基于单片机的6位led显示设计报告.

1、设计题目：用单片机控制 6 位数字显示摘要 ：单片微型计算机（ single chip microcomputer ）简称单片机，它是为各类专用 控制器而设计的通用或专用微型计算机系统， 高密度集成了普通计算机微处理器， 一定容量 的RAM和ROM以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。单片机自 20 世纪 70 年代问世以来， 以极其高的性价比受到人们的重视和关注， 所以应用很 广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低 廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来 越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字，

2、 汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器， 广告屏 等。所以研究LED显示有实用的意义。关键词：单片机、AT89C51、74HC245驱动电路、LED数码管论文提纲：收集相关资料并仔细研读和思考。 对设计方案进行分析，通过相关数学推导和计算，确定相关元器件的参数和型号。 硬件电路的设计与调试。整体连调及测试性能。 整理资料，编写设计论文。E 1.1设计目的：1 、进一步学习、掌握 MCS-51 系列单片机指令系统2、掌握单片机循环程序、子程序的设计方法3、掌握单片机与数码管的接口电路及显示程序设计4、了解单片机查表程序的设计方法E 1.2设计内容：利用单片机控制七段 LED数码管显示“ 654321

3、 ” 6位数字E 1.3设计的组成：1 、 （ 1 ）晶体振荡器2、复位电路3、数码管数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD数码管，本设计提供的为LED数码管4、控制部分1.4 设计的工作原理（1）：输入 /输出口线P0.0-P0.7P0口8 位双向口线P1.0-P1.7P1口8位双向口线P2.0-P2.7P2口8 位双向口线P3.0-P3.7P3口8 位双向口本设计用到的是P0 口和P2 口（2）:地址锁存控制信号 ALE在系统扩展时，ALE用于控制把P0 口输出地低8位地址送入锁存器锁存起来，以实 现低位地址和数据的分时传送。 此外由于ALE是以1/6晶振频率的固定频率输出的

4、正脉冲， 因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。（3） :外部程序存储器读选通信号PSEN在外部ROM时PSEN有效（低电平），以实现外部 ROM单元的读操作。（4）：访问程序存储器控制信号 EA当EA信号为低电平时，对ROM的读操作是针对尾部程序存储器的；而当EA信号为高电平时，对ROM的读操作时从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。（5）:复位信号RST当输入的复位信号延续 2个机器周期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位 操作。（6） :外接晶体引线端 XTAL1和XTAL2当使用芯片内部时钟时，XTAL1和XTAL2用于 外接石英晶体谐振器和微调电容；当使用外部时钟时

5、，用于接入外部时钟脉冲信号（7）:地线 Vss（8）: +5V 电源 Vcc七段LED数码管是一种常用的数字显示原件，将 a、b、c、d、e、f、g七只发光二 极管做成条状，按图所示排列而成，除显示数字的七段之外还有一个小数点dp,实为八段显示。通过七段发光段的不同组合，可以显示 09、AF灯数字和字符。根据内部发光二极管的连接方式，可分为共阴极型与共阳极型两种。（1 ）、共阳极连接如图所示，把发光二极管的阴极连在一起构成公共端COM，使用时公共端接地，这样阳极端输入高电平的端就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。（2 ）、共阳极连接如图所示，把二极管的阳极连接在一起构成公共端COM。使用时公共

6、端接+5V。这样阴极端输入低电平的端就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。共阳极T段数码管图一单片机动作七段LED数码管显示数字，必须提供段选码。段选码又称字形码，是ag、dp八个电平的取值组合。例如，采用共阴极连接，若要显示数字7,则a、b、c端接高电平， 其余端接低电平。七段发光二极管，再加上一个小数点位， 共计八段，因此可将单片机的一个 8位并行口 与七段LED数码管的八段对应相连（如 P0.7P0.0分别对应着八个笔画段 dp、ga）, 8位 并行口输出不同的段选码， 便可驱动数码管的不同段发光了， 从而显示不同的数字。 用七段 LED数码管显示十六进制数的字形码见表 1表字形共阴极代码

7、共阳极代码字形共阴极代码共阳极代码03FHC0HA77H88H106HF9HB7CH83H25BHA4HC39HC6H34FHB0HD5EHA1H466H99HE79H86H56DH92HF71H8EH67D82HP73H8CH707HF8H40H0BFH87FH80H灭00HFFH96FH90HE 1.5硬件电路设计方案E 1.51硬件电路七段LED数码管要正常显示，需用驱动电路来驱动七段LED数码管的各段码，从而显示我们要的数字。根据七段LED数码管驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。1、静态显示驱动静态驱动是指每个七段 LED数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O端口进行驱动

