单片机原理及应用课程设计IO并行口直接驱动LED显示河北建院.docx

1、单片机原理及应用课程设计IO并行口直接驱动LED显示河北建院第一节 总体设计一、 设计任务及要求1、利用单片机的P0端口的P0.0P0.7连接到一个共阴数码管的ah的笔段上，数码管的公共端接地。2、在数码管上循环显示09数字，时间间隔0.5秒。二、总体设计思路1、硬件设计思路及系统框图2、软件设计思路及程序流程框图三、总体设计方案说明 设计的“I/O并行口直接驱动LED显示”采用AT89C51单片机作为主控制芯片，用LED作为端口输出器件。由AT89C51单片机、时钟电路构成一个基本的单片机系统。再在外部I/O口引脚上连接8位LED数码管用于显示数据，LED数码管采用动态显示方式工作。系统框图

2、如下所示：LED数码管AT89C51时钟电路 系统总的电路原理图为：第二节 硬件设计 一、硬件介绍1、AT89C51AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的8位机产品。89C51单片机由CPC、内部数据存储器、内部程序存储器、定时/计数器、并行输入/输出（I/O）口、串行口、中断控制系统 、时钟电路等部分组成。89C51单片机芯片有40只引脚，其大致可以分为四类即电源、时钟、控制引脚、I/O口引脚。其功能如下：(1)、电源 电源引脚用来接入单片机的工作电源。：正常运行时的电源，接+5V。 ：电源地线，接地端(2)、时钟两个时钟引脚XTA1、XTA2外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡

3、器，为单片机提供时钟控制信号，两个时钟引脚也可以外接独立的晶体振荡器。XTAL1:此引脚内部是1个片内振荡器的反相放大器的输出端。如使用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。XTAL2：此引脚内部接至内部反相放大器的输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部晶体振荡器时，接收外部时钟晶体振荡器的信号。(3)、控制引脚 /：ALE为地址所存允许信号，工作时输出一正脉冲。为此引脚的第二功能，在对片内EPROM型单片机编程写入时，此引脚为编程脉冲输入端。 ：外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。当CPU执行从外部程序存储器读取指令时，此引脚输出一低电平信号。 ：复位信号的输入端，高电平有效。在该引脚加上持续

4、时间大于两个机器周期的高电平信号，就可以实现8051的复位操作。VPD为此引脚的第二功能，即备用电源的输入端。 ：为内外程序存储器选择控制端。(4)、I/O口引脚89C51单片机共有四个8位并行I/O，共32个引脚。P0口(P0.0-P0.7)：8位双向I/O口。当访问外部存储器时，为地址总线(低8位)及数据总线分时复用口。P1口(P1.0-P1.7)：8位准双向I/O口。为通用单一功能的I/O端口。P2口(P2.0-P2.7)：8位准双向I/O口。系统扩展时，作为高8位地址线使用；不作系统扩展时，可作为一般I/O口使用。P3口(P3.0-P3.7)：8位准双向I/O口。双功能复用口，可做一般

5、I/O使用，同时该口的每一位都具有第二功能，用于特殊信号输入/输出和控制信号(属控制总线)。图2.1 AT89C51单片机模块图2、LED显示器LED显示器有静态和动态两种工作方式。LED显示器工作在静态显示方式下，,B共阴极或共阳极连接在一起，然后接地或+5V，每位的段选线（A,B,G,H）与一个8位并行口相连。这样只要在每一位的段选线上保持段选码电平，该位就能就能保持相应的显示字符。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位的I/O口控制，即控制段选码而共阴极点或共阳极点分别由相应的I/O线控制即控制位选码，这就是动态显示。图2.2 LED显示器3、

6、时钟电路CPU的工作是依赖于时钟节拍的，如果没有时钟信号，CPU将停止工作。8284就是一个为89C51CPU提供时钟信号的时钟发生器。8284有两种产生时钟信号的方法，选择外部输入信号或接晶体振荡器。在PC机中8284的F/C脚接地，由XTAL1和XTAL2两个脚外接晶体振荡器来形成89C51的时钟脉冲。晶体振荡器的工作频率是12MHz。图2.3 时钟电路电路图4、复位电路图2.4 复位电路电路图5、输出电路 图2.5 输出电路电路图二、系统原理图把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个数码管的ah端口上；要求：P0.

