两位数码管显示.docx
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两位数码管显示
课程设计说明书
课程名称：
单片机原理及应用
设计题目：
两位数码管显示
院系：
电子信息与电气工程系
学生姓名：
学号：
专业班级：
指导教师：
14日
课程设计任务书
设计题目
两位数码管显示设计
学生姓名
所在院系
电子信息与电气工程系
专业、年级、班
班
设计要求：
1.使用两位数码管显示器，循环显示两位数00~99；
2.具有电源开关及指示灯，有复位按键；
3.数码管动态显示，即扫描方式，每一位每间隔一段时间点亮一次。
字符的亮度及清晰度与每位点亮停留时间和每位显示的时间内轮换导通次数有关。
学生应完成的工作：
1.掌握数码管的显示原理及共阳极数码管的驱动电路；
2.掌握电源的设计方法及整流电路和稳压电路在设计电路中应用；
3.掌握AT89C52各个端口的原理及理解端口在电路应用中工作原理及作用；
4.掌握用程序通过AT89C52控制电路的原理并会编写程序控制一定功能的电路；
5.在此次课程设计中，赵燕完成了硬件图的绘制，李文龙完成程序的编写，李俊杰、姬永磊、刘坤共同完成硬件的焊接及调试。
参考文献阅读：
[1]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京：
北京航空航天大学出版社，2004.9
[2]杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：
北京航空航天大学出版社，2006.6
[3]张毅刚.单片机原理及应用.北京：
高等教育出版社，2003.12
[4]金峰.智能仪器设计基础.北京：
清华大学出版社，2005.8
工作计划：
5月4号查找有关课题资料，得出能够实现课题要求的设计方案；
5月5号请指导老师确定硬件及软件设计方案，并让指导老师验证方案的可行性；
5月6号-7号确定硬件电路图程序流程图程序流程；
5月10号在protus软件下，绘制硬件图，导入设计好的程序并调试运行成功；
5月11号-12号领取元件并进行实物的焊接；
5月13号调试硬件，得到符合设计要求的实物；
5月14号写课程设计说明书
任务下达日期：
04日
任务完成日期：
14日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
两位数码管显示
摘要：
以AT89C52为核心系统，一位共阳极数码管作为显示电路，晶振提供稳定的时钟周期频率，桥堆2W10和7805作为稳定的+5v电压电路，三极管作为驱动电路，发光二极管作为提示电路导通电路，实现动态循环显示两位数00~99的电路。
采用数码管动态显示，采用动态显示硬件电路简单，数码管消耗的电流较小。
关键词：
AT89C52;一位共阳极数码管；晶振；三极管9015
1.设计背影……………………………………………………………1
1.1课题设计的提出………………………………………1
1.2LED数码管的前景……………………………………………1
1.3研究LED数码管循环显示的意义…………………………………1
2.设计方案…………………………………………………………1
2.1动态显示与静态显示……………………………………………1
2.2硬件设计与软件设计…………………………………2
3.方案实施………………………………………………………3
3.1硬件电路的实施……………………………………3
3.2软件的实施……………………………………………5
4.结果与结论……………………………………………………9
4.1方案结果………………………………………………9
4.2方案结论………………………………………………9
5.收获与致谢…………………………………………………10
6.参考文献……………………………………………………10
7.附件……………………………………………………………11
7.1硬件原理图…………………………………………11
7.2元件清单…………………………………………12
1.设计背景
1.1课题设计的提出
LED数码管是单片机控制系统中最常见的显示器件之一，一般用来显示处理结果或输入输出信号的状态。
在日常生活中LED的应用领域已经从最初简单的电器指示灯、LED显示屏发展到LCD背光源、景观照明、室内装饰灯等其他领域。
而由于LED具有的长寿命、无污染、低功耗的特性，未来LED还将逐步替代荧光灯、白炽灯成为下一代绿色照明光源。
由于LED数码管具有以上优点，研究LED数码管的显示对将来的日常生活中照明电路具有深远的意义。
1.2LED数码管的前景
美国、韩国、欧盟、中国台湾都制定了适合各国国情的半导体照明计划，大力推进LED灯进入普通照明灯具市场。
室内照明将是LED最具市场规模和发展潜力的应用。
1.3研究LED数码管循环显示的意义
对于进入通用照明市场而言，功率白光LED除面临着诸如发光效率低、散热不好、成本过高等问题外，还将面临到光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制定。
解决上述问题需要很长的一段时间，赛迪顾问预计LED在2010年前还不能进入通用照明市场。
2.设计方案
2.1动态显示与静态显示
1.静态显示
静态显示，就是每一个数码管显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。
这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种办法单片机中CPU的开销小。
