基于单片机的拉幕式数码显示技术毕业设计（很全）

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1、题 目：拉幕式数码显示技术摘 要 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域。单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善，常用的硬件电路有LED显示数码管显示器LED、八位锁存器74LS373和译码器74LS138等。论文对本次设计的硬件部分和软件部分进行设计和测试与调试原理和方法进行了阐述。本次做的拉幕式

2、数码显示技术是以单片机（STC89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器等），再配以相应的软件，达到制作简易的数码显示技术目的，其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接，软件部分的难点在于程序的调试等。关键词：单片机，STC89C51，共阴极LED数码显示器 Abstract In recent years, with the computer penetration in the social sphere and the development of large scale integrated circuit, microcontrollers application

3、 is constantly to deepening, because of its functional, small volume, low power consumption, cheap and reliable operation, easy to use features such as therefore particularly suitable for systems with control of more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, meters, data ac

4、quisition, military products and household appliances and other fields. SCM is often used as a core component, in accordance with the specific hardware architecture, and application specific software features object combination for sound, commodity hardware circuit with LED display digital tube disp

5、lay LED, and the translation of the eight latch device 74LS373 decoder 74LS138 and so on. Thesis on the design of this hardware and software design and testing and debugging principles and methods described. The pull to do the digital display screen is a microcontroller (STC89C51) as the core, combi

6、ned with the components (common cathode LED digital display, etc.), which together with the appropriate software to create simple digital display purposes, hardware part of the difficulty lies in selection of components, layout, and welding, the software part of the difficulty lies in program debugg

7、ing. Key words: SCM，STC89C51，common cathode LED digital display目 录1前言11.1 单片机的三大阶段11.2 单片机的发展历史21.3 单片机的发展趋势22总体方案设计52.1设计内容52.2设计方案比较52.3方案论证62.4 方案选择63 单元模块设计73.1 各单元模块电路功能介绍及电路设计73.1.1系统电源模块73.1.2 最小系统模块73.1.3 显示模块83.1.4 程序下载模块93.2 元器件的选择93.2.1 51系列单片机93.2.2 7段LED数码管显示器件123.2.3 单片机时钟电路133.3各单元模块的

8、联接134 软件设计144.1 Protel99SE144.1.1 简介144.1.2 软件结构图154.1.3 工作流程图154.1.4 PCB的制作过程164.1.5 系统的电路原理图164.1.6 系统的PCB图174.2 Keil C51软件174.2.1 简介174.2.2 Keil的基本使用流程图175系统调试185.1 软件调试185.2 硬件调试186 设计总结197 参考文献20附录1 系统仿真总图21附录2 系统原理总图22附录3 系统实物总图23附录4 系统PCB总图24附录5 设计程序251前言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会

9、的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能

10、，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。1.1 单片机的三大阶段 单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。 1、SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。 2、MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求

11、的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。 3、单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着

12、微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。1.2 单片机的发展历史如果将8位单片机的推出作为起点，单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS 48为代表。MCS 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“

13、单机片”一词即由此而来。（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS 51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。 CPU外围功能单元的集中管理模式。 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的

14、阶段。Intel公司推出的MCS 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。（4）第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。1.3 单片机的发展趋势单片机,亦称单片微电脑或单片微型

15、计较机。它是把中心措置器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等首要计较机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计较机。此刻可以说单片机是百花齐放的时代,世界上各年夜芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,搜罗万象,它们各具特色,互成互补,为单片机的应用供给宽敞宽年夜旷达的六合。纵不美观单片机的成长过程,可以预示单片机的成长趋向 。 1、低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而此刻的单片机普遍都在100mW摆布,跟着对单片机功耗要求越来越低,此刻的各个单片机制造商根基都采用了CMOS(互

16、补金属氧化物半导体工艺)。80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但因为其物理特征抉择其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗,电池供电的应用场所。所以这种工艺将是此后一段时代单片机成长的首要路子。 2、微型单片化 此刻常规的单片机普遍都是将中心措置器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读轨范存储器(ROM)、并行和串行通信接口,间断系统、按时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗

17、)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强年夜。甚至单片机厂商还可以按照用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外,此刻的产物普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小。此刻的良多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(概况封装)越来越受接待,使得由单片机组成的系统正朝微型化标的目的成长。 3、主流与多品种共存 此刻虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以80C51为焦点的单片机占主流,兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产物,ATMEL公司的产物和中国台湾的Winbond系列单片

18、机。所以C8051为焦点的单片机占有了残山剩水。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的成长势头,中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量一日千里,与其低价质优的优势,占有必然的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产物,日本几年夜公司的专用单片机。在必然的时代内,这种气象将得以延续,将不存在某个单片机一统天下的垄断场所排场,走的是依存互补,相辅相成、配合成长的道路。4、年夜容量、高机能 以往单片机内的ROM为1KB4KB,RAM 为64128B。但在需要复杂节制的场所,该存储容量是不够的,必需进行外接扩充。为了顺应这种规模的要求,须运用新的工艺,使片内存储器年夜

19、容量化。今朝,单片机内ROM 最年夜可达64KB,RAM 最年夜为2KB。此外单片机进一步改变CPU的机能,加速指令运算的速度和提高系统节制的靠得住性。采用精简指令集(RISC)结构和流水线手艺,可以年夜幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒),并增强了位措置、间断和按时节制功能。这类单片机的运算速度比尺度的单片机超出跨越10 倍以上。因为这类单片机有极高的指令速度,可以使用软件模拟其I/O 功能,由此引入了虚拟外设的新概念。 5、串行扩展手艺 在很长一段时刻里,通用型单片机经由过程三总线结构扩展外围器

20、件成为单片机应用的主流结构。跟着低价位OTP(One Time Programble)及各类非凡类型片内轨范存储器的成长,加之处围接口不竭进入片内,敦促了单片机“单片”应用结构的成长。出格是I2C、SPI 等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结构加倍简化及规范化。 单片机改变了我们的生活,从导弹的导航装配,到飞机上的各类仪表,从计算机的收集通信与数据传输,到工业自动化过程的实时节制和数据措置,以及我们生活中普遍使用的各类智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机, 单片机有着广阔的应用前景。第26页2总体方案设计2.1设计内容该课题的核心为采用单片机设计一个具有拉幕式数码

21、显示效果的系统，我们可以通过采用STC51芯片和两片4LED数码显示管进行设计。用STC89C51单片机的P0.0/AD0P0.7/AD7端口接数码管的ah端。在8位数码管上从右向左循环显示“12345678”。能够比较平滑地看到拉幕的效果。2.2设计方案比较方案一：STC51芯片总共有40个管脚，其中可做I/O管脚有P0口、P1口、P2口和P3口共32个，我们可以通过选择其中一个口的8个管脚做为输出端接通七段数码显示管，再选择另外一个口接至七段数码显示管的片选端，并通过清零与置一的方式来选通显示管；通过此方式，我们直接通过STC51芯片驱动七段数码显示管工作，而无须其他扩展端口。图2.2.1

22、 方案一系统框图方案二：用STC89C51单片机的P0.0/AD0P0.7/AD7端口接数码管的ah端，8位数码管的S1S8通过74LS138译码器的Y0Y7来控制选通每个数码管的位选端。STC89C51单片机的P1.0P1.2控制74LS138的A，B，C端子。图2.2.2 方案二系统框图2.3方案论证方案一可以通过选择STC51的P0口或P2口作为数据传送端口传送数据，在数码管上显示相应的数据，选择P2口的P2.0P2.7八个端口实现对数码管的片选；另外，当P3口不作串行口、外部中断、定时器、读写控制等特殊用途时，同样可将其作为I/O口用，即可选择P3口的P3.0P3.7八个端口实现对数码

23、管的片选。同时为了使单片机能比较精确工作，外部还需有时钟电路等。方案二比较方案一多使用了74LS138，8位数码管的S1S8通过74LS138译码器的Y0Y7来控制选通每个数码管的位选端。STC89C51单片机的P1.0P1.2控制74LS138的A，B，C端子。2.4 方案选择结合本设计的要求及综合以上比较的情况，我们选择了方案一，因为使用元件少，节省了成本，如果元件电路较为多，因此会增加电路调试难度，且电路的不稳定性也会随之增加，而且缩减电路的体积,提高电路的稳定性。3 单元模块设计本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关

