利率显示屏设计Word文件下载.docx
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2设计总方案
2.1方案选取
单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛，很多的电子产品利用单片机所取得的便利得到了人们的好评，针对单片机的利率显示控制系统的要求，实现的方案有：
（1）用LED矩阵显示；
（2）用数码管显示；
（3）用彩屏显示。
但是成本较高，所以不采用此方案。
下面是LED矩阵显示与数码管显示的效果。
图2-1LED显示的利率显示屏
图2-2数码管显示的利率显示屏
在本次设计中，选取第二种方案，此方案成本低，操作简单。
2.2系统框图
方案二的系统框图为：
图2-3系统框图
2.3总体设计方案
利率显示屏在显示的同时也需要人为控制，银行利率会不断变化，显示屏也需要随利率变化而变化，这就需要对显示屏的控制。
图2-4显示屏控制结构图
3硬件电路设计
3.1电源电路
单片机正常工作电压为5V，因此设计的电源电路主要是提供单片机工作电压。
图3.1是为单片机提供电压的电源电路。
在这个电路中采用了三端集成稳压器LM7805，可以输出5V的直流电压以供给单片机。
图3-1电源电路
3.2晶振电路
电路中的晶振即石英晶体震荡器。
由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。
通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。
同时，它还可以产生振荡电流，向单片机发出时钟信号。
片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。
片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在1.2MHz～24MHz之间选取。
C1、C2是反馈电容，其值在20pF～100pF之间选取，典型值为30pF。
本电路选用的电容为30pF，晶振频率为12MHz。
振荡周期＝；
机器周期
指令周期＝。
XTAL1接外部晶体的一个引脚，XTAL2接外晶体的另一端。
在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振。
在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。
一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。
但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。
这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。
石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使MCS-51片内的OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。
通常，OSC的输出时钟频率fOSC为0.5MHz-16MHz，典型值为12MHz或者11.0592MHz。
电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30pF，调节它们可以达到微调fOSC的目的。
图3-2时钟电路
3.3复位电路
复位电路的主要功能是使单片机进行初始化，在初始化的过程中需要在复位引脚上加大于2个机器周期的高电平。
复位后的单片机地址初始化为0000H，然后继续从0000H单元开始执行程序。
在复位电路中提供复位信号，等到系统电源稳定后，再撤销复位信号。
图3-3复位电路
3.4键盘电路
在本设计中，键盘主要用于输入显示数据和修改显示数据，还有需要修改的项，是人为控制该系统的主要部件。
在本次设计中，采用的键盘是4*4矩阵键盘，为了提高CPU的工作效率，采用了中断扫描工作方式。
即只有在键盘有键按下时，发出中断请求，CPU响应中断请求后哦，转入中断服务程序，进行键盘扫描，识别键码，中断扫描工作方式的一种简易键盘电路图如下：
图3-4键盘电路图
用P1口高4位与低4为构成行线与列线，将P1.4-P1.7作为键输出线，P1.0-P1.3为扫描输入线。
扫描方式：
给P1口赋初值，让P1.0-P1.3为1，P1.4-P1.7为0，无键按下时，P1.0-P1.3的与门输出为1，当有键按下时，P1高4位有线接入低4位，使得低4位其中一位为0，导致与门输出为0，开启中断，进入中断扫描程序，扫描时，先让P1.4为0，其余3位为1，扫描低4位，逐位检查看是否为0，为0赋键值，没有为0的跳到下一行，让p1.5为0，其余3位为1，在进行扫描，没有0再跳下一行，最终会检测出按下键的键值。
键盘具有16个键，其中有0-9十个个数字键，一个确定修改键，一个复位键，4个需要修改项的键。
3.5显示电路
显示电路主要用于给出的利率数据，在本次设计中采用LED数码管进行显示是因为LED数码管具有以下几个优点：
