《Proteus仿真平台单片机项目式教程》课件 （李任青）项目3 抢答器

单片机技术主讲：XXX《Proteus平台单片机项目式教程》七、静态数码显示课程引入

1应用效果仿真展示2基本原理（重点）3实物效果展示4思考题与课外拓展5一、课程引入第一步：复习旧课。上节课，我们基于单片机的最小应用系统完成了汽车双闪灯控制系统的设计，它是单片机控制发光二极管的应用设计实例。但是生活中，我们经常用发光二极管来构成数码管的方式来显示基本信息。这节课，我们将讲述：怎么样利用单片机驱动控制一位数码管显示字符或数据？请大家一起来体验它的应用设计过程。一、课程引入第二步：启发式引入新的问题：在生活中，数码管的显示方式分为：静态显示和动态显示。(一动一静之间，彰显科技之美！)你知道什么叫静态显示、动态显示吗？（互动提问）第三步：提出这节课中心问题：

怎样通过单片机驱动一位数码管静态显示数字“0-9”或字符“a-f”中任意一个？

应用提示：生活中各个门店的的广告牌、显示屏的原理基本上都是采用静态或动态的驱动显示方式。答案是:静态显示和动态显示区别在于它的数据驱动方式，说白了就是单片机给数据的方式，而不是显示字符静止或流动。动态显示后面专题再讲，大家先网上自学一下。二、应用效果仿真展示打开Proteus仿真软件展示仿真效果（激发学生学习兴趣）

提问：数码管能显示字符吗，想想用它能显示哪些字符?三、基本原理（重点）

1、数码管简介数码管一种是半导体发光器件，分共阴、共阳两种。共阴极数码管：8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流。三、基本原理（重点）

2、静态数码显示的工作原理数码管的工作原理：是通过单片机的I/O端口进行驱动数码管的各个段码，点亮不同的段码从而形成字符显示出我们要的数字或字符。静态显示原理：当数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O口地址相连，I/O口只要有段码输出，相应字符即显示出来，并保持不变，直到I/O口输出新的段码。采用静态显示方式的特点：较小的电流即可获得较高的亮度，且占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制，但其占用的口线多，硬件电路复杂，成本高，只适合于显示位数较少的场合。

三、基本原理（重点）

3、数码管显示的编码原理要使数码管显示出相应的数字或字符，必须使段数据口输出相应的字形编码。

P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0显示字符编码数据D7D6D5D4D3D2D1D0dpgfedcba00111111“0”3FH00000110“1”06H01011011“2”5BH01001111“3”4FH01100110“4”66H01101101“5”6DH01111101“6”7DH00000111“7”07H01111111“8”7FH01101111“9”6FH01110111A77H01111100B7CH111111“0”00111111“0”3FH三、基本原理（重点）

4、任务分析和硬件电路设计采用AT89c51单片机作为本系统的控制核心，利用单片机P0口直接驱动一个共阴的数码管，驱动显示数据“5”。（1）硬件电路设计共阴数码管的公共端通过限流电阻接地，笔段端通过单片机P0口直接驱动，单片机是无法提供足够的驱动电流的。

为了节省硬件，直接采用上拉电阻进行简单的驱动配置，达到提供驱动电流的目的，提高数码管的显示亮度。

三、基本原理（重点）

5、软件程序

BUF1

EQU30H ORG

0000H LJMP

START ORG

0030HSTART: MOV

BUF1,#05HNEXT:MOV

A,BUF1 MOV

DPTR,#TABLE MOVC

A,@A+DPTR MOV

P0,A LCALL

DELY10MS LJMP

STARTDELY10MS:MOV

R6,#20D1: MOV

R7,#248 DJNZ

R7,$ DJNZ

R6,D1 RETTABLE: DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;0，1，2，3，4，5 DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;6，7，8，9，A，B DB58H,5EH,79H,71H,40H,00H;C，D，E，F，- END提问：请大家讨论一下，怎样编写程序实现一位数码管交替显示“6”、“A”？四、实物效果展示五、思考题与课外拓展1、思考题：编写程序实现一位数码管交替显示“6”“A”。2、课外拓展：