24、电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。3.1 各单元模块电路功能介绍及电路设计3.1.1系统电源模块系统电源电路如图3.1.1所示。该系统有两个相互独立电源供电，一个是USB供电J5端，一个是普通的电源输入供电J6端，两个部分互不影响只要有一个有电源输入就能实现对系统供电，但是USB供电只能提供+5V的电压。KEY3使控制电源电路的通断，接通时D2发光二极管发光。电路中的电容起滤波的作用，即消除纹波得到标准的直流电压+5V和+15V图3.1.1系统电源电路3.1.2 最小系统模块对于STC51单片机单元，由于STC51芯片共有40个管脚，其中有32个管脚可作为I/O口用，它们

25、分别为P0口的八个管脚、P1口的八个管脚、P2口的八个管脚和P3口的八个管脚，其中P3口的八个管脚可作串行口、外部中断、定时器、读写控制等特殊用途，当不需要作特殊用途的时候，P3口可作I/O口使用。最小系统模块如图3.1.2所示。图3.1.2 单片机最小系统3.1.3 显示模块对于数码显示管单元，我们选用的是七段数码显示管，七段数码显示管有共阴极和共阳极两种，显示器接口按驱动方式可分为静态显示和动态显示两种方式。静态显示的优点是显示稳定，亮度高；缺点是占用硬件电路（如I/O口、驱动器等）多。动态显示的优点是节省硬件电路；缺点是采用软件扫描时占用CPU时间多，当显示位数较多时，显示器亮度将受到影

26、响。此系统我们采用的是7段共阴数码显示管、静态显示的工作情况。图3.1.3 两片4位7段LED数码管3.1.4 程序下载模块图3.1.4 程序下载电路3.2 元器件的选择3.2.1 51系列单片机单片机（Microcontroller，又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。8051单片机的基本结构见图。图3.2.1.1 单片机基本结构8051是MCS-51系列单片机的一个产品。MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机，8051单片机系列指的是MCS-51系列和其他

27、公司的8051衍生产品。这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产品。这些产品给8位单片机注入了新的活力，给它的开发应用开拓了更广泛的前景。8051系列的内部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中断逻辑几部分。（1）中央处理器8051的中央处理器由运算器和控制逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）。算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算；“与”、“或”、“异或”等逻辑运算以及位操作运算。ALU只能进行运算，运算的操作数可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中，运算结果可以送回ACC或通用寄存器或存储单元中，累加器ACC也可以写为A。B寄存器

28、在乘法指令中用来存放一个乘数，在除法指令中用来存放除数，运算后B中为部分运算结果。程序状态字PSW是个8位寄存器，用来寄存本次运算的特征信息，用到其中七位。PSW的格式如下所示，其各位的含义是：D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVPCY：进位标志。有进位/错位时CY=1，否则CY=0。 AC：半进位标志。当D3位向D4位产生进位/错位时，AC=1，否则AC=0，常用于十进制调整运算中。F0：用户可设定的标志位，可置位/复位，也可供测试。RS1、RS0：四个通用寄存器组选择位，该两位的四种组合状态用来选择03寄存器组。OV：溢出标志。当带符号数运算结果超出-128+127

29、范围时OV=1，否则OV=0。当无符号数乘法结果超过255时，或当无符号数除法的除数为0时OV=1，否则OV=0。P：奇偶校验标志。每条指令执行完，若A中1的个数为奇数时P=1，否则P=0，即偶校验方式。控制逻辑主要包括定时和控制逻辑、指令寄存器 、译码器以及地址指针DPTR和程序寄存器PC等。单片机是程序控制式计算机，即它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令的过程：从程序存储器中取出指令送指令存储器IR，然后指令译码器ID进行译码，译码产生一系列符合定时要求的微操作信号，用以控制单片机的各部分动作。8051的控制器在单片机内部协调各功能部件之间的数据传送、数据运算等操作，并对单片机发出若

