基于单片机的四位计数显示系统设计_本科毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的四位计数显示系统设计_本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

存。 而当访问外部数据存储器时，例如执行 MOVX 类指令， ALE 引脚会跳过一个脉冲。 当单片机在非访问内部程序 存储器时， ALE 引脚将有一个 1/6振荡频率的正脉冲信号输出，该信号可以用于外部计数或电路其他部分的时钟信号。 当作为编程脉冲输入端时为，在进行程序下载时使用。 EA /Vpp 引脚（ Pin31）具有两种功能，访问内部或外部程序存储器选择信号和提供编程电压。 下面分别进行介绍。 当单片机访问内部或者外部程序存储器时，作为选择信号。 如果保持为低电平，则单片机从外部程序存储器（ 0000H～ FFFFH 单元）开始执行；如果保持高电平，则单片机先从片内 0000H 单元开始，执行内部程序存储器程序，如果外部还有扩展程序存储器 ，则在执行完内部程序存储器程序后，自动转向外部程序存储器执行程序。 当需要对单片机编程时，该引脚用于输入编程允许电压。 PSEN（ Pin29）引脚是单片机访问外部程序存储器的读选通信号。 当单片机访问外部程序存储器，读取指令码时，该引脚在每个机器周期产生两次有效信号，即该引脚输出两个负脉冲选通信号；在执行片内程序存储器读取指令码以及读写外部数据时，该引脚不产生脉冲信号。 单片机内部结构：中央处理器（ CPU）；程序存储器（ ROM）；数据存储器（ RAM）指令寄存器；定时器 /计数器；并行输入输出（ I/O）口；中断系 统；时钟振荡电路；单片机的结构类型 ,哈佛（ Harvard）结构。 [2] 井冈山大学学士学位论文 10 图 26 单片机内部结构简图 STC89C52 单片机选型及参数 根据设计要求选择了 STC89C52 单片机， STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功 耗，高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 STC89C52 使用经典的 MCS51 内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8K 字节 Flash， 512字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM， MAX810复位电路， 3个 16 位定时器 /计数器， 4个外部中断，一个 7向量 4级中断结构（兼容传统 51的 5向量 2级中断结构），全双工串行口。 井冈山大学学士学位论文 11 另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 最高运作频率 35MHz， 6T/12T 可选。 相关参数： 1. 增强型 8051 单片机， 6 时钟 /机器周期和 12 时钟 /机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统 8051. 2. 工作电压： ～ （ 5V 单片机） /～ （ 3V 单 片机）。 3. 工作频率范围： 0～ 40MHz，相当于普通 8051 的 0～ 80MHz，实际工作 频率可达48MHz 4. 片上集成 512 字节 RAM 5. 通用 I/O 口（ 32 个），复位后为： P0/P1/P2/P3 是准双向口 /弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 6. ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（ RxD/,TxD/）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片 7. 共 3 个 16 位定时器 /计数器。 即定时器 T0、 T T2 8. 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒 9. 工作温度范围： 40～ +85℃ （工业级） /0～ 75℃ （商业级） 10. PDIP 封装 11. 用户应用程序空间为 8K 字节 12. 具有 EEPROM 功能 13. 具有 看门狗 功能 串行口 （ UART），还可用定时器 软件 实现多个 UART[3] 井冈山大学学士学位论文 12 图 27 STC89C52图 第三章 LED 数码管的基本原理 LED 数码管基本结构 LED 数码管是最基本的显示器件，其相当于多个发光二极管的阵列 . 7 段共阳极 LED 数码管 : 图 7段共阳极 LED 管 引脚配置图 井冈山大学学士学位论文 13 图 32 7段共阳极 LED 管 内部结构图 图 LED 数码管 的字节对应关系图 [2] 根据设计需要，选用 LG50011BU 型的 7段共阳极数码管，其中 7个发光的二极管构成字形“ 8”，可以用来显示数字 ，另一个发光二极管构成小数点。 在 7段共阳极数码管中，发光二极管的阳极为公共端，接高电平 +5V，当某个发光二极管的阴极为低电平的时候，发光二极管导通，该字段发光；反之，则该字段不发光。 