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1、数码管显示电路的制作 计算机工业控制技术计算机工业控制技术专业能力目标专业能力目标：1、培养学生分析设计电路的能力。2、培养学生编程调试控制的能力。方法能力目标方法能力目标：具备自学能力；理解能力与表达能力。社会能力目标社会能力目标：具备团队协作能力、组织能力及安全意识。教学重点与难点教学重点与难点重点重点：输入输出口结构、特点 难点难点：硬件电路的检测相关知识相关知识：MCS-51的I/O端口的结构MCS-51的I/O端口的特点地址信号与数据信号的分离电路电子线路硬件电路的焊接调试 资讯内容资讯内容：学习单元 2.2：MCS-51的扩展及应用 2.4：数码管显示控制系统参考资料参考资料：计算
2、机工业控制技术(上册)教材 计算机工业控制技术实验指导微机原理与接口技术 单片机原理及其接口技术 情景导入情景导入-提出工作任务及要求提出工作任务及要求 基本任务-数码管显示控制电路的设计 拓展任务-输入输出的测试 分析任务分析任务1、I/O端口2、交通灯的工作过程3、交通灯原理图的绘制4、单片机最小应用系统的设计5、所需电子元件的测试6、电路板的焊接调试知识要点：知识要点：电子线路PROTEL检测技术及应用电路设计MCS-51的I/O端口4.1 单片机I/O端口1、P02、P13、P24、P3 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID
3、振振荡荡X1X2 PSEN RST ALE EAP0P1P2P3ALU返回返回 P0.0-P0.7 1、没有外扩芯片时，作为一般、没有外扩芯片时，作为一般的的INOUT线线,直接与外设通信。直接与外设通信。2、有外扩、有外扩Mem时时,先送出外先送出外Mem的地址码的低八位的地址码的低八位,然后传然后传送数据信息。送数据信息。外外ROM:ROM:PCPC的低的低8 8位位由由P0.0-P0.0-P0.7P0.7送出。送出。外外RAM:RAM:DPLDPL由由P0.0-P0.7P0.0-P0.7送出。送出。ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRP
4、LAID振振荡荡X1X2 PSEN RST ALE EAP0P1P2P3ALU P2.0-P2.7 1、没有外扩芯片时，作为一般的、没有外扩芯片时，作为一般的INOUT线线,直接与外设通信直接与外设通信 2、有外扩、有外扩Mem时时,送出外送出外Mem的的地址码的高八位地址码的高八位 外外ROM:PC的高的高8位位由由P2.0-P2.7送出送出 外外RAM:DPH由由P2.0-P2.7送出送出返回返回 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2 PSEN RST ALE EAP0P1P2P3ALUP1.0-P1.71、作作
5、为为一一般般的的INOUT线线,与外设通信。与外设通信。2、可以接、可以接外设外设。返回返回 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2 PSEN RST ALE EAP0P1P2P3ALU1、作为一般的、作为一般的INOUT线线,与外设通信与外设通信2、还有第二功能。、还有第二功能。P3口的第二功能如下：口的第二功能如下：P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD外外RAM的的R/W
6、 记数脉冲输入端记数脉冲输入端 中请输入端中请输入端 串出串出 串入串入返回返回4.2 LED显示器（数码管）的结构与原理1.1.结构种类结构种类l七段七段LEDLED显示器显示器(数码管数码管)系发光器件的一种。常用的系发光器件的一种。常用的LEDLED发光发光器件有两类：器件有两类：数码管数码管和和点阵点阵。l数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见数码管有组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见数码管有1010根管脚。根管脚。管脚排列如下图所示。其中管脚排列如下图所示。其中COMCOM为公共端
7、，根据内部发光二为公共端，根据内部发光二极管的接线形式可分为极管的接线形式可分为共阴极共阴极和和共阳极共阳极两种。两种。l使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。每段发光二极管需电源。每段发光二极管需5 510mA10mA的驱动电流才能正常发光，的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。一般需加限流电阻控制电流的大小。10.3.1 LED显示器的结构与原理 管脚排列管脚排列 共阴极数码管共阴极数码管 共阳极数码管共阳极数码管4.2 LED显示器的结构与原理2.2.显示原理显示原理lLEDLED数码管的数码管的a
8、 ag g七个发光二极管。加正电压的发光，加零七个发光二极管。加正电压的发光，加零电压的不能发光，不同亮暗的组合就能形成不同的字型，这电压的不能发光，不同亮暗的组合就能形成不同的字型，这种组合称为种组合称为字型码字型码。共阳极和共阴极的字型码是不同的，如。共阳极和共阴极的字型码是不同的，如下表所示。下表所示。l可采用可采用硬件译码输出字型码硬件译码输出字型码控制显示内容，如采用控制显示内容，如采用74LS4874LS48、CD4511(CD4511(共阴极共阴极)或或74LS46(74LS47)74LS46(74LS47)、CD4513(CD4513(共阳极共阳极)。也可。也可用单片机用单片机
