基于单片机的数码管循环显示的电路设计.docx
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基于单片机的数码管循环显示的电路设计
湖南科技大学测控技术与仪器专业
单片机课程设计
题目
基于单片机的数码管循环
显示电路设计
姓名
__
学号
___
指导教师
成绩
_
湖南科技大学机电工程学院
二〇一六年十二月制
摘要
随着电子技术的不断发展，单片机的应用领域更加广阔。
单片机诞生30多年以来，其品种,功能和应用技术都得到飞速的发展，本次课程设计的目的主要是培养学生综合运用所学的知识，完成一个单片机应用系统设计。
本系统采用单片机89C51为中心器件来设计,系统使用性强，操作简单，扩展性强。
在现有的单片机仿真机系统上掌握相关软硬件设计与调试知识，根据仿真系统，焊好硬件电路，正确进行元器件的测试与调试。
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，以与其具体实现。
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：
-3-
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-
3.290C51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-
第五章调试与性能分析-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-
第一章系统功能要求
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，90C51、，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0809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仿真器，单片机多功能实验箱。
软件开发环境：
用7软件画电路图、3软件进行程序编写。
第三章系统硬件电路的设计
3.1主要芯片简介：
90C516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810专用复位电路，时钟频率在12以下时，复位脚可直接接地。
1、主要特性：
与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：
024，三级程序存储器锁定，128*8位内部，32可编程线，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。
2、管脚说明：
：
供电电压。
：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向口，每脚可吸收8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。
在编程时，P0口作为原码输入口，当进行校验时，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位双向口，P1口缓冲器能接收输出4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位双向口，P2口缓冲器可接收，输出4个门电流，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口，可接收输出4个门电流。
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（）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为89C51的一些特殊功能口，如下所示：
口管脚备选功能
P3.0（串行输入口）
P3.1（串行输出口）
P3.20（外部中断0）
P3.31（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（外部数据存储器写选通）
P3.7（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。
：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持脚两个机器周期的高电平时间。
：
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。
在编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，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，将跳过一个脉冲。
如想禁止的输出可在8地址上置0。
此时，只有在执行，指令是才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态禁止，置位无效。
：
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，每个机器周期两次有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。
：
当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，将内部锁定为；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（）。
1：
反向振荡放大器的输入与内部时钟工作电路的输入。
2：
来自反向振荡器的输出。
3、振荡器特性：
1和2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，2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。
4、芯片擦除：
整个阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持管脚处于低电平10来完成。
此外，89C51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，停止工作。
但，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。
5、结构特点：
8位；片内振荡器和时钟电路；32根线；外部存贮器寻址范围、64K；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
3.290C51基本电路
90C51单片机要正常工作，必须有基本电路：
晶振电路与复位电路。
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
开机瞬间获得高电平，随着电解电容C3的充电，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=10µF，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12晶振，配上30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1和2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12，C12=33。
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
<51>
[]={~0x080x040x020x01};
[]={00,09,04,00};
（i）
{;
（>0）
（90>0）;
}
（）
{;
（1）
{（0<4）
{P2[];
P0[];
（2000）;
}
}
}
第五章调试与性能分析
5.1软件调试
调试与结果如下：
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.单片机原理与接口技术［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
<51>
[]={~0x080x040x020x01};
[]={00,09,04,00};
（i）
{;
（>0）
（90>0）;
}
（）
{;
（1）
{（0<4）
{P2[];
P0[];
（2000）;
}
}
}
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