7、0/AD0与a相连，P0.1/AD1与b相连，P0.2/AD2与c相连，P0.7/AD7与h相连。七段LED显示器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，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。所以分为I/O并行口直接驱动共阴LED显示和共阳LED显示。图2.6 I/O并行口直接驱动共阴LED显示图2.7 I/O并行口直接驱动共阳LED显示三、元器件清单元件名称元件用途AT89C51控制核心电容时钟电路晶振时钟电路LED显示器数据输出电阻复位电路电解电容复位电路RESPACK输出电路74LS04输出电路表2.1第三节 软件设计一、原理分析(1)、LED数码管的ga七个发

8、光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不以发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，下面给出共阴极的字形码见下表：7654 3210=P0.7-P0.03FH=0011 1111 在共阳极型中543210为高电平，加个反向器就为为低电平信号，同时对应发光二极管因发亮.（在共阳极型7SEG-COM-AN中输入为低电平信号对应发光二极管因发亮.）“0”3FH0011 1111“5”6DH0110 1101“1“06H0000 0110“6”7DH0111 1101“2”5BH0101 1011“7”07H0000 0111“3” 4FH0100 1111“8”7FH0111 1

9、111“4”66H0110 0110“9”6FH0110 1111(2) 由于显示的数字09的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需的要求了。这样我们按着数字09的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好！建立的表格如下所示：TABLEDB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH二、程序框图根据系统控制任务与要求，系统软件流程图如图所示。图3.1三、汇编源程序ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART:MOV R1,#00H ；R1清0。NEXT: MOV A,R1 ；R1中的值送入A。 MOV DPTR,#TABLE

10、 MOVC A,A+DPTR ；将ROM中的内容送入A。 MOV P0,A ；将A中的内容送入P0口。 LCALL DELAY ；转向延时子程序。 INC R1 ；R1减1. CJNE R1,#10,NEXT ；判断是R1是否为10，否则转向NEXT程序 LJMP START ；转向START程序。DELAY:MOV R5,#25 ；单周期指令为1us时间。DEL2: MOV R6,#40 ；单周期指令为1us时间。DEL1: MOV R7,#248 ；单周期指令为1us时间。 NOP ；单周期指令为1us时间。DEL0: DJNZ R7,DEL0 ；单周期指令为2us时间。 DJNZ R6,

11、DEL1 ；单周期指令为2us时间。 DJNZ R5,DEL2 ；单周期指令为2us时间。 RETTABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END四、程序主程序：ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART:MOV R1,#00H五、程序子程序：1、延时子程序DELAY:MOV R5,#25DEL2: MOV R6,#40DEL1: MOV R7,#248 NOPDEL0: DJNZ R7,DEL0 DJNZ R6,DEL1 DJNZ R5,DEL2 RET2、循环子程序NEXT: MOV A,R1 MOV DP

12、TR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY INC R1 CJNE R1,#10,NEXT第四节 联合调试操作过程1、打开Proteus ISIS，打开所画原理图2、双击AT89C51，在弹出的Edit Component对话框Program File一栏中选择在Keil中产生的example.hex文件，单机OK按钮。按Ctrl+S保存设计。3、单击Debug菜单栏中选择8051CPU/Registers-U1,8051CPU/SFR Memory-U1和8051CPU/Internal(IDATA)Memory-U1命令弹出三个窗口。4、按F1

13、1但步运行程序观察各寄存器和存储单元的内容变化。5、按结束按钮结束调试6、按开始按钮进行仿真运行图4.1第五节 结束语经过多天的努力，终于完成了此次设计，设计出了汇集外观精美、方便实用、功能强大的I-O并行口直接驱动共阴LED显示器。顺利完成了此次设计的任务。原理图的设计时，我们使用了Protues这个强大的绘图工具，由于一些实际的器件在元件库中无法找到，我们只有自己制作，在这个过程中我们学到了很多的知识和方法。同时我们明白实践是出真知的唯一途径，只有亲自动手，才能获得最可靠的设计数据。程序的编写过程也给了我们很大的收获。在编写程序之前，我们查阅了相关资料，力求做到规范清晰。在把握整体思路之后

14、，我们先从程序流程图着手，将整个程序分成若干块，分开编写，一边发现问题一边解决问题，并在实验板上检验程序测试情况，根据现象不断修改。在整个过程中我们体会到编程的技巧，设置子程序的合理性，同时对单片机最小系统的设计有了整体的理解和深刻的体会，使我们的思维的锻炼与能力的培养有了很大的提高和长足的进步。课程设计是一次很好的实践动手机会，通过实践，我们的知识得到了应用，真正实现了知识的学以致用，理论联系实践，我们会更加注重实践能力的锻炼，注重动手能力的培养。第六节 参考文献【1】 陈宁，王文宁 .单片机技术项目教程【M】.南京：东南大学出版社，2008【2】 蒋辉平、周国雄.基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例【M】.北京：机械工业出版社，2009【3】 薛峰.单片机原理及应用【M】.北京：北京理工大学出版社，2011