30、干控制信息。这些控制信息的使用专门的控制线，诸如PSEN、ALE、EA以及RST，也有一些是和P3口的某些端子合用，如WR和RD就是P3.6和P3.7，他们的具体功能在介绍8051引脚是一起叙述。（2）存储器组织8051单片机的存储器结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的寻址机构和寻址方式，这种结构称为哈佛结构单片机。这种结构与通用微机的存储器结构不同，一般微机只有一个存储器逻辑空间，可随意安排ROM或RAM，访存时用同一种指令，这种结构称为普林斯顿型。8051单片机在物理上有四个存储空间：片内程序存储器和片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。8051片内有256K数

31、据存储器RAM和4KB的程序存储器ROM。除此之外，还可以在片外扩展RAM和ROM，并且各有64KB的寻址范围。也就是最多可以在外部扩展2*64KB存储器。8051的存储器组织结构如图2.3所示。64K字节的程序存储器（ROM）空间中，有4K字节地址区对于片内ROM和片外ROM是公用的，这4K字节地址是0000HFFFH。而1000HFFFFH地址区为外部ROM专用。CPU的控制器专门提供一个控制信号EA用来区分内部ROM和外部ROM的公用地址区：当EA接高电平时，单片机从片内ROM的4K字节存储器区取指令，而当指令地址超过0FFFH后，就自动的转向片外ROM取指令。当EA接低电平时，CPU只

32、从片外ROM取指令。程序存储器的某些单元是保留给系统使用的：0000H0002H单元是所有执行程序的入口地址，复位以后，CPU总是丛0000H单元开始执行程序。0003H002AH单元均匀地分为五段，用做五个中断服务程序的入口。用户程序不应进入上述区域。图3.2.1.2 存储器组织结构图8051的RAM虽然字节数不很多，但却起着十分重要的作用。256个字节被分为两个区域：00H-7FH时真正的RAM区，可以读写各种数据。而80HFFH是专门用于特殊功能寄存器（SFR）的区域。对于8051安排了21个特殊功能寄存器，每个寄存器为8位，所以实际上128个字节并没有全部利用。内部RAM的各个单元，都

33、可以通过直接地址来寻找，对于工作寄存器，则一般都直接用R0R7，对特殊功能寄存器，也是直接使用其名字较为方便。8051内部特殊功能寄存器都是可以位寻址的，并可用“寄存器名.位”来表示，如ACC.0，B.7等。本设计采用51系列中的STC89C52单片机，其引脚图如图所示。3.2.2 7段LED数码管显示器件本次设计采用的是如下图的显示器件图3.2.2 4位共阴7段数码管显示器件其中，h用于显示小数点，通过7个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：共阳极接法和共阴极接法。为了显示数字或字符，要为LED显示器提供显示字型代码。字型

34、代码可用硬件译码和软件查表方法实现。使用LED显示时要注意区分这两种不同的接法所适应的硬件译码器或软件译码的代码。 LED显示器的字型各代码位的对应关系如下：表3.2.2.1 LED显示器的字型各代码位代码位D7D6D5D4D3D2D1D0显示段dpgfedcba LED显示器十六进制数的字形代码见下表。在程序设计时，把下表作为表格存入存储单元，通过改变表格内容时字形变化，所以，用软件译码字形显示比较灵活性。表3.2.2.2 LED显示器十六进制数字形码字形013456789共阳极代码C0HF9HA4H99H92H82HF8H80H90H共阴极代码3FH06H5BH66H6DH7DH07H7F

35、H6FH字形ABCDEF全灭共阳极代码88H83HC6HA1H86H8EHFFH共阴极代码77H7CH39H5EH79H71H00H3.2.3 单片机时钟电路利用片内振荡电路，将XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器或陶瓷谐振器，构成内部自激振荡器，产生振荡时钟脉冲。电路中，石英晶体选择11.0592MHz，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，取值为22uF。时钟电路图如下：图3.2.3 时钟电路图3.3各单元模块的连接各单元模块的连接见附录1所示。4 软件设计4.1 Protel99SE4.1.1 简介Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能

