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1、单片机课程设计1位LED数码显示管 姓 名： 班 级：（2）班 指导教师： 专业方向：电力系统及其自动化 目录第一部分：1.概述第二部分：2.学习目标第三部分：3.设计原理3.1相关知识3.2设计相关的软件第四部分：单片机汇编程序4.1汇编程序4.2程序的编译及加载第五部分：5.过程设计5.1设计要求5.2软件仿真第六部分：6第七部分：7.参考资料.总结1.概述 单片机又称为微控制器，它采用一定的工艺手段将CPU、存储器和I/O口集成在一个芯片上，其发展十分迅速。自1975年美国得克萨斯仪器公司第一块卫星计算机芯片问世以来，在短短的20年间，单片机技术已经发展成为计算机领域一个非常有前途的分支
2、，它有自己的技术特征、规范、发展道路和应用领域。单片机是为了满足工业控制需要而诞生的，是自动控制系统的核心部件，因而也 主要用于工业控制、只能化仪器仪表、家用电器中。它具有体积小、个性突出、价格低廉等特点。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到没有单片机足迹的领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说全自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应
3、用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化的东西就越多。因此学习单片机是社会发展的必然需求。据统计，我国的单片机年需求量已达1-3亿片，且以每年大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的电子厂，在不断向内地市场辐射的进程中，多数产品所用的单片机需求量骤增。鉴于单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景，足以让我们确信培养单片机应用人才，特别是工程技术中普及单片机知识有着极为重要的现实意义。本课程的设计，就是基于单片机控制原理设计1位LED数码显示管。通过设计能更清楚了解单片机的控制原理及其运用，为今后的深入学习和研究打下坚实的基础
4、和积累经验。LED显示管的设计，虽然只是单片机的一个简单运用，但它对我们理解单片机工作原理及深入学习有着莫大的帮助。2.学习目标2.1单片机的工作原理2.2段LED数码管的结构、分类以及数码管的显示码2.3位LED数码管静态显示与动态显示的编程方法3.设计原理3.1相关知识3.1.1七段LED数码管LED数码管是单片机控制系统中最常见的显示器件之一，一般用来显示处理结果以及输入输出信号的状态。(1)LED数码管的结构：LED数码管是由8个发光二极管中的7个长条形发光二极管（俗称7笔段）按a、b、c、d、e、f、g顺序组成“8”字形。只要控制7笔段按一定的要求亮与灭，就能显示出八进制BCD码。L
5、ED数码管按内部连接方式又分为“共阳极数码管”和“共阴极数码管”两种。若8个发光二极管的阳极连在一起接电源正极为共阳极数码管，若8个发光二极管的阴极连在一起接地则为共阴极数码管。下文如不特别说明，所用LED数码管都为共阴极数码管。共阴极数码管的引脚如图3-1-2所示，共有10只引脚，其中3、8引脚连通，作为公共端接地。(2)数码管显示码：数码管显示码是表述二进制数与数码管所显示字符的对应关系的。 图3-1 数码显示管LED数码管按内部连接方式又分为“共阳极数码管”和“共阴极数码管”两种。若8个发光二极管的阳极连在一起接电源正极为共阳极数码管，若8个发光二极管的阴极连在一起接地则为共阴极数码管。
6、下文如不特别说明，所用LED数码管都为共阴极数码管。共阴极结构图如下： （共阴极LED结构）（共阴极原理图） （3）静态显示静态显示是各个#$% 管上能稳定地同时显示各自的字符并维持不变，直到显示下一个字符为止。3.2设计相关的软件3.2.1 AT89C51单片机AT89C51系列的I/O口的脚设置和运用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各 I/O口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅 数十A甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱动能力。其原因是
7、高电平时該脚也同时作输入脚使用，而输入脚必须具有高的输入阻抗，因而上拉的电流必须很小才行。作输出脚使用，欲进行高电平驱动时，得利用外电路来实现，如上拉电阻，I/O脚不通，电流经R驱动LED发光；低电平时，I/O脚导通，电流由该脚入地，LED灭（I/O脚导通时对地的电压降小于1V，LED的域值1.51.8V）。3.2.2 Proteus软件（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。 （2）Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理
8、论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 （3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 （4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 仿真功能 在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 3.2.3 Ke
9、il软件单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种 是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开
10、发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识3.2.4 Keil软件的使用打开Keil软件后，
11、淡出对话窗口如下图：然后编写程序。在编写程序完成并通过编译没有错误，即可对程序进行加载。3.3单片机外部电路3.3.1晶振电路单片机的晶振电路给单片机提供所需要的频率，起电路的接法如下所示：3.3.2复位电路单片机的复位电路时对单片机进行复位的外部电路，在初始条件下需要对单片机进行复位。复位时点B1复位按钮，其电路如下所示；虽然在仿真的过程中，单片机的外部电路对整个当真过程没有任何的影响，但是在实际中它作为整个产品必不可少的部分，在这里还是有必要进行介绍。单片机仿真的外部电路对整个仿真过程没有任何的影响，是因为仿真软件已经有课默认的晶振频率，为12MHz，复位电路也已经有了默认的值，所以不需要
12、依靠外部电路。4.单片机汇编程序4.1汇编程序一位显示管的汇编程序如下： org 0000h sjmp main org 000bh sjmp t0_isr org 0030hmain:clr a mov dptr,#table movc a,a+dptr mov p0,a mov tmod,#01h mov th0,#0d8h mov tl0,#0efh setb et0 setb ea setb tr0pd: cjne r0,#100,$ inc dptr clr a movc a,a+dptr cjne a,#00h,aaa mov dptr,#table clr a movc a,a+
13、dptraaa: mov p0,a mov r0,#00h sjmp pdt0_isr: clr tr0 mov th0,#0d8h mov tl0,#0efh inc r0 setb tr0 retitable:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00h end4.2程序的编译及加载写好的汇编程序，需要经过专门的软件进行编译。在这里我们用的软件是上面介绍的Keil软件进行编译，一下是几个简要的操作步骤：1.选择89C51单片机，如下图2.属性编辑，加载程序汇编程序将编译后，形成hex的文件，可通过对象属性编辑窗口加载程序，如下图加载文件5.过程设计5.1设计要求5.1.1具体的设计目标：设计1位LED显示管，能动态显示从09十个数字。5.1.2设计的必备要求：1.在电脑上能正常运行的proteus软件和Keil软件2.画图的ISIS软件5.2软件仿真下图是仿真的链接图，在没有开始仿真前的单片机链接结构图在ISIS软件中进行软件仿真，以下是仿真的运行过程(仿真图1 显示数字4)（仿真图2 显示数字6）（仿真图3 显示数字9） 在以上的仿真截图中，引脚红点表示高电平，蓝点表示低电平6.总结通过一段时间的单片机实训
