《Proteus仿真平臺(tái)單片機(jī)項(xiàng)目式教程》課件 （李任青）項(xiàng)目3 搶答器

單片機(jī)技術(shù)主講：XXX《Proteus平臺(tái)單片機(jī)項(xiàng)目式教程》七、靜態(tài)數(shù)碼顯示課程引入

1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點(diǎn)）3實(shí)物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課，我們基于單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)完成了汽車雙閃燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它是單片機(jī)控制發(fā)光二極管的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例。但是生活中，我們經(jīng)常用發(fā)光二極管來構(gòu)成數(shù)碼管的方式來顯示基本信息。這節(jié)課，我們將講述：怎么樣利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制一位數(shù)碼管顯示字符或數(shù)據(jù)？請(qǐng)大家一起來體驗(yàn)它的應(yīng)用設(shè)計(jì)過程。一、課程引入第二步：?jiǎn)l(fā)式引入新的問題：在生活中，數(shù)碼管的顯示方式分為：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。(一動(dòng)一靜之間，彰顯科技之美！)你知道什么叫靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示嗎？（互動(dòng)提問）第三步：提出這節(jié)課中心問題：

怎樣通過單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示數(shù)字“0-9”或字符“a-f”中任意一個(gè)？

應(yīng)用提示：生活中各個(gè)門店的的廣告牌、顯示屏的原理基本上都是采用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)顯示方式。答案是:靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示區(qū)別在于它的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，說白了就是單片機(jī)給數(shù)據(jù)的方式，而不是顯示字符靜止或流動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示后面專題再講，大家先網(wǎng)上自學(xué)一下。二、應(yīng)用效果仿真展示打開Proteus仿真軟件展示仿真效果（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）

提問：數(shù)碼管能顯示字符嗎，想想用它能顯示哪些字符?三、基本原理（重點(diǎn)）

1、數(shù)碼管簡(jiǎn)介數(shù)碼管一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，分共陰、共陽兩種。共陰極數(shù)碼管：8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)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(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流。三、基本原理（重點(diǎn)）

2、靜態(tài)數(shù)碼顯示的工作原理數(shù)碼管的工作原理：是通過單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，點(diǎn)亮不同的段碼從而形成字符顯示出我們要的數(shù)字或字符。靜態(tài)顯示原理：當(dāng)數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)字段分別與一個(gè)8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式的特點(diǎn)：較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。

三、基本原理（重點(diǎn)）

3、數(shù)碼管顯示的編碼原理要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。

P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0顯示字符編碼數(shù)據(jù)D7D6D5D4D3D2D1D0dpgfedcba00111111“0”3FH00000110“1”06H01011011“2”5BH01001111“3”4FH01100110“4”66H01101101“5”6DH01111101“6”7DH00000111“7”07H01111111“8”7FH01101111“9”6FH01110111A77H01111100B7CH111111“0”00111111“0”3FH三、基本原理（重點(diǎn)）

4、任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計(jì)采用AT89c51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制核心，利用單片機(jī)P0口直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)共陰的數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)顯示數(shù)據(jù)“5”。（1）硬件電路設(shè)計(jì)共陰數(shù)碼管的公共端通過限流電阻接地，筆段端通過單片機(jī)P0口直接驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)是無法提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流的。

為了節(jié)省硬件，直接采用上拉電阻進(jìn)行簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)配置，達(dá)到提供驅(qū)動(dòng)電流的目的，提高數(shù)碼管的顯示亮度。

三、基本原理（重點(diǎn)）

5、軟件程序

BUF1

EQU30H ORG

0000H LJMP

START ORG

0030HSTART: MOV

BUF1,#05HNEXT:MOV

A,BUF1 MOV

DPTR,#TABLE MOVC

A,@A+DPTR MOV

P0,A LCALL

DELY10MS LJMP

STARTDELY10MS:MOV

R6,#20D1: MOV

R7,#248 DJNZ

R7,$ DJNZ

R6,D1 RETTABLE: DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;0，1，2，3，4，5 DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;6，7，8，9，A，B DB58H,5EH,79H,71H,40H,00H;C，D，E，F(xiàn)，- END提問：請(qǐng)大家討論一下，怎樣編寫程序?qū)崿F(xiàn)一位數(shù)碼管交替顯示“6”、“A”？四、實(shí)物效果展示五、思考題與課外拓展1、思考題：編寫程序?qū)崿F(xiàn)一位數(shù)碼管交替顯示“6”“A”。2、課外拓展：

