基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計

PAGEPAGE16基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計目錄摘要 I1概述 12系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計 22.1AT89C51簡介 22.2數(shù)碼管顯示原理 22.3系統(tǒng)總體方案 33編程設(shè)計 43.1定時/計數(shù)器 43.2程序流程圖 43.3程序分析 64Proteus軟件仿真 74.1Proteus仿真軟件簡介 74.2仿真過程 75調(diào)試分析 106心得體會 11致謝 12參考文獻(xiàn) 13附錄一程序清單 14附錄二電路原理圖 16基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第1頁。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第1頁。武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程設(shè)計說明書PAGEI摘要本系統(tǒng)是采用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計的核心元件。利用7段共陽LED作為顯示器件。在此設(shè)計中共接入了2個7段共陽LED顯示器，用于記錄該隊的分?jǐn)?shù)，2個LED顯示器顯示范圍可達(dá)到0~99分，基本滿足賽程需要。當(dāng)比賽隊得1分時，按下S1鍵加1分，得2分時按S2鍵加2分，得3分時按下S3鍵加3分。如分?jǐn)?shù)計錯需減分時，每按一次S4鍵減1分。采用單片機(jī)控制是這個系統(tǒng)按鍵操作使用簡潔，LED顯示，安裝方便。解決了籃球比賽計數(shù)器的安裝問題，節(jié)約了線材，適合在各種規(guī)模的體育場館使用，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用鐘表進(jìn)行計時的方法，當(dāng)然稍加改動也可以用于其他球類比賽，是體育器材向智能化發(fā)展的一個實例。關(guān)鍵詞：AT89C51LED顯示定時/計數(shù)器

基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第2頁。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第2頁。武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程設(shè)計說明書PAGE11概述體育比賽計分系統(tǒng)是對體育比賽過程中所產(chǎn)生的時間,比分等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集記錄，加工處理，傳遞利用的信息系統(tǒng)。根據(jù)不同運動項目的不同比賽規(guī)則要求，體育比賽的計時計分系統(tǒng)包括測量類，評分類，命中類，制勝類得分類等多種類型。

籃球比賽是根據(jù)運動隊在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計時系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)?；@球比賽的計時系統(tǒng)由計時器等多種電子設(shè)備組成，同時，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計時系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場成績處理，現(xiàn)場大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實現(xiàn)高比賽現(xiàn)場感，表演娛樂觀眾等功能目標(biāo)。

由于單片機(jī)的集成度高，功能強，通用性好，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價格便宜，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特的優(yōu)點，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。世界各大電氣廠家，測控技術(shù)企業(yè)，機(jī)電行業(yè)，競相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件?；@球計時計分器就是以單片機(jī)為核心的計時計分系統(tǒng)，由于對于單片機(jī)是剛剛學(xué)習(xí)，對于編程也不是十分熟練，故本次設(shè)計的內(nèi)容相較簡單，達(dá)不到正式比賽需求，僅供學(xué)習(xí)之用。

