基于单片机的LED设计.docx
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基于单片机的LED设计
基于单片机LED显示课程设计
一、设计目的
通过设计一个单片机系统〔具有单片机最小系统、4个独立式按键及8个发光二级管、6个数码管和一个蜂鸣器〕，掌握Protel设计单片机应用系统硬件线路图的方法和Proteus仿真软件的使用，掌握使用KeilC51开发单片机应用系统控制程序的根本步骤和方法。
任务涉及C51程序语言、MCS-51单片机I/O口应用及人机接口应用等知识，加强学生的理论知识。
二、设计任务
设计一个单片机系统〔包括单片机最小系统、4个独立式按键及8个发光二极管、6个数码管和一个蜂鸣器〕，能用Protel绘出其原理图，并进展Proteus仿真，完成单片机综合开发板的键盘、显示等程序的编写、编译和调试。
三、设计步骤
〔1〕设计一个单片机系统〔包括单片机最小系统、4个独立式按键及8个发光二极管、8个数码管和一个蜂鸣器〕，能用Protel绘出其原理图，并进展Proteus仿真；
〔2〕借助单片机实验箱对键盘、显示等程序进展编辑、编译和下载调试
〔4〕教师检查；
〔5〕撰写设计报告，内容包括：
单片机系统的硬件线路图、单片机系统中键盘、显示等程序及运行结果、收获与心得体会等。
四、设计要求
〔1〕电路原理图绘制正确；
〔2〕掌握Proteus仿真软件的使用；
〔3〕完成键盘、显示等程序的编写与调试。
一、设计概述
描述设计作品的主要功能及参数。
利用61板和LED键盘模组，编写程序让按键控制键盘模组的6位LED数码管的显示。
给1×8键盘定义一个数字，当每按下一次按键时，将数码管上原有的显示内容左移一位，然后将按键代表的数字显示在最右边的数码管上。
1×8键盘各个键对应的数字如表
按键名称
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
显示数字
1
2
3
4
5
6
7
8
开机后〔程序运行后〕，6为数码管全部显示0，当按键按下时，数码管上显示的数字左移一位，该键对应的数字显示到最后的数码管上。
显示的数字与键码对应关系：
显示数字
1
2
3
4
5
6
7
8
键码〔IOA0-IOA7〕
0x80
0x40
0x20
0x10
0x08
0x04
0x02
0x01
二、系统总体设计
对课题系统的软硬件进展大概介绍，以文字加框图和流程图的形式。
2.1硬件连接
61板和LED键盘模组的硬件连接：
IOA7---IOA0连接8个按键的COL1~COL8,IOA8连接键盘的ROW；IOB15~IOB8连接8个LED的a~g、dp,用排线分别连接IOB与SEG接口，注意这里的连接顺序是IOB8引脚连接SEG接口的a,IOB15引脚连接SEG接口的dp；IOB0~IOB5连接DIG接口的DIG1~DIG5。
SPCE061A
键盘模块
SPCE061A
SPCE061A
LED模块
IOA0
COL1
IOB0
DIG1
IOB8
a
IOA1
COL2
IOB1
DIG2
IOB9
b
IOA2
COL3
IOB2
DIG3
IOB10
c
IOA3
COL4
IOB3
DIG4
IOB11
d
IOA4
COL5
IOB4
DIG5
IOB12
e
IOA5
COL6
IOB5
IOB13
f
IOA6
COL7
IOB6
IOB14
g
IOA7
COL8
IOB7
IOB15
dp
IOA8
ROW
图1
2.2程序设计
主要包含以下几个文件：
1.主程序文件
2.键盘处理程序文件
3.数码管显示程序文件
4.中断处理程序文件，实现IRQ4的1kHz中断调用数码管显示函数和IRQ6中断调用按键扫描函数。
三、系统电路设计
电路设计描述
例如：
系统总体电路如图？
和图？
所示，本课题电路包括：
系统电源电路、单片机最小系统电路、程序下载电路、音频输入输出电路、单片机IO端口引出电路、1×8或者4×4键盘电路，发光二极管驱动电路，数码管显示驱动电路，系统各电路具体介绍如下
3.1系统电源电路
电源模块为系统板上其它模块提供＋5V电源，电源输入有两种方式，一种为交直流电源从电源插座输入，输入的电压要求，直流输入应大于7.5V，交流输入应大于5V，通过7805三端稳压器得到5V的直流电源供应系统其它模块工作，另一种为从USB接口获取＋5V电源，只要用相应配套的USB线从电脑主机获取＋5V直流电源，在电源模块中加有保护电路，即电路中有短路，不会对7805三端稳压器及电脑主机电源有损害！
其电路原理图如图3.4所示：
3.2LED显示原理：
静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。
动态显示需要CPU时刻对显示器件进展数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。
这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间
根本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图1.1排列而成的。
可实现0～9的显示LED数码管是由发光二级管显示字段组成的显示器，有8段和“米〞字段之分，这种显示器有共阳级和共阴极两种。
所谓共阳方式〔如图1.2〕是指笔画显示器各段发光管的阳极〔即P区〕是公共的，而阴极互相隔离。
所谓共阴方式〔如图1.3〕是笔画显示器各段发光管的阴极〔即N区〕是公共的，而阳极是互相隔离的。
3.3复位电路