数码管相关参数及注意事项： 一 . 使用电压段根据发光颜色决定； 二 . 段加限流电阻； 三 使用动态平均电流 45mA,峰值电流 100mA 四 . 数码管 表面不要用手触摸，不要用手去弄引脚； 五 . 焊接温度： 260 度；焊接时间： 5S； 六 . 表面有保护膜的产品，可以在使用前撕下来； 井冈山大学学士学位论文 14 第四章 四位计数显示系统硬件方面设计 555 单稳态触发电路 555 电路定义： 它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关管 T，比较器的参考电压由三只 5K 电阻器构成的分压器提供。 它们分别使高电平比较器 A1 的同相输入和低电平比较器 A2 的反相器、输入端的参考电平为 2/3VCC 和 1/3VCC。 图 555 单稳态触发电路 构成单稳态触发器工作原理： 当输入 Vi 保持高电平时， Ci 相当于断开。 输入 Vi39。 由于 Ri的存在而为高电平 Vcc。 此时， ① 若定时器原始状态为 0，则集电极输出（ 7 脚）导通接地，使电容 C 放电、 Vc=0，即输入 6 脚的信号低于 2/3Vcc，此时定时器维持 0 不变。 若定时器原始状态为 1，则集电极输出（ 7 脚）对地断开， Vcc 经 R 向 C 充电，使 Vc电位升高，待 Vc 值高于 2/3Vcc 时，定时器翻转为 0 态。 [7] 井冈山大学学士学位论文 15 结论： 单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即 Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出 Vo 一定是低电平。 各个电路模块的设计 稳态电路：设计稳态电路，得到稳定 +5V 电源电压 图 稳压电路图 晶振电路： 网络有两个谐振点的电工技术 ,高频率较低的频率是串联谐振低 ,高频是并联谐振。 由于晶体的性质关系密切的两个频率之间的距离 ,在这个非常狭窄的频率范围内 ,晶振等效电感 ,所以只要晶体它正确的两端并联电容将组成并联谐振电路。 这个并联谐振电路加到一个负反馈电路可以构成一个正弦振荡电路 ,这是一个晶振电路。 晶振电路 原理：晶体是短的晶体振荡器 ,它可以在电相当于一个电容和一个电阻并联和串联一个电容的两端口网络 ,这个网络有两个谐振点在电工学、高频率低频率低的串联谐振 ,高频率是并联谐振。 由于晶体的性质关系密切的两个频率之间的距离 ,在这个非常狭窄的频率范围内 ,晶振等效电感 ,所以只要晶体它正确的两端并联电容将组成并联谐振电路。 这个并联谐振电路加到一个负反馈电路可以构成一个正弦振荡电路 ,相当于电感由于晶体振动频率范围很窄 ,所以即使其他元件的参数变化很大 ,这个振荡器的频率也不会有很大的变井冈山大学学士学位论文 16 化。 晶体有一个重要的参数 ,那就是负载电容值 ,选择与负载电容的并联电容的值相等 ,你可以得到共振频率振动的名义。 一般振动晶体振荡电路是在一个反相放大器 (注意放大器不是逆变器 )的两端晶体 ,又有两个电容 ,分别收到了水晶振动两端 ,每个电容器接收 ,另一边的两个电容器 的容量在系列值应该等于负载电容 ,请注意通用 IC针有等效输入电容 ,这是不能忽视的。 一般的晶振负载电容是 15P或 ,如果考虑销的等效输入电容 ,两个 22 P电容构成晶体振荡电路是更好的选择。 晶振电路作用： 电容器的大小不是一个固定值。 一般和 30 p。 晶体是提供工作到单片机信号脉冲。 脉冲是单片机的工作速度。 如水晶 12 m振动。 单片机的工作速度是 12米每秒。 和计算机的 CPU的概念。 当然。 单片机的工作频率是一个范围。 不是太大。 通常 24 m不起来。 否则是不稳定的。 接地会得到数字电路是无所谓。 检查是否有一个模拟 电路板。 接地方法不固定。 一般接地在串联型。 从小型到大型信号依次信号。 然后小信号连接到接地降低 kai波影响电路的稳定性 ,因此晶体的电容可以在 10到 50 pf,没有计算公式 pf。 但是 ,主流是连接到两个 33 pf陶瓷电容器 ,因此是主流。 图 晶振电路 模块图 井冈山大学学士学位论文 17 图 加 1 计数电路模块图 图 减 1 计数电路模块图 井冈山大学学士学位论文 18 图 复位清零电路模块图 图 四位数码管显示电路模块图 井冈山大学学士学位论文 19 输入电路设计及基本原理 输入电 路如下图所示，共有 3 个输入触点，分别是计数（即加 1 计数）、复位与减 1计数，接地有效。 图 输入电路 图 计数触点通过一个 555 单稳态触发器和 STC89C52 单片机的 ，单稳态触发器起防抖作用。 该触点断开时，触发器输出为低电 平；当触点闭合触发时，其输出一个脉冲。 单稳态触发器的工作波形如下图 所示，脉冲宽度为 [4]： tp＝ R5C2ln3≈ R5C2 （ 1） 脉冲的下降沿向单片机申请中断，进而加 1 计数并显示。 这里要求脉冲宽度适当大于 秒且小于 秒，否则会出现多计或漏计，所以选择 R5 为 、 C2 为 10*104pF ，这样可得到 tp＝ 秒，符合计数触点通过一个 555 单稳态触发器和 STC89C52 单片机的 ，单稳态触发器起防抖作用。 该触点断开时，触发器输。