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文檔簡介
1、<p> 微機原理課程設(shè)計說明書</p><p> 動態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù) </p><p> 院(系) 機械工程學院 </p><p> 專 業(yè) 機械電子工程 </p><p> 班 級 10機電工程班 </p><p> 2012
2、 年 12 月 21 日</p><p> 課 程 設(shè) 計 任 務 書</p><p> 設(shè)計題目: 動態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù) </p><p><b> 應完成的項目:</b></p><p> ?。?/p>
3、1)應用Proteus的ISIS模塊,選擇元器件畫出電路圖; </p><p> ?。?)應用Keil軟件,編寫相應的程序調(diào)試成功,并生成相應的hex文件; </p>
4、<p> ?。?)將形成的*.hex文件加載到電路的單片機屬性里,啟動仿真運行功能觀察仿真結(jié)果; </p><p> ?。?)啟動ARES,實現(xiàn)電路板的制作,并生成制板文件*.LYT ,預覽三維效果圖。
5、 </p><p><b> 參考資料以及說明:</b></p><p> (1)主編:姚超友 光電一體化強化訓練實訓教材--單片機篇 花都 華南理工大學廣州學院機械工程學院機械實驗中心出版 2012年9月
6、 </p><p> (2)主編:張齊 朱寧西 單片機應用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)--基于C51的Proteus仿真(第2版)北京 電子工業(yè)出版社 2009年1月 </p><p> ?。?)郭天祥編著 新概念51單片機—入門、提高
7、、開發(fā) 擴展全攻略 北京電子工業(yè)出版社 2010年10月 </p><p> ?。?)李全利 仲偉峰 編著 單片機原理及應用 北京 清華大學出版社 2006年1月 &
8、lt;/p><p> 本設(shè)計任務書于2012 年 12 月 10 日發(fā)出,應于2012 年 12 月21 日前完成,然后進行答辯。</p><p> 指導教師 王建春 簽發(fā) 2012 年 12 月 10 日</p><p><b> 課程設(shè)計評語:</b></p><p><b> 課程設(shè)計總評成績
9、:</b></p><p><b> 指導教師簽字:</b></p><p> 年 月 日</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要1</b></p><p><b>
10、 第一章 概述2</b></p><p> 第二章 電路設(shè)計3</p><p> 2.1總體方案設(shè)計3</p><p><b> 2.2基本原理3</b></p><p> 2.3硬件電路設(shè)計3</p><p> 2.4電路原理圖3</p><
11、p> 第三章軟件程序及調(diào)試結(jié)果7</p><p> 第四章 聯(lián)合仿真8</p><p> 第五章 電路板制作9</p><p> 第六章 設(shè)計總結(jié)10</p><p><b> 參考文獻11</b></p><p><b> 附件112</b>&
12、lt;/p><p><b> 附件213</b></p><p><b> 附件314</b></p><p><b> 附件415</b></p><p><b> 摘 要</b></p><p> 單片機是一種集成
13、電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應用。從上世紀80年代,由當時的4位、8位單片機,發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機。</p><p> 在信
14、息時代的今天,單片機技術(shù)應用越來越廣泛,其涉及各個行業(yè),也滲透到人們的日常生活當中。為了讓人們很直觀地了解相關(guān)設(shè)備的當前工作狀態(tài),很多時候需要將當前的時間、溫度、工作程序等狀態(tài)通過數(shù)碼管顯示出來。這就涉及到了數(shù)碼管的動態(tài)顯示技術(shù)。</p><p> 而在實際應用中,單片機的數(shù)碼管顯示一般都用動態(tài)顯示方式。正確、高效地應用數(shù)碼管動態(tài)顯示技術(shù)是這類設(shè)計成功與否的關(guān)鍵之一。</p><p>&
15、lt;b> 關(guān)鍵詞:</b></p><p> 信息時代;單片機;數(shù)碼管;動態(tài)顯示.</p><p><b> 概述</b></p><p> 1.所謂動態(tài)顯示掃描技術(shù)就是指:多位數(shù)碼管采用“并聯(lián)”動態(tài)接口,通過對各數(shù)碼管輪流循環(huán)點亮,實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示。</p><p> 2.這次設(shè)計是采用動
16、態(tài)掃描的方法顯示五位字符串“12345”和“HELLO”。</p><p> 3.AT89C51單片機引腳說明:</p><p><b> VCC:供電電壓。</b></p><p><b> GND:接地</b></p><p> P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8
17、TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時,被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時,P0 口作為原碼輸入口,當FIASH進行校驗時,P0輸出原碼,此時P0外部必須接上拉電阻。</p><p> P1口:P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉
18、為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時,P1口作為低八位地址接收</p><p> P2口:P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個TTL門電流,當P2口被寫“1”時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時,
19、P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時,它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時,P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p> 4.AT89C51是一種帶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位微機處理器,俗稱單片機。它可以提供一下標準功能:4K字節(jié)Flash閃速存儲器,128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/
20、O口線,兩個16位定時/計數(shù)器,一個5向量級中斷結(jié)構(gòu),一個全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時,AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作,但允許RAM,定時/計數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式可以保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復位。</p><p><b> 電路設(shè)計 </b
21、></p><p><b> 2.1總體方案設(shè)計</b></p><p> 針對本課程設(shè)計任務,進行分析得到:多位數(shù)碼管采用“并聯(lián)”動態(tài)接口,通過對各數(shù)碼管輪流循環(huán)點亮,實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示。</p><p> 圖2.1 動態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù)總體設(shè)計框圖</p><p><b> 2.2基本原理</
22、b></p><p> 動態(tài)顯示方式是將所有的數(shù)碼管的8段按照同名端連在一起,另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路。位選通由其各自獨立的I/O線控制,顯示數(shù)碼同時傳到每個數(shù)碼管,但每個瞬時由每個位選通信號選通一個數(shù)碼管。由于每個的顯示時間較短,只能根據(jù)人的視覺停留效應觀察。</p><p><b> 2.3硬件電路設(shè)計</b></p>
23、<p> 1)把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0/AD0-P0.7/AD7用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的a-h(huán)端口上. </p><p> 2)把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0/A8-P2.7/A15用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1-S8端口上; </p><p> 3)把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中
24、的P1.7端口用導線連接到“獨立式鍵盤”區(qū)域中的SP1端口上;</p><p><b> 2.4電路原理圖</b></p><p> 根據(jù)其基本原理,選取合適的元器件,繪制的電路原理圖如下:兩個共陰極數(shù)碼管的引腳abcdefg dp兩兩相連,因為這樣才能同時顯示五個字形,這樣做相當于把兩個數(shù)碼管合二為一。左1234位和右1234位有P2口控制,P1.7按鈕必須有串
25、聯(lián)在回路中,這樣就可以給單片機一個電信號,當按鈕按下,給個高電平,當按鈕不按下,給個低電平。</p><p> 圖2.4 電路原理圖</p><p> 再花這圖時必須得選中數(shù)碼管類型,如果選的的共陽數(shù)碼管,是不會顯示字形的,同時P0口必須有上拉電阻。</p><p> 2.5單片機AT89C51的最小系統(tǒng)</p><p> 單片機AT
26、89C51最小系統(tǒng)至少有晶振電路,復位電路等組成:</p><p> 圖2.5AT89C51單片機最小系統(tǒng)電路圖</p><p> 該上電復位電路由電容C1和電阻R2組成,它利用電容充電來實現(xiàn)復位。在電源接通瞬間,RST引腳上的電位是高電平(VCC),電源接通后對電容進行快速充電,隨著充電的進行,RST引腳上的電位也會逐漸下降為低電平。只要保證RST引腳上高電平出現(xiàn)的時間大于兩個機器周
27、期,便可以實現(xiàn)正常復位。</p><p> 該晶振電路由晶振X1、電容C2和C3組成,在單片機XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩(wěn)頻電容,可以與單片機片內(nèi)的電路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器,他的晶振頻率為12Hz.</p><p> 2.6 4位一體數(shù)碼管</p><p> 由于要顯示五個數(shù),可以通過如圖2.6的設(shè)計可以實現(xiàn)兩個數(shù)碼管相連,其中P0.