請(qǐng)基于以上原理設(shè)計(jì)程序，在Proteus軟件仿真平臺(tái)分別實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）請(qǐng)利用單片機(jī)四組I/O口分別驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管顯示“good”、“1000”。

（2）請(qǐng)利用驅(qū)動(dòng)芯片組成并口靜態(tài)數(shù)碼顯示電路，顯示“012345”等,提示可采用74LS373等數(shù)據(jù)鎖存器。

（3）請(qǐng)利用驅(qū)動(dòng)芯片組成串口靜態(tài)數(shù)碼顯示電路，顯示“HELLO”等字符,提示可采用74LS164等串行移位寄存器。

課外（自學(xué)）：交替顯示“6”“A”課外（自學(xué)）：顯示“HELLO”ThankYou!單片機(jī)技術(shù)主講：XXX《Proteus平臺(tái)單片機(jī)項(xiàng)目式教程》西安電子科技大學(xué)出版社江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院八、0—9隨機(jī)抽號(hào)器的設(shè)計(jì)

課程引入1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點(diǎn)）3實(shí)物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課，我們基于單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)完成了數(shù)碼管的字符顯示功能，它是單片機(jī)控制數(shù)碼顯示的靜態(tài)顯示實(shí)例，后面我們也會(huì)接著講動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示的編程方式。這節(jié)課將在上節(jié)課靜態(tài)顯示的基礎(chǔ)上鞏固加深，做一個(gè)數(shù)碼跑動(dòng)的鍵控效果，讓數(shù)碼管“動(dòng)”起來。一、課程引入第二步：?jiǎn)l(fā)式引入新的問題：生活中，我們經(jīng)常用到隨機(jī)抽號(hào)器，例如考試的隨機(jī)抽題、各種隨機(jī)形式的抽簽等等。以最簡(jiǎn)單的0-9隨機(jī)抽號(hào)器的設(shè)計(jì)為例。那么請(qǐng)大家一起討論一下，我們需要從那幾個(gè)方面考慮？請(qǐng)積極發(fā)言：第三步：提出這節(jié)課中心問題：針對(duì)上述四個(gè)關(guān)鍵問題請(qǐng)給出最佳的設(shè)計(jì)、處理思路？

（1）數(shù)碼管的顯示，需要能夠從0到9快速跑起來。（2）按鍵控制停止，按下鍵就停在某一隨機(jī)數(shù)字上。（3）如何保證0-9的數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性？（4）怎樣恢復(fù)到下一次的抽號(hào)？二、應(yīng)用效果仿真展示仿真平臺(tái)應(yīng)用效果展示（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）1、設(shè)計(jì)方法（4）怎樣恢復(fù)到下一次的抽號(hào)？對(duì)策思路：最佳的人性化方案是，再按一下同一個(gè)鍵，即可立刻自動(dòng)復(fù)位到隨機(jī)抽號(hào)功能?？梢酝ㄟ^開關(guān)按鍵的電平檢測(cè)細(xì)分狀態(tài)編程實(shí)現(xiàn)。（1）數(shù)碼管的顯示，需要能夠從0到9快速跑起來。對(duì)策思路：要用一個(gè)計(jì)數(shù)變量，編程做加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)0到9的循環(huán)數(shù)，之后譯碼顯示。任務(wù)分析（2）按鍵控制它的停止，按下鍵就停在某一隨機(jī)數(shù)字上。對(duì)策思路：要做一個(gè)按鍵檢測(cè)，檢測(cè)到就鎖存正顯示的數(shù)據(jù)不動(dòng)，并且要始終嵌套在主程序中一直執(zhí)行按鍵掃描。（3）如何保證0-9的數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性？對(duì)策思路：要保證公平性和隨機(jī)性，加法循環(huán)計(jì)數(shù)速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過按鍵的操作速度，可以采用1秒鐘，循環(huán)計(jì)數(shù)1000-10000次。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）硬件電路設(shè)計(jì)采用AT89c51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制核心，利用單片機(jī)P0口直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)共陰的數(shù)碼管，按鍵狀態(tài)通過P3.7口輸入，不按為高電平，按下為低電平。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）

