1、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
2、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 -3.2 90C51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
3、- 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
4、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
5、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
6、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
7、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） P3.2 0（外部中断0） P3.3 1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（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
8、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
9、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
10、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3.2 90C51基本
11、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=10F，R1=10K。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
12、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 =0x080x040x020x01; =00,09,04,00; ( i) ; (0
13、) (900); () ; (1) (04) 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03四个数字，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，2013.72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，2009.13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 =0x080x040x020x01; =00,09,04,00; ( i) ; (0) (900); () ; (1) (04) P2; P0; (2000);
