单片机大作业设计报告

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1、课 程 设 计 报 告课题单片机大作业（显示系统设计）学院电子与控制工程学院专业建筑电气与智能化班级学号姓名4 月13 日至4 月18 日指导教师徐先锋设计任务书摘要本次设计主要采用 MCS-51 单片机、74LS273 锁存器、数码管、按键、LED灯等器件组成一个能够控制流水灯的显示以及数码管显示的简单系统，并且内部用到中断技术。键盘控制数码管显示的具体数字。关键词：流水灯，键盘，数码管显示，中断，定时器AbstractThis design using MCS-51 microcontroller,74LS273 latch,digital control,button,LEDlights

2、 and other devices can control water light show simple system and digitaldisplay,and internal disruption technique is used.Keyboard controls digital displayspecific figures.Key words：water lights、keyboard、digital display、break off、timer目录设计任务书.2摘要.2Abstract.2Keywords:.2目录.3内容.4一、设计要求.4二、设计步骤.4三、设计原理

3、.5四、系统调试.6五、软件流程.7六、仿真结果与分析.9设计总结.12参考文献：.12附录：.13内容一、设计要求1.选择合适的设计方案，并进行理论阐述。2.编制相应的控制程序，要求有程序流程图，程序加注释。3.绘制实现电路原理图，所有图纸均用计算机绘制。二、设计步骤1.流水灯的控制本次设计流水灯的显示有三种模式。第一种：系统工作时，指示灯 L0L7 以 3 个指示灯为一组循环显示。第二种：当 S1 按下时，暂时中断 3 灯循环方式，熄灭全部指示灯，从指示灯 L0 开始逐个点亮并保持，直至 L0L7 全部点亮，然后熄灭，重复上述过程 5 次后退出，继续三灯循环显示模式。第三种：当 S2 按下

4、时，暂时中断 3 灯循环方式，全部指示灯 L0L7闪烁 10 次后退出，继续三灯循环显示模式。考虑到定时器/计数器的使用，本次中断采用不同的方式，即：第二种显示模式采用外部事件中断 TNT0，第三种显示模式采用定时器/计数器T0 的溢出中断。2.键盘的设计本次键盘设计为 33 键盘，键盘接MCS-51 单片机 P2 口，其中P2.3口和 P2.7 口处于闲置状态，九个按键依次对应 1 到 9 九个数字，按键识别方法采用线反转法。3.数码管的显示七段数码管采用共阴极接法，与 MCS-51 单片机接于 P0 口，键盘按键键值计算完后，由 P0 口输出到 74LS273 锁存器，再驱动数码管相应位置

5、点亮，显示相应数字。三、设计原理1.流水灯控制设计本次设计中流水灯采用三种模式显示。流水灯接 P1 口，正常工作时，指示灯三个为一组循环显示，在指令中采用依次循环左移产生显示控制码来控制指示灯依次显示。另两种显示模式分别用两种类型的中断来控制。首先，这两种中断的优先级是一样的。第二种模式采用采用外部事件中断TNT0，触发方式采用负跳变方式。第三种显示模式采用定时器/计数器 T0的溢出中断，定时器/计数器的工作方式寄存器（TMOD）初始值设为 06H，让定时器/计数器 T0 为计数器工作模式，并且工作方式为方式 2。外部事件中断 INT0 方式中，按下开关 S1，中断触发，改变流水灯显示方式，同

6、样，当按下开关 S2 是，计数器计数溢出中断，进入中断处理程序，改变流水灯显示方式。因为两个中断的优先级是相同的，所以，两个按键对其中任何一个按键是否按下没有影响，当两个按键同时按下时，优先响应S1 的请求，正在处理其中一个时，不会响应另外一个。2.键盘及数码管显示设计（1）键盘接口设计：键盘是由一组规则排列的按键组成的。按键实际上是一个开关元件，也就是说键盘是一组规则排列的开关，可分为独立式和矩阵式两种形式。本次设计采用矩阵式键盘，设计成一个 33 键盘，接于 P2 口。其中，P2.0P2.2 作为行线，P2.4P2.6 作为列线，P2.3 和P2.7 不接，处于闲置状态。本次设计中按键的识