8、。静 态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O 口端口多，如驱动 6个七段LED数码管静态显示，则需要 6X 8=48根I/O端口来驱动，而一个 80C51系列单片机可用的I/O 端口才32个！实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。2、动态显示驱动七段LED数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的显示方式之一，动态驱动是将所 有七段LED数码管的8个显示笔画a、b、c、d、e f、g、dp的同名端连在一起，另外为 每个数码管的公共极 COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O端口控制，当单片机输出字形码时所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个LE

9、D七段数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以只要将需要显示的七段LED数码管的位选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流 控制各数码管的 COM端，就使各个七段 LED数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在 轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 12ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的 余晖效应，尽管各位七段LED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。动态显示能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。图二为单片机控制 6为七段LED数码管的动态显示电路fiHCMFC BF口i 呵

10、P1.WPl.MDifl113一Hz.=.a:TpFraBJKta p a;m4-111.L丄 転t 图二考虑到所有的段电流居流过位选线，因此位驱动电路的驱动能力应为段驱动能力的8倍。图中74HC245芯片的作用为段驱动，74HC245-1芯片的作用为位驱动。1.5 . 2使用的几种芯片的介绍：74hc245 - 74HC245芯片原理说明总线收发器(bus transceiver )，典型的CMOS三态缓冲门电路。由于单片机或CPU的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。另外，也可以使用 74HC244等其他电路，74HC244比74HC245多

11、了锁存器。ntFrIEkr匕LdHdEi111 TW g a?dMpato a MjuIM Ib- Vn- p4 vWN CAh AM |d斗 IvEff戸 U HpljtS KQPX d TUBPC74HC245实物图：74hc245 -引脚定义：第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR= “ 1 ”高电平时信号由“ A”端输入“ B”端输出，DIR= “0”低电平时信号由“ B”端输入“ A”端输出。第29脚“A”信号输入输出端， A仁B1、A8=B8, A1与B1是一组，如果 DI r=“1” OE=“ 0”则A1输入B1输出，其它类同。如果 DIR= “ 0” OE“ 0”则B1输入

12、A1输 出，其它类同。第1118脚“ B信号输入输出端，功能与“ A”端一样，不再描述。第19脚OE使能端，若该脚为“ 1” A/B端的信号将不导通，只有为“ 0”时A/B端才 被启用，该脚也就是起到开关的作用。第10脚GND电源地。第20脚VCC电源正极。TRUTH TABLED 值表Cont In puts 控制 Operati on 运行输入GDIRB数据到A总LL线A数据到B总LH线HX隔开H=高电平L=低电平X =不定Absolute Maximum Rat ings绝对取大额疋值Supply Voltage 电源电压(VCC)-0.5 to -7.0VDC In put Volta

13、ge DIR and G pins (VIN)直流输入电压方向和 G引脚（输入电压）-1.5 to VCC -1.5VDC Input/Output V oltage (VIN, VOUT)直流输入 /输出电压-0.5 to VCC -0.5VClamp Diode Current 钳位二极管电流(ICD) 20 mADC Output Current直流输出电流，每个引脚（输出） 35 mADC VCC or GND Curre nt, per pin (ICC) 70 mAStorage Temperature Range 储存温度范围(TSTG)-65 C to -150 CPower

14、Dissipation (PD)功耗(Note 3)600 mWS.O. Package only500 mW第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR= “ 1”高电平时信号由“ A”端输入“ B”端输出，DIR= “ 0”低电平时信号由“ B”端输入“ A”端输出。第29脚“A”信号输入输出 端，A仁B1A8=B8, A1与B1是一组，如果DIR= “1” G=“0”贝U A1输入B1输出，其它类同。如果 DIR= “0” G=“0”则B1输入A1输出，其它类同。第1118脚“ B”信号输入输出端，功能与“ A端一样，不在描述。第19脚G使能端，若该脚为“ 1” A/B端的信号将不导通，只

15、有为“ 0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用第10脚GND电源地。第20脚VCC电源正极。AT89C51AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反 复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在

16、单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。现在 AT89S51/52 已经取代了 AT89C51/52。主要特性与MCS-51兼容4K字节可编程FLASH存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定128X 8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路特性概述AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM

17、 32个 I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至OHz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许 RAM定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直 到下一个硬件复位。管脚说明VCC:供电电压。GND:接地。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P0 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

18、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外部必须接上拉电阻。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“时”其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输 入时，P2 口