请基于以上原理设计程序，在Proteus软件仿真平台分别实现以下功能。

（1）请利用单片机四组I/O口分别驱动4位数码管显示“good”、“1000”。

（2）请利用驱动芯片组成并口静态数码显示电路，显示“012345”等,提示可采用74LS373等数据锁存器。

（3）请利用驱动芯片组成串口静态数码显示电路，显示“HELLO”等字符,提示可采用74LS164等串行移位寄存器。

课外（自学）：交替显示“6”“A”课外（自学）：显示“HELLO”ThankYou!单片机技术主讲：XXX《Proteus平台单片机项目式教程》西安电子科技大学出版社江西农业大学南昌商学院八、0—9随机抽号器的设计

课程引入1应用效果仿真展示2基本原理（重点）3实物效果展示4思考题与课外拓展5一、课程引入第一步：复习旧课。上节课，我们基于单片机的最小应用系统完成了数码管的字符显示功能，它是单片机控制数码显示的静态显示实例，后面我们也会接着讲动态数码显示的编程方式。这节课将在上节课静态显示的基础上巩固加深，做一个数码跑动的键控效果，让数码管“动”起来。一、课程引入第二步：启发式引入新的问题：生活中，我们经常用到随机抽号器，例如考试的随机抽题、各种随机形式的抽签等等。以最简单的0-9随机抽号器的设计为例。那么请大家一起讨论一下，我们需要从那几个方面考虑？请积极发言：第三步：提出这节课中心问题：针对上述四个关键问题请给出最佳的设计、处理思路？

（1）数码管的显示，需要能够从0到9快速跑起来。（2）按键控制停止，按下键就停在某一随机数字上。（3）如何保证0-9的数据具有随机性？（4）怎样恢复到下一次的抽号？二、应用效果仿真展示仿真平台应用效果展示（激发学生学习兴趣）1、设计方法（4）怎样恢复到下一次的抽号？对策思路：最佳的人性化方案是，再按一下同一个键，即可立刻自动复位到随机抽号功能。可以通过开关按键的电平检测细分状态编程实现。（1）数码管的显示，需要能够从0到9快速跑起来。对策思路：要用一个计数变量，编程做加法运算实现0到9的循环数，之后译码显示。任务分析（2）按键控制它的停止，按下键就停在某一随机数字上。对策思路：要做一个按键检测，检测到就锁存正显示的数据不动，并且要始终嵌套在主程序中一直执行按键扫描。（3）如何保证0-9的数据具有随机性？对策思路：要保证公平性和随机性，加法循环计数速度要远远超过按键的操作速度，可以采用1秒钟，循环计数1000-10000次。三、设计原理（重点）三、设计原理（重点）2、系统设计（1）硬件电路设计采用AT89c51单片机作为本系统的控制核心，利用单片机P0口直接驱动一个共阴的数码管，按键状态通过P3.7口输入，不按为高电平，按下为低电平。三、设计原理（重点）

（2）.软件程序编写

Count EQU30H SP1 BITP3.7 ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART: MOV

Count,#00H MOV

DPTR,#TABLELOOP: MOV A,Count ADD A,#1 DA A ANL

A,#0FH MOV

Count,A MOVC

A,@A+DPTR MOV

P0,Asweep:JB

SP1,LOOP;等于1跳转。LCALL

DELY10MS JB

SP1,LOOPwt:

JNBSP1,wt;检测按键释放1；JNB等于0就跳转。

;LJMP$wIt:

JBSP1,wIt

;检测是否再次按键复位0,没有就等待wt2:

JNBSP1,wt2

;按键了准备复位,等待释放后复位。

LJMPSTARTDELY10MS:

MOVR6,#20D1: MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D1 RETTABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;0,1,2,3,4,5

DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;6,7,8,9,A,B

DB58H,5EH,79H,71H,40H,00H;C,D,E,F,- END

思考：请大家讨论一下，怎样编写程序实现两位数码显示的随机抽号功能？四、实验箱演示实物运行效果：五、思考题与课外拓展1、思考题：怎样编写程序实现两位数码显示的随机抽号功能？2、课外拓展：请基于以上原理设计程序，在Proteus软件仿真平台分别实现以下功能。（1）请编程实现一位数码管的0-9随机抽签排序功能，随机抽出0-9的数字各一，保证稳定性，防止误操作。（难点提示：可以通过“两键互锁,一键恢复”的方式防止误操作。）（2）请编程实现1-4位数码管随机抽号功能，添加一个按键，用于选择数码管的位数的模式切换。（3）请编程实现1-4位数码管随机抽签排序功能，添加一个按键选择数码管的位数模式切换。ThankYou!单片机技术主讲：XXX《Proteus平台单片机项目式教程》西安电子科技大学出版社江西农业大学南昌商学院项目3抢答器的设计

课程引入1应用效果仿真展示2基本原理（重点）3实物效果展示4思考题与课外拓展5一、课程引入第一步：复习旧课。上节课，我们基于单片机的最小应用系统完成了0-9随机抽号器的设计。一、课程引入今天我们将在此基础之上，设计一个抢答器。这是对数码显示技术及按键检测处理方法的一次综合型设计，目的是训练大家的应用编程能力，帮助理解前面的知识点，形成实际的编程应用能力。下一节课我们将转入下一个项目：交通灯的设计一、课程引入第二步：启发式引入新的问题：常见的抢答器有哪些功能？请大家回想数字电路课程设计中抢答器，它主要由哪几部分构成？以8路抢答器的设计为例。请大家一起讨论一下，我们需要从那几个方面考虑？第三步：提出这节课中心问题：针对上述四个关键问题请给出最佳的设计、处理思路？

（1）数码管的显示、驱动方式。（2）按键检测与处理。（3）如何保证抢答器的公平性？（4）怎样恢复到下一次的抢答？二、应用效果仿真展示仿真平台应用效果展示（激发学生学习兴趣）1、设计方法（4）怎样恢复到下一次的抢答？对策思路：设置主持人键，主持人按复位键手动恢复下一次抢答。分正常抢答完成、提前抢答和抢答超时三种情况下的复位。（1）数码管的显示、驱动方式。对策思路：数码管显示位数不多，可以采用静态显示，共阴数码管采用上拉电阻驱动即可。任务分析（2）按键检测与处理。对策思路：采用独立式按键，检测按键输入的电平变化，对按键扫描需要考虑到按键抖动的干扰，需要消抖处理。（3）如何保证抢答器的公平性？对策思路：利用开机自检、测试保证设备公平性；扫描的按键速度us级保证按键动作捕获公平；设置抢答锁定，设置主持键允许抢答、提前抢答违规处理保证过程公平。三、设计原理（重点）三、设计原理（重点）2、相关知识（1）按键去抖动

接触式按键，是有机械触点的弹性开关。按键按下，开关闭合；按键释放，开关断开。实现电气上逻辑关系的输出，提供标准的TTL逻辑电平。理想波形按键机械抖动波形一般有硬件消抖和软件消抖两种方法。三、设计原理（重点）硬件消抖:RC滤波去抖动脉冲计数就是合理设置一个计数值，通过计数来确认按键动作，避免重复响应。延时消抖是根据按键抖动出现的特性，利用10ms左右的延时，规避抖动信号出现的时间段，达到软件消抖的目的。软件消抖：脉冲计算、延时响应消抖。三、设计原理（重点）（2）数码管显示字符编码数据：单片机对笔段端I/O口输出的编码数据。共阴数码管显示字符“0”，对应的数据D7~D0为：3FH。数码显示方式：静态显示和动态显示。

这里采用静态显示：通过驱动器或锁存器直接控制数码管的显示，单片机端口直接驱动一位数码管。静态显示，耗占用CPU时间少。一般只适合于数码管显示位数较少的场合。数码管编码数据三、设计原理（重点）（3）驱动接口电路设计数码管、LED、点阵等发光部件常需要用数据锁存器74273、缓冲器74245、反相器7406、达林顿管UL2003等来做驱动。抢答器中的蜂鸣器、扬声器常需要三极管作驱动接口设计。常见的三极管接口电路三、设计原理（重点）3、系统设计（1）需