7、别方法为线反转法。其工作原理如下：第一步，首先使行线为输入，列线为输出。列线全部输出低电平，那么，行线中变为低电平的行线为按键所在的行。第二步，试行线变为输出，列线变为输出。行线输出全部为低电平，那么，列线中变为低电平的列线为按键所在的列。在程序设计时，可以用行线和列线的输入状态来构造按键的特征码。线反转法键盘识别及处理程序流程图见第四部分（软件流程）。在程序中获取行线和列线的状态后，先进行取反操作，这样按键所在的行和列的状态为 1，然后通过移位指令，计算出按键所在的行号和列号。然后用行号和列号求出键值，由于每行有三个按键，因此键值计算公式为：键值=3行号+列号，求出键值存放在 R5 中。（2

8、）LED 数码管显示器接口设计：本次设计采用 LED 数码管显示器。LED数码管是由若干个发光二极管组成的显示字段。当二极管导通时相应的一个点或一个笔划发光，就能显示出各种字符，常用的 8 段 LED 显示器的外形结构如图所示，COM示字控制端。LED 数码种是所有发光二极管数码管，使用时，它的为公共端，ag 和 dp 为显管显示器有两种结构，一的阳极连在一起，称共阳公共端 COM 接高电平。另一种是所有发光二极管的阴极连在一起，称共阴数码管，它的公共端 COM接低电平。8 段 LED 数码管显示器字型编码表如图所示。本次设计采用单个数码管静态显示键盘按下的一位数字。当键盘中某一按键按下时，由

9、键盘处理程序计算出键值，P2 口输入，P0 口输出到锁 存 器74LS273，74LS273CLK 端接 P3.7 口，显示程序中给一个脉冲信号，即可输出相应的信号来驱动数码管的点亮，显示对应的数字。四、系统调试1.软件环境：proteus2.调试过程：将编写好的源程序输入，编译后出现很多问题，经过反复修改程序终于运行通过。刚开始数码管不显示任何数字，按键按下没有任何反应，仔细检查后发现键盘之间的连线发生了错误。改正后发现数码管显示的数字与键盘按下的不相对应，分析了源程序后发现问题出现在键盘处理程序中键值计算的时候出了问题。本次采用的是33 的矩阵式键盘，键值计算的时候行号应乘以 3 而并非乘

10、以 4，改正后，数码管正常显示。流水灯的控制显示没有出现太大问题，开始就可以正常显示了。五、软件流程1.流水灯控制流程：按键 S1 是否 Y按下？N按键 S2 是否 Y按下？N进入中断开始初始化设置3 个为一组循环显示INTO 中断：TO 中断：中断返回中断返回逐个点亮并保持全部闪烁 10 次保护现场保护现场中断入口中断入口回复现场回复现场2.键盘及数码管显示流程：开始置列线为输入，行线为输出，并输出 0读列线状态，并取反N有 按 键 按下？Y延时消除抖动置列线为输入，行线为输出，并输出 0读列线状态，并取反N有 按 键 按下？Y键值为 0FFH置列线为输入，行线为输出，并输出 0RET读列线

11、状态，并取反暂存列线状态置行线为输入，列线为输出，并输出 0读行线状态并取反暂存行线状态N按 键 释 放否？Y由列线状态计算按键所在的列号由行线状态计算按键所在的行号计算键值：键值=行号 x3+列号取键值，并由 P2 口输入，P0 口输出清除 P3.7 口，再置 1RET六、仿真结果与分析MCS-51 单片机工作系统图：流水灯显示结果：1.正常工作模式：3 个为一组循环显示2.当 S1 按下：逐个点亮并保持，全部点亮后熄灭，重复 5 次后退出3.当 S2 按下：全部指示灯闪烁显示 10 次键盘及数码管显示：本次设计采用 33 矩阵式键盘。当键盘按下时，键值由 P2 口输入，P0 口输出，数码管

12、显示 19 9 个数字。设计总结在这次课程设计过程中，我们逐步养成了发现、提出、分析和解决实际问题的习惯；这不但锻炼提高了我们的实践能力,更是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。对于此次单片机系统的设计，我仍感慨颇多，让我们巩固了以前所学过的知识。通过这次简单的设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中也发现了自己对所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说锁存器的使用。通过这次课程设计，我对MCS-51 单片机，中断技术，定时器/计数器的使用，

