IO口并行口直接驱动LED显示 在数码管上循环显示0-9数字，时间间

单片机原理及应用技术课程设计任务书

一、设计目的

1. 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2. 掌握汇编语言程序设计方法。

3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、课程设计题目：I/O口并行口直接驱动LED显示 三、设计任务及要求

1.利用单片机的P0端口的P0.0-P0.7连接到一个共阴极数码管的a-h的笔段上，数码管的公共端接地。

2.在数码管上循环显示0-9数字，时间间隔为1秒。 四、总体设计思路

1.硬件设计思路及系统框图。 2.软件设计思路及流程框图。 五、设计步骤

1.硬件设计

（1）确定目标：设计整个系统是由哪些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出电路图。

（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）总电路图：连接各模块电路。 2.软件设计

（1）分析系统功能，设计软件流程图并编写功能代码。 （2）运用Keil软件进行程序调试。 3.基于Proteus和Keil的软硬件联合仿真。 六、课程设计成果要求

课程设计报告打印稿、电子稿，使用Keil、Proteus软件综合调试仿真产生的文件夹。硬件电路图一份（A4）。

目录

前言.....................................................................2 第1章 课程设计的目的和任务要求..................................3

1.1、设计目的.........................................................3 1.2、课程设计题目.....................................................3 1.3、设计任务及要求...................................................3

第2章 系统设计原理........................................3

2.1 AT89C51芯片的介绍...............................................3 2.2 LED数码显示原理.................................................3 2.3总体设计方案......................................................3

第3章 系统设计内容.................................................4

3.1.硬件设计.......................................................4

3.1.1单片机最小系统...............................................4 3.1.2数码管显示电路...............................................6 3.1.3直流稳压电源电路.............................................6

3.2软件设计................................................8

3.2.1 程序框图.....................................................8 3.2.2程序清单.....................................................9

第4章 使用Keil、preoteus软件调试仿真说明....................10

4.1 系统仿真.........................................................10 4.2 仿真调试.........................................................10

结束语……………………………………………………………….........12

参考文献……...………………………………………………...........13

前言

单片机的应用介绍

单片机全称叫单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）,是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用 ,例如精密的测量设备 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用可从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 6.在各种大型电器中的模块化应用 如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。

此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。本论文简要介绍了AT89S51芯片、LED八段数码管及单片机最小系统等。主要对软件设计进行详细的介绍。

关键字：AT89C51单片机、LED数码管

第1章 课程设计的目的和任务要求

1．1、设计目的

1. 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2. 掌握汇编语言程序设计方法。

3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 1.2、课程设计题目：I/O口并行口直接驱动LED显示 1.3、设计任务及要求

1.利用单片机的P0端口的P0.0-P0.7连接到一个共阴极数码管的a-h的笔段上，数码管的公共端接地。

2.在数码管上循环显示0-9数字，时间间隔为1秒。

第二章 系统设计原理

2.1 AT89C51芯片的介绍

AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KByetesISP(In-systemprogammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用AYMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-52指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了8位中央处理器和ISPPlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 2.2 LED数码显示原理

LED显示屏(LED panel)，是一种通过控制半导体发光二极管。显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。SAMSUNG SyncMaster P2370GLED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为卫星指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。

2.3总体设计方案

按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。本方案主要是通过对基于单片机的控制的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图1-1所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、数码管和5V直流电源电路组成。

时钟 电路 复位 电路

AT89C51单片机 数码管 直流5V电源电路 供电

信号

图2-1 单片机数字循环显示控制系统硬件框图

第三章 系统设计内容

3.1.硬件设计

硬件设计思路：本设计硬件系统主要由AT89S51单片机，数码管,电容，电源等元件组成，利用单片机的P0口作为输出端，来控制数码管的显示， 把“单片机系统”区域的P0.0/AD0—P0.7/AD7端口用8芯排线接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一数码管的a—h端口上；要求：P0.0/AD0与a相连，P0.2/AD2与b相连， P0.3/AD3 与c相连P0.4/AD4与d相连,P0.5AD5与e相连，P0.6/AD6与f相连，P0.7AD7与相连。 3.1.1单片机最小系统

要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如下图2-2所示。

时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内

部的时钟电路。 复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。 C130pFC2X130pF19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617CRYSTAL18XTAL2C3930pFRSTR24k7R14k7293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51图2-2 单片机最小系统 选用AT89C51的引脚功能： XTAL1:单芯片系统时钟的反向放大器输入端。 XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英震荡晶体系统就可以工作了，此外可以在两引脚与地之间加入20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪音干扰而死机。

P0：端口0是一个8位宽的开路汲汲双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示0，P0.1

表示1，以此类推。 3.1.2 数码管显示电路 数码管显示电路(如图所示)实际上是由1个排阻和1个数码管构成的电路。数码管管与排阻对应串联,然后接在与之相对应的P0口上。通过软件编程对P0口输出高低电平来实现不同的字形。 RP1RESPACK-71U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL29RST293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51图2-3数码管显示电路 3.1.3直流稳压电源电路 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为+5V。如下图所示： 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。

AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V—5.5V，所以通常给单片机外接5V直流电源。 以上是硬件设计的各部分介绍，总的硬件电路图如下图：

2345678 RP1RESPACK-7C130pFC212345678X130pF19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617CRYSTAL18XTAL2C3930pFRSTR24k7R14k7293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51图2-4硬件电路图 元件名称 单片机 晶振 电容 电阻 电源 拨码开关 型号 AT89C51 12MHZ 30uF 10k +5v BUTTON_1 数量/个 1 1 3 2 1 1 用途 控制核心 晶振电路 晶振电路 复位电路 提供电源 发出信号 排阻 数码管 RESPACK7 7SEG-MPX1-CC 图2-5所用元器件清单 1 1 显示电路 显示电路

3.2软件设计

单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到数码管循环显示的现象，我们还需要告诉单片机怎么样进行控制，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的明灭。软件编程是系统中的一个重要的组成部分。下面,我将阐系统是如何实现0-9数字循环显示的，来介绍实现循环显示0-9的软件编程方法。本设计是以单片机AT89C51为核心控制数码管，

七段LED显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的极管的接线形成，可分为共阴极型和共阳极型。LED数码管的a~g七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合成为字形码。本课设中采用共阴极接法，其字形码见下表：

“0” 3FH “8” 7FH “1” 06H “9” 6FH “2” 5BH “A” 77H “3” 4FH “B” 7CH “4” 66H “C” 39H “5” 6DH “D” 5EH “6” 7DH “E” 79H “7” 07H “F” 71H

3.2.1 程序框图

开始R1=0根据R1的值查表查表获得的数据送P0延时1秒R1=R1+1R1内容=10?

3.2.2程序清单

ORG 0000H LJMP START ORG 0030H

START:MOV R1,#00H

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