利率显示屏设计

1、错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。44566678910141414错误！未定义书签。5161719单片机系统课程设计成绩评定表1概述1.1研究背景1.2设计思想及基本功能2总体方案设计2.1方案选取2.2系统框图2.3 总体方案设计 3硬件电路设计3.1 电源电路3.2晶振电路3.3复位电路3.4键盘电路3.5显示电路3.6 电路分析4系统软件设计4.1主程序软件设计4.2键盘程序设计4.3按键功能程序 4.4 中断程序 5系统调试21错误！未定义书签。错误！未定义书签。24256 实验总结 参考文献 附录 1 系统原理图 附录 2 键盘示意图 附录 3 系统程序 1 概

2、述1.1 研究背景随着科技的发展， 人们对物质文明和精神文明需求的不断增长 , 银行管理水 平和形象要求也在不断提高。计算机不断更新和银行利率、汇率的不断变化 , 以 前那种靠手工写牌的时代己不适应现代的需要 ,各类银行迫切要求采用电子显示 屏来显，为此我们设计了利用 LED 数码管显示，并可以进行数据修改的利率显 示屏。1.2 设计思路及基本功能运用数码管显示代替人工手写， 并能进行修改， 能给银行管理带来很大的方 便，在设计时尽量简化电路，用最简单的电路来实现其功能。其基本功能是能通过数码管显示银行利率，可以进行利率显示的修改。2 设计总方案2.1 方案选取单片机在各种电子产品中的应用已经

3、越来越广泛， 很多的电子产品利用单片 机所取得的便利得到了人们的好评， 针对单片机的利率显示控制系统的要求， 实 现的方案有：（ 1）用 LED 矩阵显示；(2) 用数码管显示；(3) 用彩屏显示。但是成本较高，所以不采用此方案。下面是LED矩阵显示与数码管显示的效果。图2-1 LED显示的利率显示屏在本次设计中，选取第二种方案，此方案成本低，操作简单2.2 系统框图方案二的系统框图为:图2-3 系统框图2.3 总体设计方案利率显示屏在显示的同时也需要人为控制，银行利率会不断变化，显示屏也需要随利率变化而变化，这就需要对显示屏的控制。图2-4显示屏控制结构图3硬件电路设计3.1 电源电路单片机

4、正常工作电压为 5V，因此设计的电源电路主要是提供单片机工作电压。图3.1是为单片机提供电压的电源电路。在这个电路中采用了三端集成稳压V CCC30. 1u F器LM7805，可以输出5V的直流电压以供给单片机图3-1电源电路2 C10 uFGND3.2 晶振电路电路中的晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳 定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。 通过 基准频率来控制电路中的频率的准确性。同时，它还可以产生振荡电流，向单片机发出时钟信号。片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接

5、近晶振频率，一般多在1.2MHz 24MHz之间选取。C1、C2是反馈电容，其值在20pF100pF之间选取，典型值 为30pF。本电路选用的电容为30pF，晶振频率为12MHz。振荡周期二112虫;机器周期二1七 指令周期=14七。XTAL1接外部晶体的一个引脚，XTAL2接外晶体的另一端。在单片机内部， 接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机,该引脚接外部振。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的 机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场， 上述物理现象称为压电效应。 一 般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交

6、 变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这 一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。石英晶振起振后要能在 XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使 MCS-51片内的OSC电路按石 英晶振相同频率自激振荡。通常，OSC的输出时钟频率fOSC为0.5MHZ-16MHZ，典型值为12MHz或者11.0592MHz。电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30pF, 调节它们可以达到微调fOSC的目的。C4XTA L130 PY 1I Il2 MGNDC5XTA L230 P图3-2时钟电路3.3复位电路复位电路的主要功能是使单片机进行初始化，在初始化的过程中