13、74LS273 等内容有了更深刻的理解与认识。同时也看到了自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。参考文献：段晨东.单片机原理及接口技术.清华大学出版社，2008.7附录设计图：源程序清单：ORG 0000HLJMPMAINORG 0003HLJMP Pint0;INTO 的中断入口地址ORG000BHLJMP Pint1;T0 的中断入口地址ORG 0030HMAIN:MOV SP,#60H;开辟栈区SETB IT0;INTO 跳变触发方式SETB EASETB EX0MOV A,#07H;1 组 3 个指示灯显示控制码初值MOV TMOD,#06HM

14、OV TH0,#0FFHMOV TL0,#0FFHSETB ET0SETB TR0CONT:MOV P1,A;输出控制 LED，3 个指示灯为 1 组显示LCALL DELAY;延时RL A;循环左移产生显示控制码PUSH ACCKEY:MOV P2,#11110000B;行线置低电平，列线置输入态MOV A,P2;读列线状态CPL A;数据取反，按键按下的列线“1”有效ANL A,#11110000B;屏蔽行线，取列线状态JZ GRET;全 0，无键按下，返回LCALL DL20MSMOV P2,#11110000B;行线置低电平，列线置输入态MOV A,P2CPL AANL A,#1111

15、0000BJZ GRET;全 0，无键按下，返回MOV P2,#11110000B;行线置低电平，列线置输入态MOV A,P2;读列线状态CPL A;数据取反，按键按下的列线“1”有效ANL A,#11110000B;屏蔽行线，取列线状态MOV R1,AMOV P2,#00001111BMOV A,P2CPL AANL A,#00001111BMOV R2,AKEY1:MOV P2,#11110000BMOV A,P2CPL AANL A,#11110000BJNZ KEY1MOV A,R1MOV R1,#03HMOV R3,#03HCLR CKEY2:RLC AJC KEY3DEC R1DJ

16、NZ R3,KEY2KEY3:MOV A,R2MOV R2,#00HMOV R3,#03HCLR CKEY4:RRC AJC KEY5INC R2DJNZ R3,KEY4KEY5:MOV A,R2CLR CMOV B,ARLC AADD A,BADD A,R1MOV DPTR,#LED_SEGMOVC A,A+DPTRMOV P0,ACLR P3.7SETB P3.7GRET:MOV R5,#0FFHPOP ACCLJMP CONT;延时子程序DELAY:MOV R5,#100DEL1:MOV R6,#200DEL0:NOPNOPNOPDJNZ R6,DEL0DJNZ R5,DEL1RETOR

17、G0300HPint0:PUSH ACC;保护现场PUSH PSWSETB RS0;把工作寄存器切换到 1 区，避免中断处理影响主程序中R0R7 的内容MOV R1,#05H;设置循环次数CONT1:CLR A;产生显示控制码MOV P1,A;输出控制 LED 全熄灭ACALL DELAY;延时MOV R2,#01H;循环初值MOV R3,#01H;显示控制码暂存寄存器初值，逐个点亮起始位CONT2:MOV A,R3;取显示控制码MOV P1,A;输出控制 LEDACALL DELAY;延时MOV A,R2;取循环码RL A;循环码移位MOV R2,A;循环码暂存ORL A,R3;产生下次显示

18、控制码MOV R3,A;暂存显示控制码MOV A,R2XRL A,#01;8 个 LED 显示完，异或结果为0JNZ CONT2;8 个 LED 未显示完，继续DJNZ R1,CONT1;这种显示模式 5 次显示完否？POP PSW;回复现场，RS0 恢复到原来的状态POP ACCRETI;中断返回;INT1 中断源的中断处理程序ORG 0400HPint1:PUSH ACCPUSH PSWSETB RS0MOV R1,#10CONT3:CLR AMOV P1,AACALL DELAYMOV A,#0FFHMOV P1,AACALL DELAYDJNZ R1,CONT3POP PSWPOP ACCRETI;延时 20MSDL20MS:MOV R5,#20DEL2:MOV R6,#200DEL3:NOPNOPNOPDJNZ R6,DEL3DJNZ R5,DEL2RET;字形码表LED_SEG:DB 06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FHEND