36、实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。Protel 设计系统是一套建立在IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统，由于其高度的集成性与扩展性，一经推出，立即为广大用户所接受，很快就成为世界PC平台上最流行的电子设计自动化软件。 从Protel 98开始，Protel公司将所有应用程序代码从16位升级为32位，使性能大大提高。1999年初，Protel公司推出了Protel 99，其最大的改变是引入了设计数据库文件和设计团队的

37、概念，而后又推出了Protel 99的改进版-Protel 99 SE。Protel 99 SE（Second Edition）在原理图设计和电路仿真方面增加了许多小的功能，而其最主要的改进体现在电路板设计系统方面。使用Protel 99 SE，你将赞叹其强大的功能和应用的弹性。据说Protel99SE的部分最新功能将兼容举世瞩目的图形制作，编辑和处理软件COREL DRAW。当初欧元硬币的设计解决方案由Corel DRAW来完成，COREL DRAW图形套件中，它集位图编辑处理，网页动画，网页发布，页面布局，向量动画等各种必要功能于一身。将会使您大大地提高专业创作的效率。 Protel99

38、SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。 以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能：可生成30多种格式的电气连接网络表；强大的全局编辑功能；在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中； 同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性；满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）；方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE 3f

39、5）；支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件；PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层；强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查；智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺；提供大量的工业化标准电路板做为设计模版；放置汉字功能；可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换；智能封装导航（对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用）；方便的打印预览功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果；独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果；强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点

40、报告等；经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法，信号完整性分析直接从PCB启动；反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合；专家导航帮您解决信号完整性问题4.1.2 软件结构图软件结构图如图4.1.2所示图4.1.2 软件结构图4.1.3 工作流程图工作流程图如图4.1.3所示。图4.1.3 工作流程图4.1.4 PCB的制作过程1、利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应网络表。2、手工更改网络表将一些元件固定用脚等原理图上没有焊盘定义到与它相通网络上，没任何物理连接可定义到地或保护地等。3、画出自己定义非标准器件封装库。4、设置PCB设计环境和绘制印刷电路版框含中间镂空等5

41、、打开所有要用到PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装6、布置零件封装位置，也称零件布局7、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定8、布线规则设置4.1.5 系统的电路原理图见附录二所示。4.1.6 系统的PCB图见附录四所示。4.2 Keil C51软件4.2.1 简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一

42、个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。4.2.2 Keil的基本使用流程图Keil基本使用流程图如图4.2.2所示。图4.2.2 Keil基本使用流程图5系统调试调试主要分为硬件调试和软件调

43、试： 硬件调试：在焊接电路板的时候，应该从最基本的最小系统开始，分模块，逐个进行焊接测试。在对各个硬件模块进行测试时，要保证软件正确的情况下去测试硬件，要不然发生错误时，不知道到底是哪一方出错了。当然，在设计的过程中也存在着失误和不足，在调试中进行修改了。 软件调试：软件部分是按C语言编写程序的，由于没有专门学习过C语言，所以在程序编写过程中难免会遇见各种各样的问题。在编的过程中也借鉴了同类程序的编写，争取使程序简单，可读性强。5.1 软件调试通过仿真软件ISIS对写好的程序进行调试，调试过程中出现显示不正确、数码显示不全、扫描频率太快等难题，最后通过对程序的不断调试完成在8位数码管上从右向左

44、循环显示“12345678”。能够比较平滑地看到拉幕的效果。5.2 硬件调试首先我们将硬件电路设计好，根据硬件电路图在单片机实验台上接好线路，其中，从MCS-51芯片的P0口接出8根导线至数码显示管的显示端口，再从P3口的P2.0P2.7八个端口接出8根导线至数码显示管的片选端口，这样，硬件电路就已经完成。然后，再打开伟福编辑器，先将其初始化，再将所设计出来的软件程序装入伟福编辑器，装载完成后，全速运行，当在八个数码显示管上可看到从右至左的数字12345678的拉幕式数码显示的效果，则说明软件程序与硬件电路的设计和接线都正确完成了。6 设计总结通过四个星期的智能化课程设计，我们受益匪浅。首先，

