数码管显示亮度的按键控制设计.docx

学 号单片机原理及应用A课程设计说明书数码管显示亮度的按键控制设计起止日期： 2017 年 1月 3 日 至 2017 年 1 月 6 日学生姓名班级14级电信科1班成绩指导教师(签字)计算机与信息工程学院电子与信息工程系2017年 1月 6天津城建大学课程设计任务书20XX20XX学年 第X学期计算机与信息工程学院 电子信息科学与技术专业 班级 14电信科1班 学号 1 课程设计名称： 单片机原理及应用A 课程设计 设计题目： 数码管显示亮度的按键控制设计 完成期限：自 2017 年 1 月 3 日至 2017 年 1 月 6 日共 1 周设计依据、要求及主要内容：一设计的目的1.进一步熟悉和掌握单片机系统设计和编程原理。2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性、控制方法。3.通过设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4.通过实际程序设计和调试，掌握模块化程序设计方法和调试技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发单片机应用系统的全过程，为今后从事相应开发打下基础。二设计的基本要求1.认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。4.设计的说明书要求简洁、通顺，电路图内容完整、清楚、规范。三设计主要内容a) 设计实现功能STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同AT89S51）作为主控芯片，设计利用按键实现数码管亮度的调整。一是扩展DS18B20温度检测电路，并由数码管显示；二是扩展按键电路；三是利用按键调整数码管的亮度。b) 原理图设计1.原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。2.图中所使用的元器件要合理选用，电阻、电容等器件的参数要正确标明。3.原理图要完整，CPU、外围器件、外扩接口、输入/输出装置要一应俱全。c) 程序调计1.根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。2.根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程图。d) 程序调试1.编写相关程序，并进行仿真。2.将程序下载到单片机，进行运行调试。e) 设计说明书1.原理图设计说明简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。2.程序设计说明对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。3.画出工作原理图，程序流程图并给出相应的程序清单。指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期： 2017年 1 月 06 日目 录第一章 设计任务及要求11.1设计的目的11.2设计的基本要求11.3设计数码管亮度显示及按键控制原理1第二章硬件的选择22.1主控制芯片AT89S5122.2数码管结构及工作原理32.3键盘输入模块3第三章电路原理图软件绘制43.1完整原理图4第四章 实物的连接以及操作显示54.1实物图5心得总结6参考文献7第一章 设计任务及要求1.1设计的目的1.进一步熟悉和掌握单片机系统设计和编程原理。2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性、控制方法。3.通过设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4.通过实际程序设计和调试，掌握模块化程序设计方法和调试技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发单片机应用系统的全过程，为今后从事相应开发打下基础。1.2设计的基本要求1.认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。4.设计的说明书要求简洁、通顺，电路图内容完整、清楚、规范。1.3设计数码管亮度显示及按键控制原理 使用单片机，单片机自带数码管，难点在于程序编写和电路仿真。对于程序编写我们借鉴温度显示于显示屏的程序，稍加改造将温度显示于数码管。通过改变延时，延时越长亮度越低，延时越短亮度越高。对于电路仿真我们用仿真软件。最后用stcv685软件下载hex程序到单片机即可。第二章硬件的选择2.1主控制芯片AT89S51 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S51芯片价格便宜，适合对大批量的计量仪器进行规模化改造。主要性能特点 1、4k Bytes Flash片内程序存储器；2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；5、5个中断源；6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口；8、看门狗（WDT）电路；9、片内振荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容；11、全静态工作：0Hz-33MHz；12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。主要管脚说明图2-1 51单片机引脚图P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。地址数据存储器进行读写时编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。2.2数码管结构及工作原理共阴极数码管是一类数字形式的显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单、在电器，特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏和荧光屏图2-2 共阴极数码管本课设选择共阴极数码管，结构共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及.（小数点），如下图所示。