机的内部结构,A,TMP,PSW,B,SP,DPTR,RAM,PC,ROM,P1,P2,P3,P0,定时,中断,串口,IR,P L
5、A,ID,振 荡,X1 X2,PSEN RST ALE EA,P0 P1 P2 P3,ALU,1、作为一般的INOUT线 ,与外设通信 2、还有第二功能。P3口的第二功能如下： P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD 外RAM的R/W 记数脉冲输入端 中请输入端 串出 串入,返回,4.2 LED显示器（数码管）的结构与原理,1. 结构种类 七段LED显示器(数码管)系发光器件的一种。常用的LED发光器件有两类：数码管和点阵。 数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮
6、暗组合成字符。常见数码管有10根管脚。管脚排列如下图所示。其中COM为公共端，根据内部发光二极管的接线形式可分为共阴极和共阳极两种。 使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。每段发光二极管需510mA的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。,10.3.1 LED显示器的结构与原理,管脚排列 共阴极数码管 共阳极数码管,4.2 LED显示器的结构与原理,2. 显示原理 LED数码管的ag七个发光二极管。加正电压的发光，加零电压的不能发光，不同亮暗的组合就能形成不同的字型，这种组合称为字型码。共阳极和共阴极的字型码是不同的，如下表所示。 可采用硬件译码输出字型码控
7、制显示内容，如采用74LS48、CD4511(共阴极)或74LS46(74LS47)、CD4513(共阳极)。也可用单片机I/O口直接输出字型码控制数码管的显示内容。 用单片机驱动LED数码管显示有很多方法，按显示方式分有静态显示和动态显示。,LED字型显示代码表,2. 显示原理,4.3 LED显示器静态显示及应用实例,1. 静态显示的特点 静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出去后，数码管始终显示该数据(不变)，CPU不再控制LED。到下一次显示时，再传送一次新的显示数据。 静态显示的接口电路采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阴极或共阳极分别接地或接
8、VCC。这种接法，每个数码管都要单独占用一个并行I/O口，以便单片机传送字形码到数码管控制数码管的显示。显然其缺点就是当显示位数多时，占用I/O口过多。 为了解决静态显示I/O口占用过多的问题，可采用串行接口扩展LED数码管的技术。 静态显示方式的优点是显示的数据稳定，无闪烁，占用CPU时间少。其缺点是由于数码管始终发光，功耗比较大。,4.3 LED显示器静态显示及应用实例,2. 应用实例 【例】 用一位数码管显示开关来回拨动的次数。 解：电路如下图所示，89S51的P1口经74LS373接一个共阴极数码管，数码管的公共端接地。P1口输出字型码送至数码管，就能控制数码管的显示内容。74LS37
9、3为8D锁存器，在电路中起驱动作用。两个与非门组成的RS触发器主要起消抖作用，用来消除开关按下及弹起过程中的抖动所引起的判断错误。开关信号经消抖动电路后接单片机的INT1引脚。每来回拨动一次将产生一个下降沿信号，通过INT1向CPU申请中断。 软件设计时，可用R0作为记录中断次数的指针(每中断一次R0加1)，然后根据R0用查表程序查出对应的字形码，再由P1口送出，控制数码管显示中断次数值。,一位数码管显示电路图,ORG 000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INT1 ; 外部中断1入口地址 * 主程序 * MAIN: SETB EA ; 开通中断开关 SETB EX1 ;
10、 开外部中断 SETB IT1 ; 下降沿触发 MOV R0,#0 ; 计数指针清0 MOV P1,#3FH ; 开始显示0 MOV DPTR,#TAB ; 字形码地址送DPTR SJMP $ ; 等待中断(开关来回拨动一次产生一次中断) * 外部中断处理程序 * INT1: INC R0 ; 开关每来回拨动一次计数指针加1 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ; 查字形码 MOV P1,A ; 字形码送P1显示 CJNE R0,#0FH,RE ; 是否等于15次 MOV R0,#00H ; 计数指计清0 RE: RETI TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6D
11、H,7DH,07H ; 字形码 DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H END,一位数码管显示参考程序,4.4 LED显示器动态显示及应用实例,1. 动态显示的特点 动态扫描方法是用其接口电路把所有数码管的8个笔划段ag和dp同名端连在一起,而每一个数码管的公共极COM各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取决于COM端，COM端与单片机的I/O口相连接，由单片机输出位码到I/O控制何时哪一位数码管亮。 动态扫描用分时的方流控制各个数码管的COM端，使各个数码管轮流点亮。在轮流点亮数码管的扫
12、描过程中，每位数码管的点亮时间极为短暂。但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉，给人的印象就是一组稳定的显示数据。,4.4 LED显示器动态显示及应用实例,1. 动态显示的特点 优点：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件电路也较静态显示简单。 缺点：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时CPU要轮番扫描，占用CPU较多的时间。,4.4 LED显示器动态显示及应用实例,2. 应用实例 【例】 采用两位数码管动态扫描显示按键来回拨动次数。 解：硬件电路设计如下图所示。7407的两个输出引脚分别接至两位数码管(共阴)的公共端，控制每位数码管的分时显示，实现动态扫描显示。
13、 软件设计以单片机内部RAM的30H、31H作为显示数据缓存，两位段码的获取及每位数码管的显示控制由显示子程序完成。参考程序如下。,两位数码管动态 扫描显示电路,AD0 EQU 30H ; 个位显存 AD1 EQU 31H ; 十位显存 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H ; 外部中断入口地址 AJMP INT1 *主程序* MAIN: MOV SP,#60H MOV AD0,#0 ; 显存清0 MOV AD1,#0 SETB EA ; 开通中断开关 SETB EX1 ; 开外部中断 SETB IT1 ; 下降沿触发 LOOP: MOV R2,#0FDH ; 显示位码(
14、十位)初值送R2 ACALL DISP ; 调两位显示子程序 SJMP LOOP,两位数码管动态扫描显示参考程序,*外部中断处理程序* 完成计算开关来回拨动的次数,并进行BCD码调整 * INT1: INC AD0 ; 每中断一次(开关来回拨动一次) 计数加1 MOV A,AD0 CJNE A,#10,LOOP1 ; 个位小于10 ？ MOV AD0,#0 ; 等于10,个位调整为0十位加1 INC AD1 MOV A,AD1 CJNE A,#10,LOOP1 ; 计数是否等于100？ MOV AD1,#0 ; 等于100,个位十位调整为0 LOOP1: RETI ; 返回,两位数码管动态扫描显示参考程序,*两位动态显示子程序* 功能:两位数码动态显示(P1口送字形码,P2口送位码) 入口:显存地址AD1,AD0,位显码初值R2(0FDH) *