能供给单独锁存的I/O接口电路很多，各数码管的公共极固定接有效电平，各数码管的字形控制端分别由各自的控制信号控制。
LED显示亮度温度，容易调节，编程容易，工作时占用CPU时间短。
但若直接用单片机输出各位数码管的字形信号时，占用单片机的I/O口线较多。
一般仅适用于显示位数较少的应用场合。
2.动态显示
P2.0和P2.1端口分别控制数码管的个位和十位的供电，当相应的端口变成低电平时，驱动相应的三极管会导通，+5V通过驱动三极管给数码管相应的位供电，这时只要P3口送出数字的显示代码，数码管就能正常显示数字。
3.动态显示与静态显示对比
本设计要求循环显示，而且要显示两位不同的数字，所以必须用动态扫描的方法来实现，即采用动态显示的方式，就是先个位显示1毫秒，再十位显示1毫秒，不断循环，这样只要扫描时间小于1/50秒，就会因为人眼的视觉残留效应，看到两位不同的数字稳定显示。
各位数码管的字形控制端对应地并在一起，由一组I/O端口进行控制，各位的公共极相互独立，分别由不同的I/O控制信号控制。
动态显示的优点：
节省I/O端口线，动态显示的缺点显示亮度不够稳定，影响因素较多；编程较复杂，占用CPU时间较多。
2.2硬件设计与软件设计
桥堆2W10通过整流把从变压器获得的220V交流电压变成直流电压并且通过7805的稳压作用把直流电压变成稳定的+5V电压，发光二极管与电阻串联后和上述稳压电路并联，一方面提示电路的正常运行，另一方面没有分得主电路的电压，保证电压的稳定；AT89C51的EA口接上述电路；AT89C51的RES口接上复位电路使电路具有复位功能，XTAL1与XTAL2接上晶振电路，给电路提供稳定的时钟频率；P3口通过电阻接段选显示，P2口接位选显示；三极管基极接P2口作为位选，射极接LED数码管的共阳极，集电极接+5V电路中，三极管作为LED数码管的驱动电路，驱动LED数码管的显示；LED数码管的七段连接在P3口上，循环显示数字00~99.整个电路完成了循环显示数字00~99电路。
利用AT89C52芯片控制两位数码管的显示，三极管作为驱动电路驱动数码管的显示，桥堆2W10和7805作为整流和稳压电路提供稳定的+5V电压，复位电路为电路提供复位功能，晶振电路提供稳定的时钟频率，组成带有复位功能的循环显示数字00~99的电路。
利用Keil编写程序并且调试成功，在Protus下仿真导入程序的电路，并调试使电路能够循环显示数字00~99.
3.方案实施
3.1硬件电路的实施
1.硬件原理框图如下：
该电路的工作原理：
AT89C52从稳压电路中获得稳定的+5V电压，接到—E—A端，提供稳定的电压；P3口通过电阻接到显示电路的七段数码管的abcdefg端口上,数码管的共阳极接到三极管的集电极上；P2.0、P2.1口接三极管的基极作为位选；RST接复位电路，实现电路的复位；XTAL1、XTAL2接晶振电路；整个电路实现循环动态显示数字00~99.
2.AT89C52主要引脚简介
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程程）。
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
RST：
复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
XTAL1：
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
—E—A外部访问允许。
在keil下编写并调试好程序，程序转化为hex文件烧到此单片机芯片中，P3口作为输入输出端口，P2.0P2.1口作为位选端口，具有一定功能的程序通过此芯片控制整个电路。
3.电源电路设计
78XX系列集成稳压器，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。
IC采用集成稳压器7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。
当输出电流较大时，7805应配上散热板。
桥堆2W10将交流电压转化为直流电压，7805将输入的直流电压转化为稳定的+5V电压输出，从而为电路提供稳定的+5V电压，二极管作为电源指示灯。
4.时钟电路设计
晶振与两个串联的33pf电容并联接到AT89C52的XTAL1和XTAL2管脚上。
为电路提供稳定的时钟周期。
5.显示电路设计
采用七段数码管作为显示电路，abcdefg分别与限流电阻串联后连接到AT89C52得P3口上，数码管的共阳极接到驱动三极管的集电极。
6.复位电路
RST：
复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
此电路中当电路工作时触动按钮数码管从00开始计数。
3.2软件的实施
1.本设计利用Keil编写汇编程序，采用Keil编写程序步骤如下：
（1）打开KeiluVision3
（2）在工程菜单栏中创建工程，选择文件并命名保存
（3）在选择CPU中选Atmel在下拉菜单中选择89C52
（4）在File中新建文件并命名保存，把文件添加到STARTUP.A51目录下
（5）在新建文件中编写程序，编译成功，导出生成Hex文件
利用Keil编写可以实现要求功能的程序，并转化为hex文件烧到芯片中，实现程序控制电路。
2.proteus软件
该软件的特点：
（1）具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
（2）目前支持的单片机类型有：
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
