数码管动态显示

电子综合设计实训题目数码管动态显示_姓名专业学号指导教师郑州科技学院电气工程学院目录摘要..................................................................................................I1背景.................................................................................................11.1介绍.......................................................................................11.2设计步骤...............................................................................22设计思路........................................................................................32.1方案对比...............................................................................33元件的选择.....................................................................................63.1单片机...................................................................................63.2显示元器件的选择..............................................................64设计原理及功能说明....................................................................84.1各部分功能说明..................................................................85装配与调试..................................................................................145.1装配.....................................................................................145.2调试.....................................................................................146总结..............................................................................................15附录................................................................................................17附录一：元件清单...................................................................17附录二：电路源程序...............................................................17I数码管动态显示的设计摘要本文介绍了一种基于AT89C51单片机的8个数码管滚动显示单个数字的设计，让八位数码管滚动显示0、1、2、3、4、5、6、7，我们以液晶显示技术的发展为背景，选择了比较常用的液晶数码管显示模块，利用了单片机控制数码管模块的显示机理。研究学习AT89C51单片机其功能，对学习过的单片机，C语言课程进行巩固，设计一款在8只数码管上流动显示单个数字的程序，并用PROTEUS进行电路设计和实时仿真。该电路有两部分组成：AT89C51单片机和显示模块组成。AT89C51单片机具有超低功耗和CPU外围的高度整合性；显示模块数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极，方便易用。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现，具有接口电路简单、可靠，易于编程的特点，抗干扰性好等特点。单片机技术使我们可以利用软硬件实现数码管准确显示各种数码。而且这种技术相对简单，性价比较高，在我们生活中应用很广泛，具有一定的发展前景。关键词：AT89C51单片机；数码管；滚动显示数码管动态显示11背景1.1介绍随着电子技术的发展,特别是新型集成电路、分立元件的不断投入市场，使得人们对电子技术应用的关注程度已大大超过了电子技术本身。在计时,自动报时及自动控制等领域发挥着重要的作用,在人们的日常生也愈加离不开数字化的各种生活用品，电子技术深入到社会生活的各个角落。工业生产中许多地方都需要对电器设备进行自动控制，这样单片机便显得特别重要。具有很高的实用价值，像现在的一些家电如全自动洗衣机、空调等都需要实现开关定时控制这样的功能。还有一些设备如果在设计时加上单片机技术便会更加提高设备的性能，使之更加自动化、智能化。单片机是一门实践性和应用性都很强的课程，因此在学习课程理论知识的同时，要注重对技术应用能力的培养，使理论和实践紧密结合，通过本次课程设计还学到了分析、查寻、和排除故障的方法。为了进一步巩固学习的理论知识,增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力,开始为期两周的课程设计。通过设计使学生在所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。培养我们的能力：（1）加强我们对模拟电子技术，电子工艺的理解和巩固，将自己所学习的知识应用到实践当中。数码管动态显示2（2）同时通过这次的研究能让同学进一步地了解LED灯，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高。（3）通过对实用电路的设计、安装、调配、总结，能清晰的认识到自己的不足，培养自己的开发性思维，提高自己的想象力动手能力，为以后的工作做好铺垫。1.2设计步骤（1）设计8个数码管滚动显示单个数字，能够在对应程序下显示对应的数字，为人们的生活和工作提供方便。（2）设计几种不同的电路，并做出对比，选出最合适的电路设计。（3）调试电路（4）总结自己小组的电路，对其中不合适的进行修改调换。（5）对电路进行包装（6）对所做的电路总结，写出设计报告。随着微电子技术的不断创新，以及大规模集成电路工艺水平的不断提高，出现了大量的低功耗、高性价比的微处理器[3]。采用微处理器作为系统控制芯片，结合其相应的特点，使得整个系统设计成本降低，而且测量精度也大大提高，满足便携式系统的设计要求。数码管动态显示32设计思路2.1方案对比方案一：电路设计比较合理，复杂程度适宜，容易调控和使用。而且电路图一目了然，清清楚楚。图2.1设计图一方案二：电路过于简单，虽然电路所需要的电源不大，比较节能。可是不够稳定，过于简单，在使用过程中不能很好的发挥作用。数码管动态显示4图2.2设计图二方案三：虽然电路各方面都比较完整，但是电路显得过于复杂，不容易操作、在焊接过程中会出现比较多的不必要的麻烦。在调试过程中，也会让人很费力，效果却不一定好。数码管动态显示5图1.3设计图三在这几个方案中，由于我在学校学了微机原理，以及单片机。而且这个方法比较简单，又实用，能充分体现出我在校期间对所学知识掌握的程度，然而此系统成本低、易于实现为恒流电路，如果采用恒压电路则电压高不稳定，故此我选择了第三种方案。数码管动态显示63元件的选择3.1单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。【1】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，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程FlashAT89S52。3.2显示元器件的选择在系统中要显示时间,就必需有显示无器件,目前市场上显示元器件很多,有LCD、点阵显显、7段数码管显示等。LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速数码管动态显示7率等方面，都更具优势。【2】LED与LCD的功耗比大约为10:1，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，能提供宽达160°的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示屏还可以进行联网播出。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。由此可知LCD缺点是比较耗电,而且成本也较高。从节约成本和节约能源的角度作为出发点，我们选择两组4位7段共阴数码管作为时间显示，以便节约成本和功耗。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。为了充分利用单片机I/O口本设计采用动态显示，单片机P0口接段码，P2口接位选，然而P0不能直接驱动数码管，所以我们选择9015-PNP外延型晶体管(三极管)作为驱动它是一种小电压,小电流,小信号的PNP型硅普通三极管。数码管动态显示84设计原理及功能说明4.1各部分功能说明设计原理如图所示：图4.1设计原理控制部分:P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。时钟电路信号放大译码显示控制电路数码管动态显示9此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1