89C51单片机控制显示系统设计

桂林电子科技大学单片机最小应用系统设计报告指导老师:吴兆华学生:易云志学号:09210201桂林电子科技大学机电工程学院2010-6-23单片机微机接口技术小系统设计报告第2页共21页目录一设计题目：显示系统设计........................................................................................................1二设计内容与要求........................................................................................................................1三设计目的和意义........................................................................................................................13.1设计目的............................................................13.2设计意义............................................................1四控制系统的硬件设计................................................................................................................24.1单片机的相关知识.....................................................24.1.1AT89S51介绍........................................................................................................24.1.2AT89S51的运行模式............................................................................................34.1.3MCS-51系列单片机的并行I/O口......................................................................44.1.4晶振电路...............................................................................................................54.1.5复位电路...............................................................................................................64.2数码管显示电路.......................................................84.2.1数码管简介............................................................................................................84.2.2数码管驱动方式....................................................................................................94.2.3数码管字型代码..................................................................................................104.3按键控制电路........................................................104.3.1拨动开关简介.....................................................................................................104.3.2键盘开关简介.....................................................................................................10五控制系统的软件设计..............................................................................................................125.1程序设计...........................................................125.2程序流程图..........................................................135.3仿真结果...........................................................145.43D图以及实物.......................................................155.5结果分析...........................................................16六电路板的制作..........................................................................................................................16七系统设计总结..........................................................................................................................17参考文献........................................................................................................................................19一设计题目：显示系统设计二设计内容与要求用89C51单片机控制八段数码管显示数据，要求循环显示0~9。数字显示时间可以按键设定（如可设定为1秒或2秒等，各数字显示时间同），显示时间可调。三设计目的和意义3.1设计目的1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，加深对单片机理论知识的理解；2.掌握单片机内部功能模块。如定时器/计数器、中断系统、存储器、I/O口等；3.掌握单片机的接口及相关外围芯片的特性、使用与控制方法；4.了解单片微机系统中实现数码管显示的原理及方法；5.详细了解LED数码管的结构和工作原理；6.掌握单片机汇编编程技术中的设计和分析方法；7.学会使用并熟练掌握电路绘制软件Protel99SE（或DXP）；8.掌握电路图绘制及PCB图布线技巧；9.熟悉掌握proteus软件进行电路仿真；10.巩固使用keil软件和烧录软件编写程序和监测程序的可行性。3.2设计意义1、在掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机最小应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤；2、完成所需单片机最小应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计；3、完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识；4、进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作；5、通过单片机应用系统的设计将所学的知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力；领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系单片机微机接口技术小系统设计报告第2页共19页统的研制开发过程，为进一步的科研实践活动打下坚实的基础。四控制系统的硬件设计整个系统主要包括单片机的晶振电路，按键复位电路，系统显示的数码管电路，开关控制电路等。具体的电路原理图如图1所示。图1整个系统电路原理图4.1单片机的相关知识4.1.1AT89S51介绍AT89S51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89S51单片机各引脚如图2所示。单片机微机接口技术小系统设计报告第3页共19页图2AT89S51引脚图AT89S51具有如下特点：40个引脚、8kBytesFlash片内程序存储器、128bytes的随机存取数据存储器（RAM）、32个外部双向输入/输出（I/O）口、5个中断优先级2层中断嵌套中断、2个16位可编程定时计数器、2个全双工串行通信口、看门狗（WDT）电路以及片内时钟振荡器。4.1.2AT89S51的运行模式（1）空闲模式在空闲模式下，CPU处于睡眠状态，振荡器和所有片内外围电路仍然有效。空闲模式可由软件设置进入（设IDL＝1）。在这种模式下，片内RAM和SFR中的内容保持不变。空闲模式可通过任何一个允许中断或硬件复位退出。若用硬件复位方式结束空闲模式，则在片内复位控制逻辑发生作用前长达约两个机器周期时间内，器件从断点处开始执行程序。片内硬件禁止访问内部RAM，但不禁止访问端口。为避免采用复位方式退出空闲模式时对端口的不应有的访问，在紧随设置进入空闲指令（即设IDL＝1）的后面，不能是写端口或外部RAM的指令。（2）掉电模式引起掉电模式的指令是执行程序中的最后一条指令（使PD＝1的指令）。在P0口P2口P2口P3口单片机微机接口技术小系统设计报告第4页共19页掉电模式下，振荡器停止工作，CPU和片内所有外围部件均停止工作，但片内RAM和SFR中的内容保留不变，直到掉电模式结束。退出掉电模式可用硬件复位或任何一个有效的外部中断INT0和INT1。复位可重新设置SFR中的内容，但不改变片内RAM中的内容。在Vcc电源恢复到正常值并维持足够长的时间之后，允许振荡器恢复并达到稳定，方可进行复位，以退出掉电模式。4.1.3MCS-51系列单片机的并行I/O口接口电路是微机必不可少的组成部分，并行输入确出接口是CPU和外部进行信息交换的主要通道。MSC－51系列单片有4个8位并行双向I/O口P0～P3，共32根I/O线。每一根线能独立用作输入或输出。单片机可以外接键盘、显示器等外围设备．还可以进行系统扩展，以解决硬件资源不足问题。4个并行口都是双向口，既可以输入又可以输出。P0、P2口经常作外部扩展存储器时的数据、地址线，P3口除作I/O口外，每一根都有第二功能。这4个I/O口结构基本相同，但仍存在差别。(1)P1口是最常用的I/O口如图3所示，因为不作数据地址线，其结构中没有数据地址线，也没有多路开关MUX，输出驱动电路接有上拉电阻。P1口输入输出时与P0作I/O时相似，输出数据时．先写入锁存器，经Q端反相