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1、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： 基于单片机的按键控制LED数码管 共阴极动态显示电路设计 专 业： 自动化 班 级： 14级专接本1班 学生姓名: 陈晓 学 号: 20140343116 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： 1班 学生姓名XX学号20140343116课程名称单片机原理与接口技术设计题目基于单片机的按键控制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Keil uVision编程软件和Proteus
2、Professional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、按键电路、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、按键部分：设计3个按键，按键S1、S2、S3分别具有增量、减量和清0功能。4、显示部分：采用2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：用两位数码管显示一个十进制数，变化范围为0015，开始时显示00，每按一次S1键一次，数值
3、加1；每按下S2键一次，数值减1,；每按下S3键一次，数值归零。第一个数码管显示，时间为0.5s，然后关闭它；立即让第二个数码管显示，时间为0.5s，再关闭它；然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Proteus Professional仿真软件，绘制硬件电路原理图。第8-10天：学习Keil uVision编程软件，完成软件系统设计。第11-12天：通过P
4、roteus Professional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,2014.112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,2014.114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,2012.125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
5、师签字教研室主任签字摘 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。单片机控制数码管显示的应用面积很广泛，实用性极强，而其的设计是基于嵌入式的控制器设计。嵌入式应用涉及面较广，想要进入嵌
6、入式应用系统的开发，就必须打好嵌入式应用设计与编程基础。本课题是设计单片机最底层设置，通过实现本课题来培养自身嵌入式设计能力锻炼设计者设计一个完整项目的实际思路。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；单片机；数码管目 录1 引言11.1设计任务11.2设计目的12 软件介绍22.1 ATC89C51单片机22.2 LED数码管的介绍42.3 Keil软件介绍52.4 Prot
7、ues软件的介绍63 系统设计83.1系统硬件设计83.2 系统软件设计94 总结9参 考 文 献15附 录16 / 文档可自由编辑打印1 引言在单片机应用系统中，显示器是一个不可缺少的人机交互设备之一，是单片机应用系统中最基本的输出装置。通常需要用显示器显示运行状态以及中间结果等信息，便于人们观察和监视单片机系统的运行状况。而单片机系统中最为常见的显示器是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。LED显示器具有低成本、配置简单、安装方便和寿命长等特点。但显示内容比较有限，一般不能用于显示图形。LED显示器是由若干个发光二极管组成， 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数
8、码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发亮。控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。 1.1 设计任务采用单片机AT89C51为LED显示屏的控制为核心，稳压直流电源对系统进行供电，设计三端稳压电源电路。对单片机进行选型，并设计单片机最小系统电路。设计3个按键，按键S1、S2、S3分别具有增量、减量和清0功能。采用2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：用两位数码管显示一个十进制数，变化范围为0015，开始时显示00，每按一次S1键一次，数值加1；每按下S2键一次，数值减1,；每按下S3键一次，数值归零
9、。第一个数码管显示，时间为0.5s，然后关闭它；立即让第二个数码管显示，时间为0.5s，再关闭它；然后回来显示第一个数码管，一直循环下去。1.2 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Keil uVision编程软件和Proteus Professional仿真软件的使用方法。通过一个微机应用系统的设计和调试过程，运用单片机原理及应用课程所学的知识，在设计中加以实践，达到理解、巩固和发展所学内容的目标。通过系统结构、流程设计、编程与调试的过程，掌握分析和解决问题的方法与手段，提高系统设计、程序编码与调试方面的实际动手能力，让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS
10、-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定基础。2 软件设计与介绍2.1 ATC89C51单片机AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片
11、机。AT89C2051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。一个单片机芯片的基本组成如下：中央处理器CPU：它是单片机的核心，用于产生各种控制信号，完成对数据的算术逻辑运算和传送。内部数据存储器RAM：用来存放可以读/写的数据。内
12、部程序存取ROM：用来存放程序指令或某些常数表格。4个8位的并行I/O接口P0、P1、P2和P3，每个口都可以用作输入或输出。3个定时/计数器，用来做外部事件计数器，也可以定时。内部中断系统：具有5个中断源、2个优先级的嵌套中断结构，可实现二级中断服务程序嵌套。每一个中断源都可以用软件程序规定为高优先级中断或低优先级中断。一个串行接口电路：可用于异步接收发送器。内部时钟电路：振荡频率可以高达40MHZ，但晶体和微调电容需要外接。ATC89C51单片机管脚图如下： 图2-1 ATC89C51单片机管脚图ATC89C51单片机引脚功能如下：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏
13、级开路双向I/O口，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的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个
14、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，P2口输出地址的高八位。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，如下表所示：P3口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（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