（1）能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。
（2）发光响应时间极短（<
0.1μs），高频特性好，单色性好，亮度高。
（3）体积小，重量轻，抗冲击性能好。
数码管有共阴极与共阳极数码管，在这里采用共阴极数码管。
图3-5LED数码管
在电路中，将数码管的a、b、c、d、e、f、g端分别与74hc164的D0-D6端连接，因为采用的共阴极数码管，所以当有1输入时，对应的二极管就会发光，编写好需要的数据代码后输入就能得到需要显示的数据了。
表1LED字型码
字形
dp
g
f
e
d
c
b
a
字型码
1
BFH
86H
2
DBH
3
CFH
4
E6H
5
EDH
6
FDH
7
87H
8
FFH
9
EFH
本次用到16个数码管，每组4个，分为4组，每组由4个74hc164串接起来。
每个164接一个数码管每组4个164采用公共cp端、公共复位端，可以对每组进行统一复位和给予时钟信号。
图3-674HC164
164引脚功能
图3-7引脚功能
74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。
数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；
任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。
两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。
时钟（CP）每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。
主复位（MR）输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。
用164与数码管连接的显示电路如下图：
图3-8显示电路
3.6电路分析
在系统电路中，主要是键盘电路和显示电路，键盘电路是由单片机P1口接出，由高4位与低4位组合，并接到外部中断口P3.2，在前面的键盘电路已经分析了。
在显示电路中，可以显示4组数据，每组由4个数码管显示，分别与4个164连接，第一个164的数据输入端由串行接口P3.0接入，第二个的数据输入点与第一个的Q7端相接，第三个也与第二个Q7端相接，第四个也如此，就可以实现输入的数据一位一位的往后移动。
每组164的CP端是串行口P3.1和P2口低四位的其中一位相与后输入。
串行口在方式0工作时，P3.0输出数据，P3.1输出对应脉冲，在与P2口的一位相与后就可以控制脉冲的输入了，当相与位为0时，将脉冲关断，相与位为1时，开启脉冲，就可以对该组进行数据输入了，否则在没有脉冲的情况下，数据是无法输入的。
每组164的复位端与P2的高4位其中一位相接，当该位输入低电平时，就可以使该组复位。
所以可以得到P2口高四位用来控制每组数码管的复位，低四位用来开启与关断数据输入。
由于银行利率通常是百分数，都保留了两位小数，所以在接线时，每组数码管的第一个第二个第四个的dp端都没有接，所以他们的小数点都不会亮，只有第三个的dp端与Q7相接了，所以只有第三个数码管的dp再有数据给他的时候会一直发光。
在整体的看上去就可以让输入的数为有两位小数的形式了。
4系统软件设计
在设计中，系统软件包括，主程序、键盘扫描程序、中断程序、显示程序、延时子程序等程序组成，每个部分都是不可或缺的。
系统程序在附录中查看。
4.1主程序软件部分
主程序需要对单片机进行初始化、设置串行口功能、中断工作方式、对某些引脚赋予初值，并且需要无限循环下去等待中断。
图4-1主程序流程图
4.2键盘程序设计
本次设计采用的是中断工作方式，只要有键按下时，就会发出中断申请，相对于其他方式，不需要一直不断地扫描看是非有键按下。
所以键盘程序包含在中断程序中。
图4-2键盘扫描程序流程图
程序只在有中断请求后执行。
4.3按键功能程序
在设计中设定的当键值小于10时为数值输入和显示。
下面给出的程序流程图为键值小于10时的流程图。
图4-3数字键程流程图
在数据输出到164后，还不一定可以显示出来，还需要功能键使输入的数据能够显示出来。
当键值不小于10时，键值为12-15，分别可以控制一组让其显示出数据，需要在开始输入数据之前按下，按下后会先清除原有的数据，之后输入数据就可以让输入的数据显示出来。
键值为10时为复位功能，按下将使全部数码管复位熄灭。
键值为11为确定修改键，按下后保持修改的数据，并且之后再按数据键将不影响显示的数据。
4.4中断程序
中断程序为此设计的主要程序，其中包含了键盘扫描程序、键功能赋予程序。
图4-4中断程序流程图
在中断程序开始时，需要关闭中断，以免中断还没有执行完时中断再次出现，然后进行保护现场。
接着跳到扫描程序、功能赋予程序，当前面的程序执行完后，恢复现场，还需要在调入延时程序。
如果没有延时程序，再一次按键按下后，由于每次中断执行的速度很快，所以按一次键会相当于按了很多次，所以需要调入延时程序，使中断后恢复的时间变久一点，能够达到按一次中断一次的效果。
调入延时程序后在开中断，然后返回主程序，等待下一次中断。
5系统调试