28、0到P0.7要上拉電阻,因為P0這時用做通用I/O,故用8個相同的電阻一千歐連起來:</p><p> 圖2.6 兩個數(shù)碼管并聯(lián)電路</p><p> 當然也可以用排阻代替,排阻的功能是驅(qū)動電流,增加電流。</p><p> 第三章軟件程序及調(diào)試結(jié)果</p><p> 3.1根據(jù)程序圖寫出程序(見附件1),首先判斷按鈕P1.7是否按下
29、,在分別顯示不同的字形,其中P0口是控制數(shù)碼管顯示字形的輸入口,tablel是查HELLO的表,table2是查12345的表.P2口是位控制口。</p><p> 3.2編寫完程序后,編譯沒有錯誤和警告后,進行對參數(shù)的設(shè)計,打開“Target Options”,然后點擊Device,選擇AT89C51,點擊Target,修改晶振為12,點擊Output,在“Create HEX File”前面打勾,完成修改后
30、再編譯一次,然后打開“Start/Stop Debug Session”進行調(diào)試,調(diào)試結(jié)果如下圖:</p><p><b> 第四章 聯(lián)合仿真</b></p><p> 打開Proteus的ISIS電路原理圖,使用軟件Keil編寫程序并生成*.hex文件后,雙擊AT89C51單片機,把生成的*.hex加到載電路的單片機屬性里,然后點擊左下角的開始按鍵進行仿真,仿真
31、后得到附件2的圖,其中左圖是沒有按下按鈕的,右圖有按按鈕。</p><p><b> 電路板制作</b></p><p> 5.1、PCB板制作</p><p> 在Proteus的ISIS電路原理圖的模塊下,打開ARES,發(fā)現(xiàn)按鍵沒有封裝,然后自己畫按鍵的封裝,放置焊盤和圖形框體,如圖5.1所示,畫完封裝后需要創(chuàng)建封裝,打開“庫--創(chuàng)建
32、封裝”,完成后還需要編譯到庫,打開“庫--編譯到庫”,完成后在ISIS原理圖中添加封裝;</p><p> 所有的封裝完成后,重新在ISIS中導出ARES,把所有封裝拉出來,進行手動適當?shù)恼{(diào)整;完成后再畫外邊框,選擇“Board Edge”線型;</p><p> 完成后進行手動布線,點擊“自動布線”按鍵,PCB板的制作就完成了。</p><p><b&g
33、t; 見圖于附件3。</b></p><p> 圖5.1 按鍵封裝圖</p><p><b> 5.2、3D效果圖</b></p><p> PCB板完成后,然后點擊“輸出--3D預覽”,完成3D效果圖。</p><p><b> 見圖于附件4</b></p>&
34、lt;p><b> 設(shè)計總結(jié)</b></p><p> 這次課程設(shè)計我的收獲:將理論教學與實踐相結(jié)合,使我對于單片機的實際應用有了較深刻的認識;同時對單片機應用系統(tǒng)設(shè)計的各種方法有所了解。通過分工合作,培養(yǎng)我跟隊友之間的合作精神,在這過程中我熟悉電子系統(tǒng)設(shè)計的全過程,提高學我對設(shè)計課題的分析能力、編程能力及解決實際問題的綜合能力。通過實踐,增強了下階段的學習信心,為畢業(yè)設(shè)計奠定了基
35、礎(chǔ)。我負責的是電路圖繪制部分,雖然一開始什么都還不是很懂,通過一兩天的自學Proteus軟件,我掌握了繪制的方法,最后通過自己的努力把電路圖給畫出來了。在此過程當中,我也遇到了很多問題,比如在找元器件時,不懂元器件的英文單詞,找不到,最后經(jīng)過查找單詞把它給找到,還有,有些元器件沒有封裝,我就想我如果做不出來,后面的同學也不好做,然后我又去了解怎么給沒有封裝的元器件添加封裝,最后通過上網(wǎng)查閱資料和同學的討論幫助完成繪制。課程設(shè)計工程中,思
36、路很重要,在設(shè)計前要有明確的設(shè)計思路,同時要有耐心,不能操之過急,要有持之以恒的態(tài)度。也不能因為受到一點挫折或做不出來就放棄。本次課程設(shè)計我學到了很多新知識,同時也加深了對中級工訓練單片機的了解。為了查找相關(guān)的技術(shù)資料,我每天上網(wǎng),</p><p> 通過這次課程設(shè)計,我懂得了在以后的生活學習中都要腳踏實地,一步一個腳印,不能輕易放棄。我們課程上的知識是遠遠不夠的,還要培養(yǎng)自己的自學能力和查找資料的能力,最后,
