數(shù)碼管顯示電路設計_圖文

1、東北石油大學實習總結(jié)報告 實習類型 生產(chǎn)實習 實習單位 電子科學學院實習基地 實習起止時間 2011年7月4日至2010年7月23日指導教師 張勇 所在院（系） 電子科學學院 班 級 電信08-4班 學生姓名 白雪 學 號 080901140402 2011年 7月23日目 錄第1章 單片機系統(tǒng)硬件電路 11.1 實習目的 11.2 單片機型號及特性 11.3 單片機開發(fā)板 2第2章 單片機應用系統(tǒng)軟件 52.1 STC下載軟件 52.2 Keil軟件 52.3 外部電路驅(qū)動 6第3章 數(shù)碼管顯示電路設計 73.1 設計原理 73.2 實現(xiàn)方法 8第4章 實習總結(jié) 94.1 實習體會 94.2

2、 設計硬件體會 9參考文獻 10附錄1 實物圖 11附錄2 系統(tǒng)主要程序 12第1章 單片機系統(tǒng)硬件電路實習目的1、了解單片機最小系統(tǒng)；2、了解keilc軟件操作，程序下載及調(diào)試方法；3、掌握單片機外部電路使用；4、掌握鍵盤和數(shù)碼管顯示編程方法；5、應用單片機開發(fā)板進行實驗開發(fā)；單片機型號及特性1、AT89S51單片機功能及特點AT89S51是一個低功耗，帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存

3、儲單元，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案,AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。性能特點：(1一般為控制應用的8位單芯片(2工作電壓范圍：Vcc可為2.7V到6V， 全靜態(tài)工作：可從0Hz至16MHz(3芯片內(nèi)部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHZ）(4內(nèi)部程序存儲器ROM為4KB，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM為128B(5外部程序存儲器可擴充為64KB外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至64KB(632條外部雙向輸入輸出線(75個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，5個中斷源(82組獨立的16位定時器(91個全雙工串行通信端口(108751及8752芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能(1

4、1單芯片提供位邏輯運算指令(12低功耗的閑置和掉電模式(13三級程序存儲器保密鎖定2、STC89C52單片機功能及特點STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。它幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。性能特點：(1STC89C52單片機支持USB口或者是串口兩種下載程序方式，不用買燒寫器

5、，編程器等產(chǎn)品，可以方便地燒寫程序到單片機里(2USB供電系統(tǒng)，直接插接到電腦USB口即可提供電源，不需另接直流電源(3本實驗板采用40PIN鎖緊座安放單片機芯片，非常方便單片機芯片的取放(48位數(shù)碼管和8位LED發(fā)光二極管(5AT24C08外部EEPROM存儲芯片(IIC總線元件實驗(6片內(nèi)晶振及時鐘電路(7三個16 位 定時器/計數(shù)器(8全雙工串行口單片機開發(fā)板1、復位電路為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。復位電路分為片內(nèi)、片外兩部分，RST引腳為復位引腳，復位信號通過引腳RST加到單片機的內(nèi)部復位電路上。內(nèi)部復位電路在每個機器周期

6、S2P2對片外復位信號采樣一次，當RST引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期的高電平時，單片機就能完成一次復位。單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電路（2）積分型復位電路（3）比較器型復位電路（4）看門狗型復位電路單片機復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。自動復位電路：是利用電容充電來實現(xiàn)的，即上電瞬間RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。按鈕復位電路：當按下復位按鍵時，RST端產(chǎn)生高電平，使單片機復位。復位后，其片內(nèi)各寄存器狀態(tài)改變，片內(nèi)RAM內(nèi)容不變。圖1-12、晶振電路晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器

7、的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。但是運行速度快對存儲器的要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，所以，要選擇適當?shù)木д瘢w振蕩器頻率的范圍通常是1.2-12MHz。時鐘周期是單片機時鐘控制信號的基本時間單位，它是振蕩器輸出的時鐘脈沖頻率的倒數(shù)。如 f=6MHz，T=166.7ns電路中晶振為石英晶振振蕩器。由于石英晶振有很好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾能力，所以石英晶體振蕩器用來產(chǎn)生基準頻率，通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性圖1-23、鍵盤和中斷鍵盤掃描要分兩步：第

8、一步，識別有無鍵按下。首先把所有列線均置為0電平，然后檢查各行線電平是否都為高電平，如果不全為高電平，說明有按鍵按下，否則說明無鍵被按下。第二步，識別出哪個按鍵被按下。采用掃描法，在某一時刻只讓1條列線處于低電平，其余所有列線處于高電平。檢查各行線電平的變化，如果某行線為低電平，則可確定此行此列交叉點處的按鍵被按下。鍵盤矩陣：在單片機系統(tǒng)中鍵盤中按鈕數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，常常將按鈕排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鈕加以連接。鍵盤矩陣中無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。