19、的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入“1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低 电平，P3 口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，

20、如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INTO （外部中断 0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （计时器0外部输入）P3.5 T1 （计时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时， 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不

21、变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行 MOVX, MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN :外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP :当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFF

22、H ），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为 RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（VPP）。XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。E 1.6材料清单本设计所需的材料清单如表所示序号名称型号、规格单位数量备注1U1AT89C51(AT89S51)片1DIP封装2OSC6MHZ只1晶振3C1、C230PF只2陶瓷电容4C322Uf/25v只1电解电容5R12K Q只1碳膜6R2200 Q只1碳膜7R3R10270 Q只8碳膜8RS104只1排

23、阻9七段LED数码管BS-18R-2只6咼亮度、红色、共阴10SWTC-0102只1按键11U274HC245片1总线驱动12U374HC245-1片1反相驱动器E 2、程序设计思路根据前面对七段 LED数码管的介绍，只要通过P0 口输出“1”的字形码，再通过P2.0 将该数码管的COM端置低电平即可。考虑到图只中采用的 74HC245-1为反相驱动器，因此 P2 口线上为1时，对应的七段 LED数码管被选中。以下为仅 1位七段LED数码管显示的 程序。；LED_1BIT.ASM 1位七段LED数码管静态显示程序ORG 0000HAJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV P2 ,

24、 #01HMOV A,#01H；P2 口输出位控信号;待显示数送A中MOV DPTR,#TABLE ;字形码表首地址送 DPTRMOVC A,A+DPTR ;查表取字形码MOV P0 , ASJMP $；P0 口输出字形码；动态停机TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH； 1，2,3,4,5,6DB 07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H； 7，8，9，A，B，CDB 5EH,79H,71H,73H,40H,00H； D，E，F, P,灭END读上述程序可知，单片机只要把显示的字形代码发送到接口电路，由于并行I/O端口具有锁存功能，能够保持其输出不变，

25、这样七段LED数码管LED1上就一直显示数字“ 1 ”，这 钟显示方式属于静态显示。但若要显示 6 位数字，就不会如此简单了， 因为 6 只七段 LED 数码管的同名端连在一起， 均与P0 口相连，这就需要根据 P2 口输出的位控制码，轮流点亮各只数码管，即动态显示。 以下参考程序为单片机控制 6 位数字显示程序。LEDBUF EQU 7AH ；定义显示缓冲区首地址ORG 0000HAJMP MAINORG 0100HMAIN:MOV SP,#30H ；确立堆栈区MOV R0,#LEDBUF ；显示缓冲区首地址送 R0MOV A,#1 ；第一个待显示数给 AMOV R7,#6 ；设置循环次数，

26、 6 个待显示数送缓冲区NEXT: MOV R0,A ；待显示数送显示缓冲区INC R0 ；R0 中的内容加 1，指向下一个显示缓冲区INC A ；A 中的内容加 1，准备下一个待显示数DJNZ R7,NEXT ；直到送完 6 位待显示数至缓冲区LOOP: LCALL DISPLAY ；调用显示子程序 DISPLAYSJMP LOOP ；循环执行主程序DISPLAY:PUSH ACC ；保护现场PUSH PSWSETB RS0 ；改变当前工作寄存器组MOV R0,#LEDBUF ；显示缓冲区首地址送 R0MOV R7,#6 ；设置循环次数，显示 6 位数MOV DPTR,#TABLE ；字形表

27、首地址送 DPTRMOV R2,#0FEH ；位空码初值，从 LED1 开始显示LOOPDISP: MOV P2,R2 ；输出位空码MOV A,R0 ；从显示缓冲区取待显示的数MOVC A,A+DPTR ；查表取待显示数的字形码MOV P0,A ；字形码送 P0 口输出INC R0 ；R0 中的内容加 1，指向下一个显示缓冲区MOV A,R2 ；重取位控码RL A ；位控码左移，指向下一只 LEDMOV R2,A ；位控码送 R2 暂存MOV R3,#20 ；延时程序开始AA1:MOV R4,#100AA2:DJNZ R4,AA2DJNZ R3,AA1 ；延时程序结束DJNZ R7,LOOPDISP 直到 6 位全显示完POP PSW ；恢复现场POP ACCRET;子程序返回TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH； 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6DB 07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H ; 7， 8， 9， A， B ， CDB 5EH,79H,71H,73H,40H,00H ; D, E, F, P,灭ENDE 3 设计步骤（1）、收集资料，分析问题，编写好本设计的程序。（2）、利用KEIL uvi