（2）.軟件程序編寫

Count EQU30H SP1 BITP3.7 ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART: MOV

Count,#00H MOV

DPTR,#TABLELOOP: MOV A,Count ADD A,#1 DA A ANL

A,#0FH MOV

Count,A MOVC

A,@A+DPTR MOV

P0,Asweep:JB

SP1,LOOP;等于1跳轉(zhuǎn)。LCALL

DELY10MS JB

SP1,LOOPwt:

JNBSP1,wt;檢測(cè)按鍵釋放1；JNB等于0就跳轉(zhuǎn)。

;LJMP$wIt:

JBSP1,wIt

;檢測(cè)是否再次按鍵復(fù)位0,沒有就等待wt2:

JNBSP1,wt2

;按鍵了準(zhǔn)備復(fù)位,等待釋放后復(fù)位。

LJMPSTARTDELY10MS:

MOVR6,#20D1: MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D1 RETTABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;0,1,2,3,4,5

DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;6,7,8,9,A,B

DB58H,5EH,79H,71H,40H,00H;C,D,E,F,- END

思考：請(qǐng)大家討論一下，怎樣編寫程序?qū)崿F(xiàn)兩位數(shù)碼顯示的隨機(jī)抽號(hào)功能？四、實(shí)驗(yàn)箱演示實(shí)物運(yùn)行效果：五、思考題與課外拓展1、思考題：怎樣編寫程序?qū)崿F(xiàn)兩位數(shù)碼顯示的隨機(jī)抽號(hào)功能？2、課外拓展：請(qǐng)基于以上原理設(shè)計(jì)程序，在Proteus軟件仿真平臺(tái)分別實(shí)現(xiàn)以下功能。（1）請(qǐng)編程實(shí)現(xiàn)一位數(shù)碼管的0-9隨機(jī)抽簽排序功能，隨機(jī)抽出0-9的數(shù)字各一，保證穩(wěn)定性，防止誤操作。（難點(diǎn)提示：可以通過“兩鍵互鎖,一鍵恢復(fù)”的方式防止誤操作。）（2）請(qǐng)編程實(shí)現(xiàn)1-4位數(shù)碼管隨機(jī)抽號(hào)功能，添加一個(gè)按鍵，用于選擇數(shù)碼管的位數(shù)的模式切換。（3）請(qǐng)編程實(shí)現(xiàn)1-4位數(shù)碼管隨機(jī)抽簽排序功能，添加一個(gè)按鍵選擇數(shù)碼管的位數(shù)模式切換。ThankYou!單片機(jī)技術(shù)主講：XXX《Proteus平臺(tái)單片機(jī)項(xiàng)目式教程》西安電子科技大學(xué)出版社江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院項(xiàng)目3搶答器的設(shè)計(jì)

課程引入1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點(diǎn)）3實(shí)物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課，我們基于單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)完成了0-9隨機(jī)抽號(hào)器的設(shè)計(jì)。一、課程引入今天我們將在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器。這是對(duì)數(shù)碼顯示技術(shù)及按鍵檢測(cè)處理方法的一次綜合型設(shè)計(jì)，目的是訓(xùn)練大家的應(yīng)用編程能力，幫助理解前面的知識(shí)點(diǎn)，形成實(shí)際的編程應(yīng)用能力。下一節(jié)課我們將轉(zhuǎn)入下一個(gè)項(xiàng)目：交通燈的設(shè)計(jì)一、課程引入第二步：?jiǎn)l(fā)式引入新的問題：常見的搶答器有哪些功能？請(qǐng)大家回想數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中搶答器，它主要由哪幾部分構(gòu)成？以8路搶答器的設(shè)計(jì)為例。請(qǐng)大家一起討論一下，我們需要從那幾個(gè)方面考慮？第三步：提出這節(jié)課中心問題：針對(duì)上述四個(gè)關(guān)鍵問題請(qǐng)給出最佳的設(shè)計(jì)、處理思路？