7、需要在复位引脚上加大于2个机器周期的高电平。复位后的单片机地址初始化为 0000H,然 后继续从0000H单元开始执行程序。在复位电路中提供复位信号，等到系统电 源稳定后，再撤销复位信号。VCC (5V )圍VCCCRSTGND图3-3复位电路3.4 键盘电路在本设计中，键盘主要用于输入显示数据和修改显示数据，还有需要修改的 项，是人为控制该系统的主要部件。在本次设计中，采用的键盘是4*4矩阵键盘, 为了提高CPU的工作效率，采用了中断扫描工作方式。即只有在键盘有键按下 时，发出中断请求，CPU响应中断请求后哦，转入中断服务程序，进行键盘扫 描，识别键码，中断扫描工作方式的一种简易键盘电路图如

8、下：用P1 口高4位与低4为构成行线与列线，将P1.4-P1.7作为键输出线，P1.0-P1.3为扫描输入线。扫描方式：给P1 口赋初值，让P1.0-P1.3为1,P1.4-P1.7为0,无键按下时，P1.0-P1.3 的与门输出为1,当有键按下时，P1高4位有线接入低4位，使得低4位其中一 位为0,导致与门输出为0,开启中断，进入中断扫描程序，扫描时，先让P1.4为0，其余3位为1,扫描低4位，逐位检查看是否为0,为0赋键值，没有为0 的跳到下一行，让p1.5为0,其余3位为1,在进行扫描，没有0再跳下一行， 最终会检测出按下键的键值。键盘具有16个键，其中有0-9十个个数字键，一个确定修改

9、键，一个复位键,4个需要修改项的键。3.5 显示电路显示电路主要用于给出的利率数据，在本次设计中采用LED数码管进行显示 是因为LED数码管具有以下几个优点：（1）能在低电压、小电流条件下驱动发光， 能与CMOSITL电路兼容。发光响应时间极短（0.1卩s），高频特性好，单色 性好，亮度高。（3）体积小，重量轻，抗冲击性能好。数码管有共阴极与共阳极 数码管，在这里采用共阴极数码管。图3-5 LED数码管在电路中，将数码管的a、b、c、d、e、f、g端分别与74hc164的D0-D6端连接，因为采用的共阴极数码管，所以当有1输入时，对应的二极管就会发光，编写好需要的数据代码后输入就能得到需要显示

10、的数据了。表1 LED字型码字 形dpgfedcba字型码010111111BFH11000011086H211011011DBH311001111CFH411100110E6H511101101EDH611111101FDH71000011187H811111111FFH911101111EFH本次用到16个数码管，每组4个，分为4组，每组由4个74hc164串接起来。每个164接一个数码管每组4个164采用公共cp端、公共复位端，可以对 每组进行统一复位和给予时钟信号。g 8 2 8>耳FI冋何冋F1bl 0因日也忖圉29 5 2 2 <?图 3-6 74HC164164引脚功

11、能符号引脚说明DSA1数据输入DSB2数据输入QO-Q33-6输出GND7地(0 V)CP8时$梅入（低电平到高电平边沿触发/M/R9中央复位输入（低电平有效Q4-Q710-13输出VCC14正电源图3-7引脚功能74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。 数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电 平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不 用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟（CP）每次由低变高时，数据右移一位，输入到 QO, Q0是两个数据输入 端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一

12、个建立时间的长度。 主复位（MR）输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步 地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。用164与数码管连接的显示电路如下图:P3Qo A Q1 B Q2 flM Q3 CPQ4 G §75 V 8Q6q7QoA Q1Q2RM Q3UCT Q4DG d5V8Q6Q7D S?1e fd£jija dpr'VND CCC B A qQndq Mqqq1(11D S?8 7 64 J 2 1P2 .1&p25cc Q Q 7 6gc bA"P MRQDQ Qp Q C5 4 3 2 1 0DD104Qo A Q1

13、 Bq q2M Q3 CPQ4 G5 VQ6q7e fdp 口二DPYDD104V G C B A cc P MRQQ qdQQ|QQ QD S?1rVcQQG C .B A p mRqdq qq q q7l6bdpUbJa D”D S?164d!：:a dpQoA Q1B Q2RM Q3 OCL Q4DG d5V X Q6q7DDDpafll104D S?Qo A Q1 B Q2RMQ3 Sr Q4 G §75 V XQ6q7e fdp口 AS?V G CP M图3-8显示电路Qo A Q1 B - Q2M Q3 &七4 G d5 V X Q6q7D27V G C.B AQ