在单片机系统里，单片机需要复位电路，复位电路可以采用R－C复位电路，也可以采用复位芯片实现的复位电路，R－C复位电路具有经济性，但可靠性不高，用复位芯片实现的复位电路具有很高的可靠性，因此为了保证复位电路的可靠性，该系统采用复位芯片实现的复位电路，复位电路如下图。
3.4静态数码显示模块
在该模块中，每一路端口对应着一个具体的数码管，
具体的电路原理图如图：
3.5程序下载模块
该模块完成源程序代码下载到AT89S51或者是AT89S52芯片中，它需要和微机上的ISP下载器软件配合使用来完成这样的功能。
具体的电路原理图如图：
四、系统程序设计
系统程序设计描述
主程序流程图：
初始化系统，进入扫键循环，调用键盘程序区键值，根据键值进入相关的程序：
原来显示的数字左移一位，在把数字键代表的数字显示在最右边的数码管上。
4.1键操作
键值程序流程图：
和以前实验使用1×8键盘程序一样，键盘程序时利用延时的方法进展消抖处理的：
先读取IOA口键值保存的存放器，判断读回值是否为零，为零那么表示没有键按下，返回零；非零那么延时大约30ms后再次读取IOA口键值，比拟两次读取的键值是否一样，如果一样那么放回键值；否那么返回零。
键盘程序流程图如下图：
4.2源程序
MOVTMOD,#00H
MOVTH0,#0F0H
MOVTLO,#0CH
SETBTR0
SETBETO
SETBEA
AJMP$
SETMM:
cLRET0
CLRTR0
LCALLDL1S
P3.7,CLOSEDISMOVR2,#06HSETBET1
SETBTR1
SET2:
JNBP3.7,SET1
SETB00H
SET4:
P3.7,SET3
LCALLDL05S
JNBP3.7,SETHH
MOVR0,#77H
LCALLADD1
MOVA,R3
CLRC
CJNEA,#60H,HHH
HHH:
JCSET4
LCALLCLR0
CLRC
AJMPSET4
CLOSEDIS:
SETBET0
SETBTR0
CLOSE:
P3.7,CLOSE
LCALLDISPLAY
P3.7,CLOSE
WAITH:
JNBP3.7,WAITH
LJMPSTART1
SETHH:
CLR00H
SETHH1:
JNBP3.7,SET5
SETB01H
SET6:
P3.7,SET7
LCALLDL05S
JNBP3.7,SETOUT
MOVR0,#79H
LCALLADD1
MOVA,R3
CLRC
CJNEA,#24H,HOUU
HOUU:
JCSET6
LCALLCLR0
AJMPSET6
SETOUT:
JNBP3.7,SETOUT1
LCALLDISPLAY
JNBP3.7,SETOUT
CLR01H
CLR00H
CLR02H
CLRTR1
CLRET1
SETBTR0
SETBET0
LJMPSTART1
SET1:
LCALLDISPLAY
AJMPSET2
SET3:
LCALLDISPLAY
AJMPSET4
SET5:
LCALLDISPLAY
AJMPSETHH1
SET7:
LCALLDISPLAY
AJMPSET6
SETOUT1:
LCALLDISPLAY
AJMPSETOUT
延时程序：
1MS延时程序，LED显示程序用
DL1MS:
MOVR6,#14H
DL1:
MOVR7,#19H
DL2:
DJNZR7,DL2
DJNZR6,DL1
RET
;;20MS延时程序，采用调用显示子程序以改善LED的显示闪烁现象
DS20MS:
ACALLDISPLAY
ACALLDISPLAY
ACALLDISPLAY
RET
五、系统调试
调试中遇到的问题及解决的方法：
1.问题:
对凌阳SPCE061A单片机汇编语言不熟悉.程序编写困难.
解决:
通过光盘和中相关资料的学习.终于设计出
2.问题:
数码管各脚和接口不知道如何连接
解决:
认真学习实验指导书和61板的说明书，弄清电路。
六、总结
在这个课体设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：
C语言、模拟和数字电路知识等。
虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。
最后，在实习之前，我们要对所用单片机的内部构造有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改良是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在实习过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。
但是从中学到的知识会让我受益终身。
发现、提出、分析、解决问题和实践能力提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中
在这我要感谢教师的不厌其烦的教我们，由于我们以前没有一点单片机的根底，所以突然要我们用现学的东西做一个题目感到很难，但是汪教师却很用心和耐心的教我们。
参考文献
[1]罗亚非等编著．凌阳16位单片机应用根底[M]．：
航空航天大学，2003．
[2]汪敏等编著．凌阳16位单片机实验与实践[M]．：
航空航天大学，2007．
[3]?
单片机原理、接口技术及应用〔含C51〕?
主编：
杨学昭西子科技大学
[4]?
单片机的C语言应用程序设计（第4版）?
主编：
马忠梅航空航天大学
[5]?
Protel99SE设计宝典〔第二版〕?
主编：
赵建领电子工业
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