37、我希望要是能夠做個實物出來就更好了。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> ?。?)主編:姚超友 光電一體化強化訓練實訓教材--單片機篇 花都 華南理工大學廣州學院機械工程學院機械實驗中心出版 2012 </p>
38、;<p> ?。?)主編:張齊 朱寧西 單片機應用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)--基于C51的Proteus仿真(第2版)北京 電子工業(yè)出版社 2009月 </p><p> (3)郭天祥編著 新概念51單片機—入門、提高、開發(fā) 擴展全攻略 北京 電子工業(yè)出版社 2010
39、 </p><p> ?。?)李全利 仲偉峰 編著 單片機原理及應用 北京 清華大學出版社 2006年</p><p> ?。?)譚浩強 C程序設(shè)計 北京 清華大學出版社 1991年</p><p> ?。?)何立民 單片機高級教程 北京 航空航天大學出版社
40、 2000</p><p> ?。?)李朝青 單片機原理與接口技術(shù) 北京 航空航天大學出版社 1999</p><p> (8)張毅剛 新編MCS-51系列單片機應用設(shè)計 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)設(shè)計大學出版社 2003</p><p> ?。?)求是科技 8051系列單片機C程序設(shè)計 北京 人民郵電出版社 2006</p><p> ?。?0)
41、求實科技 單片機典型模型設(shè)計實例導航 北京 人民郵電出版社 2004</p><p><b> 附件1 </b></p><p><b> C語言程序:</b></p><p> #include <AT89X51.H> </p><p> unsigned char code
42、table1[]={0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d}; </p><p> unsigned char code table2[]={0x76,0x79,0x38,0x38,0x3f}; </p><p> unsigned char i; </p><p> unsigned char a,b; /* char
43、為1個字節(jié)儲存空間*/</p><p> unsigned char temp; </p><p> void main(void) </p><p><b> { </b></p><p><b> while(1) </b></p><p><b>
44、{ </b></p><p> temp=0xfe; </p><p> for(i=0;i<5;i++) </p><p><b> { </b></p><p> if(P1_7==0) </p><p><b>
45、; { </b></p><p> P0=table1[i]; </p><p><b> } </b></p><p><b> else </b></p><p><b> { </b></p><p> P0=table2[
46、i]; </p><p><b> } </b></p><p><b> P2=temp; </b></p><p> a=temp<<(1); </p><p> b=temp>>(7);
47、 </p><p> temp=a|b; </p><p> for(a=4;a>0;a--)</p><p> for(b=248;b>0;b--){} </p><p><b> P2=0xff;</b></p><p><b>
48、} </b></p><p><b> } </b></p><p><b> }</b></p><p><b> 附件2 </b></p><p> Protues仿真圖</p><p><b> 附件3 </b
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