基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第3頁。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第3頁。2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1AT89C51簡介單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)器和多功能I/O口等計算機(jī)所需要的基本部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。其以體積小、功能全、性價比等諸多優(yōu)點而獨具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨占鰲頭。如果說C語言程序設(shè)計課程設(shè)計的基礎(chǔ)課，那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價格低廉、學(xué)生能動手等特點，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計基礎(chǔ)課。其管腳圖如右圖所示。圖2.1AT89C51管腳圖2.2數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼管實際上是由7個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。我們分別把他命名為A,B,C,D,E,F,G,H。圖2.2數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖假設(shè)我們要顯示一個數(shù)字2,那么A、B、G、E、D這5個段的發(fā)光管亮就可以了，C、F、H不亮，同時由于接法為共陽接法，那么為低電平是亮，為高電平是滅。從高往低排列，P1.7-P1.0寫成二進(jìn)制為01111110，把他轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制則為A2H。我們可以根據(jù)硬件的接線把數(shù)碼管顯示數(shù)字編制成一個表格，見下表，以后直接調(diào)用就行了?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第4頁。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第4頁。表2.1共陽極數(shù)碼管顯示顯示P1.7小數(shù)點P1.6GP1.5小FP1.4EP1.3DP1.2CP1.1BP1.0AHE代碼011000000C0H111111001F9H210100100A4H310110010B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動態(tài)接口兩種。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個并行口接一個數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陽接VCC，本次課程設(shè)計由于所需數(shù)碼管較少，故可用些種方法接線。這種接法占用接口多，僅能接少量數(shù)碼管。動態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點亮。2.3系統(tǒng)總體方案因所設(shè)計的籃球計分器功能較少，電路結(jié)構(gòu)也相對簡單。只有兩個部分：開關(guān)控制和數(shù)碼管的顯示。P0口接四個開關(guān)，分別作為比分+1、+2、+3、－1的控制按鍵；P1口和P3口分別按靜態(tài)接口方法接兩個數(shù)碼管來顯示比分。采用數(shù)碼管靜態(tài)接法，P3口接數(shù)碼管個位顯示、P1口接數(shù)碼管十位顯示、P0口接四個開關(guān)，中間串接上電阻來作分壓用，使得其高低電平能夠清楚的分開從而可以實現(xiàn)開關(guān)上高低電平的跳變，使數(shù)碼管工作?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第5頁。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第5頁。3編程設(shè)計3.1定時/計數(shù)器籃球比賽計分器其實就是一個計數(shù)器，本次課程設(shè)計就是利用單片機(jī)中的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)其計分的功能。在51單片機(jī)中有兩個16位的定時/計數(shù)器T0,T1，分別由TH0、TL0和TH1、TL1組成，它們均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它們用于存放定時或計數(shù)的初始值。此外，內(nèi)部還有一個8位的方式寄存器TMOD和一個8位的控制寄存器TCON。用于選擇和控制定時/計數(shù)器的工作。其格式見下面兩表：表3.1方式控制寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0門控開關(guān)計數(shù)/定時方式選擇門控開關(guān)計數(shù)/定時方式選擇表3.2控制寄存器TF1TR1TF0TROIE1IT1IE0IT0T1請求有/無T1工作啟/停T0請求有/無T0工作啟/停INT1請求有/無INT1方式下沿INT1請求有/無INT1方式下沿籃球比賽計分器利用單片機(jī)的計數(shù)器進(jìn)行工作，計數(shù)器對外部脈沖的下降沿進(jìn)行加1計數(shù)，直至計滿回零。作為可編程器件，單片機(jī)中的定時/計數(shù)器初始化編程步驟如下：根據(jù)定時時間要求或計數(shù)要求計算計數(shù)器初值；將工作方式控制字寫入TMOD寄存器；將計數(shù)初值寫入THX和TLX寄存器；啟動定時器/計數(shù)器，即將TRX置位。如果工作于中斷方式，需置位EA（中斷總開關(guān)）及ETX（允許定時/計數(shù)器中斷），并編寫中斷服務(wù)程序。3.2程序流程圖基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第6頁?；@球比賽中，得分可分為1分、2分、3分三種情況，為防止出見加分錯誤要另設(shè)一減分開關(guān)。根據(jù)這樣的設(shè)計要求，結(jié)合數(shù)碼管的顯示以及51單片機(jī)中計數(shù)器的工作實現(xiàn)方式、接口應(yīng)用、中斷控制等可設(shè)計出程序流程圖如下所示：基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第6頁?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第7頁。圖3.1簡易籃球比賽計分器基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第7頁。3.3程序分析數(shù)碼管的顯示，在TAB中加入數(shù)碼管顯示數(shù)字時對應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)MOVDPTR,#TABTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H

DB92H,82H,0F8H,80H,90H數(shù)碼管顯示程序：MOVA,R0

MOVB,#10

DIVAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A

MOVA,B

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

由于需要四個開關(guān)，取出A中的低四位來接開關(guān)，用ANL命令實現(xiàn)。其程序如下：MOVA,P0

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,KEY1

SJMPSTART四個開關(guān)加1、加2、加3、減1，直接通過加法在累加器中實現(xiàn)，以開關(guān)1為例，程序如下：MOVR1,#1MOVA,R0基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第8頁。ADDA,R1