（1）數(shù)碼管的顯示、驅(qū)動(dòng)方式。（2）按鍵檢測(cè)與處理。（3）如何保證搶答器的公平性？（4）怎樣恢復(fù)到下一次的搶答？二、應(yīng)用效果仿真展示仿真平臺(tái)應(yīng)用效果展示（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）1、設(shè)計(jì)方法（4）怎樣恢復(fù)到下一次的搶答？對(duì)策思路：設(shè)置主持人鍵，主持人按復(fù)位鍵手動(dòng)恢復(fù)下一次搶答。分正常搶答完成、提前搶答和搶答超時(shí)三種情況下的復(fù)位。（1）數(shù)碼管的顯示、驅(qū)動(dòng)方式。對(duì)策思路：數(shù)碼管顯示位數(shù)不多，可以采用靜態(tài)顯示，共陰數(shù)碼管采用上拉電阻驅(qū)動(dòng)即可。任務(wù)分析（2）按鍵檢測(cè)與處理。對(duì)策思路：采用獨(dú)立式按鍵，檢測(cè)按鍵輸入的電平變化，對(duì)按鍵掃描需要考慮到按鍵抖動(dòng)的干擾，需要消抖處理。（3）如何保證搶答器的公平性？對(duì)策思路：利用開機(jī)自檢、測(cè)試保證設(shè)備公平性；掃描的按鍵速度us級(jí)保證按鍵動(dòng)作捕獲公平；設(shè)置搶答鎖定，設(shè)置主持鍵允許搶答、提前搶答違規(guī)處理保證過程公平。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）2、相關(guān)知識(shí)（1）按鍵去抖動(dòng)

接觸式按鍵，是有機(jī)械觸點(diǎn)的彈性開關(guān)。按鍵按下，開關(guān)閉合；按鍵釋放，開關(guān)斷開。實(shí)現(xiàn)電氣上邏輯關(guān)系的輸出，提供標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平。理想波形按鍵機(jī)械抖動(dòng)波形一般有硬件消抖和軟件消抖兩種方法。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）硬件消抖:RC濾波去抖動(dòng)脈沖計(jì)數(shù)就是合理設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)值，通過計(jì)數(shù)來確認(rèn)按鍵動(dòng)作，避免重復(fù)響應(yīng)。延時(shí)消抖是根據(jù)按鍵抖動(dòng)出現(xiàn)的特性，利用10ms左右的延時(shí)，規(guī)避抖動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間段，達(dá)到軟件消抖的目的。軟件消抖：脈沖計(jì)算、延時(shí)響應(yīng)消抖。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）（2）數(shù)碼管顯示字符編碼數(shù)據(jù)：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)筆段端I/O口輸出的編碼數(shù)據(jù)。共陰數(shù)碼管顯示字符“0”，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)D7~D0為：3FH。數(shù)碼顯示方式：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。

這里采用靜態(tài)顯示：通過驅(qū)動(dòng)器或鎖存器直接控制數(shù)碼管的顯示，單片機(jī)端口直接驅(qū)動(dòng)一位數(shù)碼管。靜態(tài)顯示，耗占用CPU時(shí)間少。一般只適合于數(shù)碼管顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。數(shù)碼管編碼數(shù)據(jù)三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）（3）驅(qū)動(dòng)接口電路設(shè)計(jì)數(shù)碼管、LED、點(diǎn)陣等發(fā)光部件常需要用數(shù)據(jù)鎖存器74273、緩沖器74245、反相器7406、達(dá)林頓管UL2003等來做驅(qū)動(dòng)。搶答器中的蜂鳴器、揚(yáng)聲器常需要三極管作驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)。常見的三極管接口電路三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）需