45、在这次智能化课程设计当中，我重新将单片机原理与应用的教材认真温习了一遍，并大量阅读了各种有关单片机的参考书，这使我对单片机的硬件结构更加清晰，对单片机的软件的设计有了初步的系统的了解，对其中的各种常用的指令更加熟悉，相对于课程设计以前的水平有了很大的改观，尤其表现在对指令的认识与使用方面。在此次的课程设计当中，通过对程序的大量阅读，我对使用汇编语言设计程序不再感到陌生，通过对程序的不断修改，我对汇编语言中的各种指令和语句的使用更加熟练，这对我步入使用汇编语言编写程序的大门做了一个很好的铺垫。其次，在这次智能化课程设计当中，黄老师及其所带研究生的悉心教导，使我们对单片机的软件设计与硬件接线方面的

46、知识有了很大的收获，相对于以前的知识来说，我在这方面的知识有了一次质的飞跃。另外，在设计与调试的过程中，我不断的与周围的同学交流，这也使我的知识得到了很大的提高。另外，在这次智能化课程设计当中，我们的毅力得到了加强。在单片机实验室的调试过程中，我们失败了很多次，当一次失败了，我们就修改程序再调试，第二次失败了，我们继续修改程序继续调试；当一种方案失败了，我们就换一种方案；一次又一次的调试失败几乎使我们丧失信心，但我们没有放弃，而是一遍有一遍的不断修改程序、修改方案，最后，终于在我们的不懈努力下完成了拉幕式数码显示的课程设计，这使我们得到成功喜悦的同时更得到了坚持不懈的可贵精神，它将对我今后的生

47、活与工作产生重大的影响。 7 参考文献1、51系列单片机应用与实践教程 周向红 编 北航出版社2、单片机应用系统设计 何立民 编 北航出版社3、单片机原理及应用 王迎旭 主编 机械工业出版社4、51系列单片机设计实例 楼然苗 等编 北航出版社5、51单片机应用系统开发典型实例戴家 等编 中国电力出版社6、单片微型计算机原理及接口技术陈光东 等编 华中科技大学出版社7、单片机实用系统设计技术 房小翠 编 国防工业出版社附录1 系统仿真总图附录2 系统原理总图附录3 系统实物总图附录4 系统PCB总图附录5 设计程序#include#define uchar unsigned char#defin

48、e uint unsigned intuchar code table= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff; uint temp; uint num1,num2,num3,num4,num5,num6,num7,num8,t; void delay(uint z) ; void main() TMOD=0X01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; num1=10;num2=10;num3=10;num4=10;num5=1

49、0;num6=10;num7=10; num8=10; t=0; temp=10; /delay(1); while(1) P0=0X7f; P2=tablenum1;delay(1); P0=0Xbf; P2=tablenum2;delay(1);P0=0Xdf; P2=tablenum3;delay(1);P0=0Xef; P2=tablenum4;delay(1);P0=0Xf7; P2=tablenum5;delay(1);P0=0Xfb; P2=tablenum6;delay(1);P0=0Xfd; P2=tablenum7;delay(1);P0=0Xfe; P2=tablenum

50、8;delay(1); if(t=20)num1=1; num2=temp;num3=temp;num4=temp;num5=temp;num6=temp;num7=temp;num8=temp; if(t=40)num1=2; num2=1;num3=temp;num4=temp;num5=temp;num6=temp;num7=temp;num8=temp;if(t=60)num1=3; num2=2;num3=1;num4=temp;num5=temp;num6=temp;num7=temp;num8=temp;if(t=80)num1=4; num2=3;num3=2;num4=1;n

51、um5=temp;num6=temp;num7=temp;num8=temp; if(t=100)num1=5; num2=4;num3=3;num4=2;num5=1;num6=temp;num7=temp;num8=temp;if(t=120)num1=6; num2=5;num3=4;num4=3;num5=2;num6=1;num7=temp;num8=temp; if(t=140) num1=7; num2=6;num3=5;num4=4;num5=3;num6=2;num7=1;num8=temp; if(t=160)t=0;num1=8;num2=7;num3=6;num4=5;num5=4;num6=3;num7=2;num8=1; void delay(uint z) uint i,j; for( i=50;i0;i-) for(j=z;j0;j-); void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; t+;