调试时，由于设计用到的164、数码管较多，在实验室不能调出来，说以采用proteus仿真调试。
在调试中，经过对线路与程序的反复修改，最终终于调试成功。
再输入数据时的效果图如下：
按下0
按下01
按下012
按下0123
图5-1输入效果图
总体仿真线路图：
图5-2仿真线路图
6实验总结
在这两个星期的设计中，通过对各种资料的查询，与同学们的相互请教，终于完成了利率显示屏的设计。
回想在设计时走了些弯路，在对键盘的设计上，还是应该把键盘的键按下后怎么变化理解清楚，然后在写程序时会比较容易写出来，资料也只能作为参考，不能生拉硬套。
不然理解不够透彻到后来写程序也可能会出错。
再设计硬件电路时也应该想着程序应该怎么写，再结合程序设计硬件电路，这样在设计中会取到事半功倍的效果。
在程序设计时，用汇编语言编写需要对单片机内部如何工作的原理理解清楚，以及对汇编语言的熟练。
在编写时，通过我对课本的反复翻阅，加深了对单片机的理解并且能够对汇编语言掌握更加熟练，这样的效果是比在课堂上学习的效果更加的好。
在我的设计中，虽然完成了，可以通过设计显示基本的利率信息，但是他的功能也不够完好。
还有很多地方可以更加完善，但是要想做到，需要我对自己的能力进行更多的提高。
在设计中，还用到了许多软件，并且学习到了它们的使用，这对于我也是个很大的收获，其中有protel、visio、proteus仿真、keil开发软件等，这些软件对于我们的专业都是非常有用的。
这些都为我以后能够更好的设计打下了稳固基础。
参考文献
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：
北京航空航天大学出版社,1992.79-84
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国防工业出版社，1993.12
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[4]杨家成．单片机原理与应用及C51程序设计．北京：
清华大学出版社，2007
附录1系统总原理图
附录2键盘示意图
活期
半年
一年
两年
确定
复位
附录3系统程序
ORG0000H；
主程序入口
LJMPMAIN
ORG0003H；
外部中断0入口
LJMPEXINT
EXINT:
CLREA；
关中断
PUSHPSW；
保护现场
PUSHACC
LJMPSUB
DISUB:
CLRP1.7；
让P1高4位回到0
CLRP1.6
CLRP1.5
CLRP1.4
POPACC；
恢复现场
POPPSW
LCALLDELAY；
延时
LCALLDELAY
SETBEA；
开中断
RETI；
返回主程序
MAIN:
MOVSP,#30H
CLRIT0；
设定中断工作方式
允许总中断
SETBEX0；
允许外部中断0
MOVSCON,#00H；
设定串行口工作方式
MOVP1,#0FH
MOVP2,#0F0H
HERE:
SJMPHERE；
等待中断
SUB:
；
扫描按下按键
SETBP1.7
SETBP1.6
SETBP1.5
SETBP1.4
K1:
LCALLL1
JCK2
ADDA,#00H
LJMPDL0
K2:
JCK3
ADDA,#04H
K3:
JCK4
ADDA,#08H
K4:
CLRP1.7
ADDA,#0CH
DL0:
给功能键赋予功能
CJNEA,#0AH,DL1
DL1:
JCDH0；
数字键跳至DH0
CJNEA,#0AH,DL2
CLRP2.4
CLRP2.5
CLRP2.6
CLRP2.7
SETBP2.4
SETBP2.5
SETBP2.6
SETBP2.7
LJMPDISUB
DL2:
CJNEA,#0BH,DL3
CLRP2.0
CLRP2.1
CLRP2.2
CLRP2.3
DL3:
CJNEA,#0CH,DL4
SETBP2.3
DL4:
CJNEA,#0DH,DL5
SETBP2.2
DL5:
CJNEA,#0EH,DL6
SETBP2.1
DL6:
SETBP2.0
DH0:
数字键功能赋予
CLRT1
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVSBUF,A
DH1:
TAB:
DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H
DB0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH
L1:
列扫描
MOVC,P1.0
JCL2
MOVA,#00H
RET
L2:
MOVC,P1.1
JCL3
MOVA,#01H
L3:
MOVC,P1.2
JCL4
MOVA,#02H
L4:
MOVC,P1.3
JCL5
MOVA,#03H
L5:
DELAY:
50ms延时
MOVTMOD,#10H
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H
SETBTR1
S1:
JBCTF1,REP
LJMPS1
REP:
SJMP$
END
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