图中的8个LED分别和上面那个图中的ADP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字2.3键盘输入模块图2-3 键盘模块图第三章电路原理图软件绘制3.1完整原理图STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同AT89S51）作为主控芯片，设计数码管亮度控制电路。一是设计MAX7219驱动LG3641AH（或同型号共阴极）数码管；二是设计按键电路，作为数码管亮度的参数输入；三是设计根据不同的输入参数改变数码管显示亮度的程序；四是扩展时钟芯片DS12C887时钟芯片作为数码管的显示内容。图3-1 完整原理图第四章 实物的连接以及操作显示4.1实物图 在数码管上显示实时温度，通过按键改变数码管的亮度。图4-1 实物图心得总结 这次课设虽然只有3天但是我们在下面付出的努力却不仅仅三天，因为这次我做的这个课设网上几乎没找到什么有价值的信息，然而我却与同学们一起探讨，以课本知识为基础，通过众多同学的建议，最终改出程序，运行成功并通过验证。在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。通过题目选择和设计电路的过程中，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性。在方案设计选择和芯片的选择上，培养了我们综合应用的能力对单片机的应用也有了进一步的认识。还锻炼我们个人的查阅技术资料的能力，动手能力，发现问题，解决问题的能力。并且我们熟练掌握了有关器件的性能及测试方法。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。参考文献1 李广第主编单片机基础第一版北京航空航天大学出版社北京2 王修才主编单片机接口技术第一版复旦大学出版社上海3 周志德主编单片机原理及应用第一版高等教育出版社4 李运华主编机电控制第一版北京航空航天大学出版社5 秦曾煌主编电工学上册：电工技术第五版高等教育出版社附 录主要程序#include reg51.h#includeabsacc.h #includemath.htypedef unsigned char BYTE;typedef unsigned int WORD;unsigned char code du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;BYTE ah,al; WORD m;char temperature2; /存放温度数据float wen_val;sbit DS1820_DQ= P17; /单总线引脚 void DS18B20_Init() ; /DS18B20 初始化 bit DS1820_Reset(); /DS1820 复位 void DS1820_WriteData(BYTE wData); /写数据到DS1820 BYTE DS1820_ReadData(); /读数据 void read_wendu();void DelayXus(WORD n);void IintUart();void InitADC();void SendData(BYTE dat);void GetADCResult(BYTE ch);void Delay(WORD n);void Delay2(WORD n);void ShowResult(BYTE ch);void lcd_init(void); / lcd初始化 void write_cmd(BYTE cmd); / lcd写命令 /void write_string(unsigned char *s); / 写字符串 void write_data(BYTE dat) ; / 写数据 void set_display_place(BYTE line,column);void write_string_lcd(BYTE line,column,unsigned char *string);void write_data_lcd(BYTE line,column,dat);void crti(unsigned long dat);void crt_r(float x);/*DS18B20 初始化 *函数名称:DS1820_WriteData() *说明：本初始化程序可以不要，因为18B20 在出厂时就被配置为12 位精度了 */void DS18B20_Init()DS1820_Reset();DS1820_WriteData(0xCC); / 跳过ROM DS1820_WriteData(0x4E); / 写暂存器 DS1820_WriteData(0x20); / 往暂存器的第三字节中写上限值 DS1820_WriteData(0x00); / 往暂存器的第四字节中写下限值 DS1820_WriteData(0x7F); / 将配置寄存器配置为12 位精度 DS1820_Reset();/*DS1820 复位及存在检测(通过存在脉冲可以判断DS1820 是否损坏) *函数名称:DS1820_Reset() *说明:函数返回一个位标量(0 或1)flag=0 存在,反之flag=1 不存在 */bit DS1820_Reset()bit flag;DS1820_DQ = 0; /拉低总线 DelayXus(480); /延时480 微秒,产生复位脉冲 DS1820_DQ = 1; /释放总线 DelayXus(80); /延时80 微秒对总线采样 flag = DS1820_DQ; /对数据脚采样 DelayXus(400); /延时400 微秒等待总线恢复 return (flag); /根据flag 的值可知DS1820 是否存在或损坏 ，可加声音告警提示DS1820 故障 /*写数据到DS1820*函数名称:DS1820_WriteData()*/void DS1820_WriteData(BYTE wData)BYTE i;for (i=8;i0;i-)DS1820_DQ = 0; /拉低总线,产生写信号 DelayXus(4); /延时4us DS1820_DQ = wData&0x01; /发送1 位 DelayXus(60); /延时60us,写时序至少要60us DS1820_DQ = 1; /释放总线,等待总线恢复 wData=1; /准备下一位数据的传送 /*从DS1820 中读出数据*函数名称:DS1820_ReadData()*/BYTE DS1820_ReadData()BYTE i,TmepData;for (i=8;i0;i-)TmepData=1;DS1820_DQ = 0; /拉低总线,产生读信号 DelayXus(4); /延时4us DS1820_DQ = 1; /释放总线,准备读数据 DelayXus(8); /延时8 微秒读数据 if (DS1820_DQ = 1)TmepDa