9、列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線的電平也為高，這一點是識別矩陣式鍵盤按鍵是否按下的關鍵所在。圖1-3中斷原理：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向為處理外部或內(nèi)部事件的中斷服務程序中去，完成中斷服務程序后，CPU繼續(xù)原來被打斷的程序，此過程稱為中斷響應。中斷處理過程：中斷請求中斷響應中斷服務中斷返回中斷系統(tǒng)一般允許多個中斷源，當幾個中斷源同時向CPU請求中斷，要求為它服務的時候，這就存在CPU優(yōu)先響應哪一個中斷源請求的問題。通常根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請求源，即規(guī)定每一個中斷源有一個優(yōu)先級別。CPU總是先響應

10、優(yōu)先級別最高的中斷請求。4、其它電路液晶顯示器，或稱LCD（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面配合背部燈管構成畫面。特性：顯示特性單 5V 電源電壓，低功耗、長壽命、高可靠性；具有 64 個字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義 8 個 5×8 點陣字符或四個5×11點陣字符第2章 單片機應用系統(tǒng)軟件STC下載軟件1、連接硬件：將串口下載線一頭與計算機串口相連，另一頭與學習

11、板串口相連，注意此時不要給學習板上電。2、運行 STC 下載軟件：第一步：選擇單片機型號，與學習板單片機一致第二步：打開要下載的 HEX 文件 第三步：選擇串口和波特率。波特率請選用默認值 第四步：請選用默認值，特別是下次冷啟動選擇“與下載無關” 第五步：點擊下載按鈕最后給目標板上電，程序下載即可完成。Keil軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個

12、集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項： （1）仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 （2）仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統(tǒng)。 （3）仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統(tǒng)中使用。外部電路驅(qū)動1、串口8051單片機串行接口是一個可編程的全雙工串行通信接口。它可用作異步通信方式（UART），與串

13、行傳送信息的外部設備相連接，或用于通過標準異步通信協(xié)議進行全雙工的8051多機系統(tǒng)也能通過同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器來擴充I/O口。發(fā)送緩沖器只能寫入，不能讀出；接收緩沖器只能讀出，不能寫入。串行發(fā)送與接收的速率與移位時鐘同步。8051單片機用定時器T1作為串行通信的波特率發(fā)生器，T1溢出率經(jīng)2分頻后再經(jīng)16分頻后，作為串行發(fā)送或接收的移位脈沖。移位脈沖的速率即為波特率。串行通訊的特點是：數(shù)據(jù)位傳送，傳按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成；成本低但傳送速度慢。2、定時器定時器是通信協(xié)議正常運行的基本要素之一，主要用于各種定時和幀重傳的任務。通信協(xié)議在單片機系統(tǒng)上實現(xiàn)所使用的定

14、時器，定時精度要求不高，但數(shù)量要求比較大。由于硬件資源有限，不可能為每一個單獨任務分配一個硬件定時器，只能通過單個硬件定時器模擬多個軟件定時器的方法，來滿足協(xié)議中的定時應用需要。8051單片機內(nèi)部有2個16位定時/計數(shù)器T0和T1，它們都具有定時和事件計數(shù)的功能，可應用于定時控制、對外部事件的計數(shù)和脈寬測量等場合。定時/計數(shù)器T0和T1都是以加“1”的方式完成計數(shù)，特殊功能寄存器TMOD用于控制定時器/計數(shù)器的工作方式。TCON用于控制定時/計數(shù)器的啟動運行并記錄T0和T1的溢出標志等。通過對TH0、TL0和TH1、TL1的初始化編程，可以預置T0和T1的計數(shù)初值。通過對TMOD和TCON的初

15、始化編程，可以分別置入方式字和控制字，以指定其工作方式并控制T0和T1按規(guī)定的工作方式計數(shù)。3、中斷中斷是指計算機在執(zhí)行程序的過程中，當出現(xiàn)異常情況或特殊請求時，計算機停止現(xiàn)行程序的運行，轉(zhuǎn)向?qū)@些異常情況或特殊請求的處理，處理結(jié)束后再返回現(xiàn)行程序的間斷處，繼續(xù)執(zhí)行原程序。中斷系統(tǒng)包括中斷請求、中斷響應、中斷服務、中斷返回四部分。中斷方式完全消除了CPU在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大提高了CPU的工作效率。中斷方式的另一個應用領域是實時控制。第1章 數(shù)碼管顯示電路設計設計原理從TH和TL里的值開始向上計數(shù)直到溢出觸發(fā)中斷，在晶振12M單片機的情況下，時鐘周期為1MHz，執(zhí)行一次加計數(shù)用1us，這