14、 Q QDQ qTQ Q Q7 6 5 4 3 2 1 03?6V G C BA cc P MRQQ QDQ Qq QQD S?e fdpdc ： a3.6 电路分析在系统电路中， 主要是键盘电路和显示电路， 键盘电路是由单片机 P1 口接 出，由高4位与低4位组合，并接到外部中断口 P3.2,在前面的键盘电路已经分 析了。在显示电路中，可以显示 4 组数据，每组由 4 个数码管显示，分别与 4 个 164连接，第一个164的数据输入端由串行接口 P3.0接入，第二个的数据输入点 与第一个的 Q7 端相接，第三个也与第二个 Q7 端相接，第四个也如此，就可以 实现输入的数据一位一位的往后移动。

15、每组 164的CP端是串行口 P3.1和P2 口 低四位的其中一位相与后输入。串行口在方式 0 工作时， P3.0 输出数据， P3.1 输出对应脉冲，在与P2 口的一位相与后就可以控制脉冲的输入了，当相与位为 0 时，将脉冲关断，相与位为 1 时，开启脉冲，就可以对该组进行数据输入了， 否则在没有脉冲的情况下，数据是无法输入的。每组164的复位端与P2的高4位其中一位相接，当该位输入低电平时，就 可以使该组复位。所以可以得到 P2 口高四位用来控制每组数码管的复位，低四 位用来开启与关断数据输入。由于银行利率通常是百分数， 都保留了两位小数， 所以在接线时， 每组数码 管的第一个第二个第四个

16、的 dp 端都没有接，所以他们的小数点都不会亮，只有 第三个的dp端与Q7相接了，所以只有第三个数码管的dp再有数据给他的时候 会一直发光。在整体的看上去就可以让输入的数为有两位小数的形式了。4 系统软件设计在设计中，系统软件包括，主程序、键盘扫描程序、中断程序、显示程序、 延时子程序等程序组成，每个部分都是不可或缺的。系统程序在附录中查看。4.1 主程序软件部分 主程序需要对单片机进行初始化、设置串行口功能、中断工作方式、对某些 引脚赋予初值，并且需要无限循环下去等待中断。图4-1主程序流程图4.2 键盘程序设计本次设计采用的是中断工作方式，只要有键按下时，就会发出中断申请，相对于其他方式，

17、不需要一直不断地扫描看是非有键按下。 所以键盘程序包含在中 断程序中。开始图4-2键盘扫描程序流程图程序只在有中断请求后执行4.3 按键功能程序在设计中设定的当键值小于10时为数值输入和显示。下面给出的程序流程 图为键值小于10时的流程图。开始图4-3数字键程流程图在数据输出到164后，还不一定可以显示出来，还需要功能键使输入的数据 能够显示出来。当键值不小于10时，键值为12-15，分别可以控制一组让其显示出数据， 需要在开始输入数据之前按下，按下后会先清除原有的数据，之后输入数据就可 以让输入的数据显示出来。键值为 10时为复位功能，按下将使全部数码管复位 熄灭。键值为11为确定修改键，按

18、下后保持修改的数据，并且之后再按数据键 将不影响显示的数据。4.4 中断程序中断程序为此设计的主要程序，其中包含了键盘扫描程序、键功能赋予程序中断开始V图4-4中断程序流程图在中断程序开始时，需要关闭中断，以免中断还没有执行完时中断再次出现， 然后进行保护现场。接着跳到扫描程序、功能赋予程序，当前面的程序执行完后， 恢复现场，还需要在调入延时程序。如果没有延时程序，再一次按键按下后，由 于每次中断执行的速度很快，所以按一次键会相当于按了很多次， 所以需要调入 延时程序，使中断后恢复的时间变久一点，能够达到按一次中断一次的效果。 调 入延时程序后在开中断，然后返回主程序，等待下一次中断。5系统调