MOVR0,A基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第8頁。4Proteus軟件仿真4.1Proteus仿真軟件簡介Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。Protues提供了豐富的資源:仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個元件庫。仿真儀表資源：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)。另外Proteus還提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。在Protues中進(jìn)行電路仿真時，先繪制好原理圖，再調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，隨后便可在PROTEUS的原理圖中模擬的實物運行狀態(tài)和過程，進(jìn)行觀察從而改良自己的設(shè)計方案。操作簡單，非常適合初學(xué)者進(jìn)行單片機(jī)的仿真，進(jìn)而了解其原理，增強實踐。4.2仿真過程在用Protues進(jìn)行仿真之前，先要用WAVE軟件將我們編寫好的匯編程序編譯。具體方法是先新建一項目，之后輸入編寫的程序，輸入完成后保存然后執(zhí)行項目、編譯，在目標(biāo)文件夾內(nèi)生成編譯好的程序文件，其中*.HEX文件就是我們所需要的，在之后電路設(shè)計好后用于放入AT89C51中執(zhí)行其功能。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第9頁。在生成*.HEX文件后，進(jìn)入Protues軟件，此時軟件已自動打開一新建項目。我們可直接在其中構(gòu)建電路圖，點擊板面左側(cè)按鍵P，在彈出的Pickdevices對話框中進(jìn)行元器件的選擇，如下圖：基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第9頁。圖4.1查找元器件元器件都找到后，先進(jìn)行排版再按照電路圖連接，如連接好后如下圖所示：圖4.2仿真電路圖基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第10頁。在電路連接好后，雙擊AT89C51在彈出對話框中選擇單片機(jī)中要輸入的程序，見下圖：基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第10頁。圖4.3向AT80C51中加入程序在輸入程序后，即可開始進(jìn)行仿真了，選擇執(zhí)行后點擊開關(guān)可觀察到數(shù)碼管亮，并能實現(xiàn)加1、加2、加3、減1的功能?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第11頁。圖4.4仿真結(jié)果圖基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第11頁。5調(diào)試分析在仿真成功之后，便可進(jìn)行實踐了。實物和仿真還是有一定的差別的，制作實物時要考慮的方面比仿真多的多。做實物時，不僅要考慮到電路正確同時也要注意版面的設(shè)計，不僅設(shè)計功能要求實現(xiàn)，版面的美觀也是必不可少的一方面，這就要注意盡量少的接線。在電路板剛剛焊好后，與以前制作的單片機(jī)板連接在一起，接好電路，烤入程序后發(fā)現(xiàn)第一個數(shù)碼管的C段一直處于亮的狀態(tài)，經(jīng)檢查后確定不是硬件出現(xiàn)的問題，但在仿真時能正確顯示也證明程序也是正確的，找不到問題所在讓我非常郁悶。想著原因可能程序讀入時出現(xiàn)錯誤，試著重新將程序烤入單片機(jī)中，顯示結(jié)果果然變得正常，實踐成功?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第12頁。基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第12頁。6心得體會 這次課程設(shè)計歷時二個星期多左右，通過這兩個星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。在這個過程中，我也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次的極簡單的課程制作，可是平心而論，也耗費了我們不少的心血。通過這次課程設(shè)計，我想說：為完成這次課程設(shè)計我確實很辛苦，但苦中仍有樂，當(dāng)我們仿真實驗成功的時候，當(dāng)我們連好線，按下按鈕，LED亮了起來的時候我們的心中就不免興奮，不免激動。以前種種艱辛這時就變成了最甜美的回憶！對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！

基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第13頁?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第13頁。致謝本文是在曾剛和陳德軍老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。兩位老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時，在此次畢業(yè)設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多關(guān)于單片機(jī)設(shè)計方面的知識，實驗技能有了很大的提高。另外，我還要特別感謝同學(xué)對我實驗以及論文寫作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第14頁?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第14頁。參考文獻(xiàn)[1]肖洪兵.《跟我學(xué)用單片機(jī)》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002.8[2]何立民.《單片機(jī)高級教程》．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001[3]趙曉安.《MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用》.天津：天津大學(xué)出版社，2001.3[4]李廣第．《單片機(jī)基礎(chǔ)》．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999[5]徐惠民．《單片微型計算機(jī)原理接口與應(yīng)用》．北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996基于單片機(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第15頁?；趩纹瑱C(jī)控制LED顯示計數(shù)器課程設(shè)計全文共18頁，當(dāng)前為第15頁。附錄一程序清單ORG0000HMOVR0,#0

MOVDPTR,#TAB

START:MOVA,P0

ANLA,#0FH；取A的低四位

CJNEA,#0FH,KEY1

SJMPSTART

KEY1:LCALLDELAY；調(diào)用延遲子程序

MOVA,P0；確認(rèn)按鍵是否確實按下

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,KEY2

SJMPSTART

KEY2