基于单片机的数码管循环显示的电路设计Word格式.docx
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正文着重给出软硬件设计的思路和各部分功能的扩展增强,以及其具体实现。
目录
摘要i
第一章系统功能要求-1-
1、系统的设计任务-1-
2、设计所需要的用具-1-
第二章设计方案论证-2-
2.1、电源部分-2-
2.2软硬件开发环境-2-
第三章系统硬件电路的设计-3-
3.1主要芯片简介:
-3-
1、主要特性:
2、管脚说明:
-3-
3、振荡器特性:
-4-
4、芯片擦除:
-4-
5、结构特点:
-5-
3.2STC90C51基本电路-5-
1、复位电路-5-
2、晶振电路-6-
第四章系统程序的设计-8-
程序全文如下-8-
第五章调试及性能分析-9-
5.1软件调试-9-
5.2性能分析-10-
参考文献-11-
附件-12-
附件一设计总电路图-12-
附件二源程序-13-
第1章系统功能要求
1、系统的设计任务
设计单片机主电路、数码管电路。
2、设计所需要的用具
电烙铁,锡丝,单片机,STC90C51、,晶振,各种不同阻值电阻,各种型号电容,三极管,导线,杜邦线等
第二章设计方案论证
2.1、电源部分
本次设计选用90C51单片机作为核心,数码管作为显示器,7805稳压器为主的直流稳压电路做为电源,配合采集,转换,显示程序共同实现可测量0-5V直流电压的数字式电压表。
2.2软硬件开发环境
硬件选择:
选择90C51作为单片机芯片,,选用独立式按键作为程序的跳转与选择,利用ADC0809作为数模转换芯片,利用P0至P4的各个串口来进行不同设备间的连接,计算机进行汇编,H51/L仿真器,单片机多功能实验箱。
软件开发环境:
用Proteus7Professional软件画电路图、KeiluVision3软件进行程序编写。
第三章系统硬件电路的设计
STC90C516RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超**/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择,内部集成MAX810专用复位电路,时钟频率在12MHz以下时,复位脚可直接接地。
与MCS-51兼容,4K字节可编程闪烁存储器,寿命:
1000写/擦循环,数据保留时间:
10年,全静态工作:
0Hz-24Hz,三级程序存储器锁定,128*8位内部RAM,32可编程I/O线,两个16位定时器/计数器,5个中断源,可编程串行通道,低功耗的闲置和掉电模式,片内振荡器和时钟电路。
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向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入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
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。
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。
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。
8位CPU;
片内振荡器和时钟电路;
32根I/O线;
外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K;
2个16位的定时器/计数器;
5个中断源,两个中断优先级;
全双工串行口;
布尔处理器。
此为引脚图如图3.1:
图3.1引脚图
3.2STC90C51基本电路
STC90C51单片机要正常工作,必须有基本电路:
晶振电路及复位电路。
1、复位电路
复位是使单片机处于某种确定的初始状态。
单片机工作从复位开始。
在单片机RST引脚引入高电平并保持2个机器周期,单片机就执行复位操作。
复位操作有两种基本方式:
一种是上电复位,另一种是上电与按键均有效的复位。
复位电路如图3.2所示。
图3.2复位电路图
开机瞬间RST获得高电平,随着电解电容C3的充电,RST引脚的高电平将逐渐下降。
若该高电平能保持足够2个机器周期,就可以实现复位操作。
根据经典电路选择参数,选取C3=10µ
F,R1=10KΩ。
2、晶振电路
单片机的时钟信号通常有两种产生方式:
一是内部时钟方式,二是外部时钟方式。
内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。
外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。
本次设计中,采用的是12MHz晶振,配上30pF的电容,构成谐振,这样有助于输出稳定的波形。
如图3.3所示。
图3.3波形图
在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体(简称晶振),作为单片机内部振荡电路的负载,构成自激振荡器,可在单片机内部产生时钟脉冲信号。
C1和C2的作用是稳定振荡频率和快速起振。
根据经典电路选择参数,本电路选用晶振12MHz,C1=C2=33PF。
其中晶振周期(或外部时钟信号周期)为最小的时序单位。
第四章系统程序的设计
程序全文如下
第五章调试及性能分析
5.1软件调试
调试及结果如下:
图5.1调试图
仿真效果图如图5.2所示:
图5.2仿真图
5.2性能分析
本次实验采用4位数码管,依次循环0~3四个数字,每位控制一个数字,可以清晰观察到数字的变化,加快位与位之间的间隙可以使人眼同时看到四个数字。
参考文献
[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].4版.北京:
北京航空航天大学出版社,2013.7
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:
电子工业出版社,2009.1
[3]康光华.数字电路基础数字部分[M].5版.北京:
高等教育出版社,2006.1
附件
附件一设计总电路图
附件二源程序
附源程序如下