16、樣，從0記到兩個寄存器的最大值65535就要用去65.536ms，這就是51單片機最大計數(shù)范圍。比如為了計出10ms的時間，那么就要更改TH和TL的值，使定時器不從0開始計，這個值，就是65536-10000=55536，即從55536開始向上計數(shù)到溢出剛好用去10ms。另外由于單片機寄存器是8位的，所以要把TH和TL組合起來用，TH放高8位，TL放低8位，于是有了TH0=(65536-10000/256; TL0=(65536-10000%256，再通過數(shù)碼管進行數(shù)字顯示。圖 3-1共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段

17、驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。實現(xiàn)方法 本設計基于數(shù)碼管顯示，采用STC8

18、9C52RC芯片作為核心，CPS3641BR數(shù)碼管顯示作為顯示設備，完成利用液晶顯示器顯示的基本功能。利用模塊化的方法設計了單片機主控制模塊和顯示模塊。軟件部分采用C語言編程，最終實現(xiàn)了功能。在編程過程中需要充分考慮到數(shù)碼管顯示原理和計數(shù)原理。數(shù)碼管顯示的原理是當某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符，計數(shù)的原理是從TH和TL里的值開始向上計數(shù)直到溢出觸發(fā)中斷。利用keil軟件對編好的程序進行運行驗證，再通過STC將程序下載到單片機內(nèi)，驗證程序。最終程序的功能將會在數(shù)碼管上顯示出來。第2章 實習總結(jié)實習體會為期20天的實習結(jié)束

19、了，通過實習我們不僅重溫了課本知識，也將所學與實踐有效的結(jié)合起來。首先我們利用一周的實踐焊接單片機板，曾經(jīng)焊接過收音機的板，所以為今日焊接打下了良好的基礎，雖然在焊接過程中也遇到過一些問題，但是在老師和同學的幫助下均很好的解決，充分體現(xiàn)了團隊精神。在焊接中我也明白做事一定要認真、細致，細節(jié)決定成敗，也許就因為一點點失誤導致電路板不能正常工作，甚至有危險。焊接好電路板后下載keil軟件，STC下載軟件進行下一步的應用。進行測試程序，試驗自己單片機焊接的是否正確、完整、運行正常，若正常則可繼續(xù)學習編程，使單片機的功能運用到實際中去。最初我們學習的是用匯編編寫程序，而現(xiàn)在我們要做的是學習用C語言來編

20、寫程序，因為現(xiàn)在的C語言編寫應用最為廣泛。通過編寫程序讓我明白課堂中的學習是遠遠不夠的，我們還需要自己再學習、實踐，不斷的探索和研究，不斷創(chuàng)新。不能只局限于自己所學的知識中，要各個方面都有涉獵，提高自己的綜合能力，這樣才能取得長遠發(fā)展。設計硬件體會 學習一種匯編語言并把它運用到實際中，并不是一件簡單的事，我們學習了就要能很好的運用，理論與實踐相結(jié)合。在設計程序過程中，遇到了很多困難，比如利用protel繪制電路圖，如何布局，選擇哪些器件等，焊接的電路板稍有不慎就會無法正常工作，同時，也發(fā)現(xiàn)有些基礎概念掌握的不牢固，比如管腳置0置1。系統(tǒng)擴展與外圍設備的配置水平應充分滿足應用系統(tǒng)的功能要求，通過

21、實踐明白，不是僅僅學習課本上的知識就可以，還要靈活運用，并且學會用理論指導實踐。實習的時間雖然不長，但是學會了很多，為以后的學習與運用打下了良好的基礎。參考文獻1 房小翠,王金鳳.單片機使用系統(tǒng)設計技術M. 北京：國防工業(yè)出版社,1999.2 劉紹斌利用單片機實現(xiàn)智能控制J石油化工自動化20003 張毅剛,彭喜元,彭 宇.單片機原理及應用. 北京：高等教育出版社,2003.124 劉守義等.單片機技術基礎M.西安電子科技大學出版社，2007.5 郭天祥.新概念51單片機C語言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.電6 李平等.單片機入門與開發(fā)M.機械工業(yè)出版社，20087 李鴻. 單片機原理及應用M. 湖南：湖南大學出版社，20048 何立民. 單片機高級教程M 第1版北京：北京航空航天大學出版社，20019 徐惠民、安德寧