19、试调试时，由于设计用到的164、数码管较多，在实验室不能调出来，说以采 用proteus仿真调试。在调试中，经过对线路与程序的反复修改，最终终于调试 成功。再输入数据时的效果图如下:按下01按下012图5-1输入效果图按下0123总体仿真线路图:13456R5&23434&RU356R3、34R56343&RU3R346R35612-T-RU1 2R1&1 2345图5-2仿真线路图6 实验总结在这两个星期的设计中， 通过对各种资料的查询， 与同学们的相互请教， 终 于完成了利率显示屏的设计。 回想在设计时走了些弯路， 在对键盘的设计上， 还 是应该把键盘的键按

20、下后怎么变化理解清楚，然后在写程序时会比较容易写出 来，资料也只能作为参考， 不能生拉硬套。 不然理解不够透彻到后来写程序也可 能会出错。 再设计硬件电路时也应该想着程序应该怎么写， 再结合程序设计硬件 电路，这样在设计中会取到事半功倍的效果。在程序设计时，用汇编语言编写需要对单片机内部如何工作的原理理解清 楚，以及对汇编语言的熟练。在编写时，通过我对课本的反复翻阅，加深了对单 片机的理解并且能够对汇编语言掌握更加熟练， 这样的效果是比在课堂上学习的 效果更加的好。在我的设计中， 虽然完成了， 可以通过设计显示基本的利率信息， 但是他的 功能也不够完好。 还有很多地方可以更加完善， 但是要想做

21、到， 需要我对自己的 能力进行更多的提高。在设计中， 还用到了许多软件， 并且学习到了它们的使用， 这对于我也是个 很大的收获，其中有protel、visio、proteus仿真、keil开发软件等，这些软件对 于我们的专业都是非常有用的。这些都为我以后能够更好的设计打下了稳固基 础。参考文献1 余永劝等. 单片机应用系统的功率接口技术 M . 北京: ：北京航空航天大 学出版社 , 1992. 79- 842 张迎新等. 单片微型计算机原理、应用及接口技术 .北京：国防工业出版社， 1993.123 王志慧, 李树华. 单片机控制实时时钟的设计与实现 J . 内蒙古大学学 报(自然科学版)，

22、1999, 30( 6) : 766768.4 杨家成单片机原理与应用及 C51 程序设计北京：清华大学出版社， 2007附录1系统总原理图181Q QA1JQ Q Q Q Q Q bpGv?Db c pa b c d e f g234567,Qu Qcc VQUNGr Q PCQRH =Q B Q A7 Q6 Qcc V5 QDN G4 Q p c3 QRM2 Q B1 Q Ao Q12345678|1Q Q GQ Q Q Q QR PN cABlM4 CCV1 2 3 4 5 6 7 8&INT 0876543210988 7 6 5 4 3 2 3|0980 12 3 4 5 6

23、 776543V 0000000022222VPPPPPPPPPPPPF01234567T345671 1 1 1 1 1 1 1S33333333ppppppppRppppppppxxg054345618P1. 7P1. 6P1. 5P1. 4PU3*P4.4-附录2键盘示意图活期半年一一年两年确定复位9876543210附录 3 系统程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP EXINT；主程序入口；外部中断 0 入口CLREAPUSHPSWPUSHACCLJMPSUBDISUB:CLRP1.7CLRP1.6CLRP1.5CLRP1.4POPACCPOP PSWLC

24、ALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYEXINT:；关中断；保护现场;让P1高4位回到0；恢复现场;延时LCALLDELAYLCALL DELAYSETBEA；开中断RETI；返回主程序MAIN:MOVSP,#30HCLRIT0；设定中断工作方式SETBEA；允许总中断SETBEX0；允许外部中断 0MOVSCON,#00H；设定串行口工作方式MOVP1,#0FHMOVP2,#0F0HHERE:SJMPHERE；等待中断SUB:；扫描按下按键SETBP1.7SETBP1.6SETBP1.5SETBP1.4K1:CLRP1.4LCALLL1JC K2ADDA,#00HLJMPDL0K2:CLR P1.5LCALL L1JC K3ADD A,#04HLJMP DL0K3:SETB P1.5CLR P1.6LCALL L1JC K4ADD A,#08HLJMP DL0K4:SETB P1.6CLR P1.7LCALL