鉴于proteus以上优点该软本设计在proteus环境下对硬件电路仿真。
3.延时程序
由于所选的晶振频率为12MHZ,不加任何限制的话，时钟周期太短，致使LED闪亮频率过快，分辨不清效果，且对元件的要求会很高，所以要加上延时程序。
设计的程序为：
delay:
MOVR3,#1；令R3=1
delay1:
MOVR4,#173；令R4=173
delay2:
DJNZR4,delay2；delay2循环173次
DJNZR3,delay1；delay1循环1次
Ret
4.查表程序
在单片机系统中，查表程序是一种常用的程序。
利用它能避免进行复杂的运算或转换过程，可完成数据补偿、修正、计算、转换等各种功能，具有程序简单执行速度快等优点。
在本次设计中，把所要输出的数据，建成一个数据表格TAB，利用movdptr,@a+dptr指令来进行查表。
TAB1:
DB03H,9FH,25H,0DH,99H,49H,41H,1FH,01H,09H；数字表
5.程序流程图：
N
Y
Y
N
6.汇编程序设计
ORG0000H
STAR:
MOV22h,#0
MAIN:
ACALLSUB
MOVA,22h
INCA
MOV22h,A
CJNEA,#100,NEXT
MOV22h,#0
NEXT:
LJMPMAIN
SUB:
MOVA,22h
MOVB,#10
DIVAB
MOV21h,A
MOV20h,B
MOVDPTR,#TAB1
MOVR0,#1
LOOP1:
MOVR1,#200
LOOP2:
MOVA,20h
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
CLRP2.0
ACALLdelay
SETBP2.0
MOVA,21h
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
CLRP2.1
ACALLdelay
SETBP2.1
DJNZR1,LOOP2
DJNZR0,LOOP1
RET
delay:
MOVR3,#4
delay1:
MOVR4,#200
delay2:
DJNZR4,delay2
DJNZR3,delay1
RET
TAB1:
DB03H,9FH,25H,0DH,99H,49H,41H,1FH,01H,09H
END
4.结果与结论
4.1方案结果
1.接通电源开关，电源二极管亮，LED数码管开始从00循环计数显示；
2.触动复位开关RST，LED数码管从00从新开始循环计数；
3.数码管动态显示，即扫描方式，每一位每间隔一段时间点亮一次；
4.关闭电源开关，LED数码管停止显示.
4.2方案结论
在keil软件下多次调试得到满足要求的程序，把编好的程序转化hex文件烧到AT89C52芯片中，经过精心制作实物，得到能够动态循环显示数字00~99的实物电路。
本设计由于采用数码管的动态显示，数码管的亮度不如静态显示的亮度高，采用两个数码管的显示，所以亮度只有静态显示时的一半；如果刷新率较低会出现闪烁现象；如果数码管直接与AT89C52相接，软件控制上会比较麻烦。
因此本设计采用AT89C52与电阻相连后再与数码管相连，采用12MHZ频率晶振电路。
5.收获与致谢
两周的课程设计很快的结束了，回想两周来的努力和结果，在单片机课程设计中，我真正的感觉到单片机芯片的智能化，从中我得到了很多收获：
1.对AT89C52芯片的P2P3口，RST口，XTAL口，EA口等端口的应用有了熟练的掌握，对以后应用AT89C52芯片打下深刻的基础；
2.对keil编程有了熟练的掌握，能够正确调试程序并能在proteus下正确导入程序，对仿真软件的熟练掌握，对我以后制作电路至关重要；
3.对智能单片机芯片的制作过程有了一定了解，对以后自己独立制作单片机芯片电路打下基础；
4.在焊接电路板时深刻的认识到焊接技术的重要性，每一个焊孔对整个电路都有决定性的影响，只有耐心与细心的焊接才能得到正确的实物电路；
5.在当今信息高速发展的时代，单片机在计算机智能化小型化中起到关键的作用，单片机的发展将对未来信息起到引领作用，因此学好单片机至关重要；
6.两周的成果与老师的辅导分不开的，在老师的辅导和帮助下，让我更快的学好了作图软件，在遇到不明白问题时，老师及时的给予指导。
同时感谢我的合作伙伴，在我们共同努力下，才能得到今天的成果，希望在以后的学习中我们能够继续合作。
6.参考文献
[1]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京：
北京航空航天大学出版社，2004.9
[2]杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：
北京航空航天大学出版社，2006.6
[3]张毅刚.单片机原理及应用.北京：
高等教育出版社，2003.12
[4]金峰.智能仪器设计基础.北京：
清华大学出版社，2005.8
7.附件
7.1硬件原理图：
7.2元件清单：
元件
数量
AT89C52
1
晶振11.0592MHZ
1
瓷片电容33PF
3
瓷片电容104
2
电解电容22UF
2
电解电容1000UF
2
LED指示灯
1
共阳数码管1位
2
三极管9015
2
电阻300Ω
9
电阻1K
5
电阻680Ω
1
7805
1
桥堆2W10
1
40脚IC插座
1
拨动开关
1
按键
1
排线
若干
万能板
1
指导教师评语：
课程设计报告成绩：
，占总成绩比例：
30%
课程设计其它环节成绩：
环节名称：
考勤，成绩：
，占总成绩比例：
20%
环节名称：
综合，成绩：
，占总成绩比例：
50%
总成绩：
指导教师签字：
年月日
本次课程设计负责人意见：
负责人签字：
年月日
升级会员 