9、I/OI/O口直接输出字型码口直接输出字型码控制数码管的显示内容。控制数码管的显示内容。l用单片机驱动用单片机驱动LEDLED数码管显示有很多方法，按显示方式分有数码管显示有很多方法，按显示方式分有静态显示静态显示和和动态显示动态显示。LEDLED字型显示代码表字型显示代码表 2.2.显示原理显示原理显显示示 段段 符符 号号十六十六进进制代制代码码dp gfedcba共阴极共阴极共阳极共阳极0123456789AbCdEFHP000000000000000000001111101111011111100011101111101111101000101011111111101101101101
10、1110001101111111110100101111100111100100111011011111101011013FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76HF3HC0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH89H8CH4.3 LED显示器静态显示及应用实例1.1.静态显示的特点静态显示的特点l静态显示静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出去后，数码管始终显示该数据据送出去后，数码管始终显示该数据
11、(不变不变)，CPUCPU不再控制不再控制LEDLED。到下一。到下一次显示时，再传送一次新的显示数据。次显示时，再传送一次新的显示数据。l静态显示的接口电路采用静态显示的接口电路采用一个并行口接一个数码管一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按数码管的公共端按共阴极或共阳极分别接地或接共阴极或共阳极分别接地或接V VCCCC。这种接法，每个数码管都要单独占用。这种接法，每个数码管都要单独占用一个并行一个并行I/OI/O口，以便单片机传送字形码到数码管控制数码管的显示。口，以便单片机传送字形码到数码管控制数码管的显示。显然其缺点就是当显示位数多时，占用显然其缺点就是当显示位数多时，占用I/OI
12、/O口过多。口过多。l为了解决静态显示为了解决静态显示I/OI/O口占用过多的问题，可采用口占用过多的问题，可采用串行接口扩展串行接口扩展LEDLED数码数码管管的技术。的技术。l静态显示方式的静态显示方式的优点优点是显示的数据稳定，无闪烁，占用是显示的数据稳定，无闪烁，占用CPUCPU时间少。其时间少。其缺点缺点是由于数码管始终发光，功耗比较大。是由于数码管始终发光，功耗比较大。4.3 LED显示器静态显示及应用实例2.2.应用实例应用实例【例例】用一位数码管显示开关来回拨动的次数。用一位数码管显示开关来回拨动的次数。解：电路如下图所示，解：电路如下图所示，89S5189S51的的P1P1口
13、经口经74LS37374LS373接一个共阴极数接一个共阴极数码管，数码管的公共端接地。码管，数码管的公共端接地。P1P1口输出字型码送至数码管，口输出字型码送至数码管，就能控制数码管的显示内容。就能控制数码管的显示内容。74LS37374LS373为为8D8D锁存器，在电路锁存器，在电路中起驱动作用。两个与非门组成的中起驱动作用。两个与非门组成的RSRS触发器主要起消抖作用，触发器主要起消抖作用，用来消除开关按下及弹起过程中的抖动所引起的判断错误。用来消除开关按下及弹起过程中的抖动所引起的判断错误。开关信号经消抖动电路后接单片机的开关信号经消抖动电路后接单片机的INT1INT1引脚。每来回拨
14、动引脚。每来回拨动一次将产生一个下降沿信号，通过一次将产生一个下降沿信号，通过INT1INT1向向CPUCPU申请中断。申请中断。软件设计时，可用软件设计时，可用R0R0作为记录中断次数的指针作为记录中断次数的指针(每中断一次每中断一次R0R0加加1)1)，然后根据，然后根据R0R0用查表程序查出对应的字形码，再由用查表程序查出对应的字形码，再由P1P1口送出，控制数码管显示中断次数值。口送出，控制数码管显示中断次数值。一位数码管显示电路图一位数码管显示电路图 ORG 000HORG 000H AJMP MAIN AJMP MAIN ORG 0013H ORG 0013H AJMP INT1
15、;AJMP INT1 ;外部中断外部中断1 1入口地址入口地址 *主程序主程序*MAIN:SETB EA ;MAIN:SETB EA ;开通中断开关开通中断开关 SETB EX1 SETB EX1 ;开外部中断开外部中断 SETB IT1 SETB IT1 ;下降沿触发下降沿触发 MOV R0,#0 MOV R0,#0 ;计数指针清计数指针清0 0 MOV P1,#3FH MOV P1,#3FH ;开始显示开始显示0 0 MOV DPTR,#TAB MOV DPTR,#TAB ;字形码地址送字形码地址送DPTRDPTR SJMP$;SJMP$;等待中断等待中断(开关来回拨动一次产生一次中断开关
16、来回拨动一次产生一次中断)*外部中断处理程序外部中断处理程序*INT1:INC R0 INT1:INC R0 ;开关每来回拨动一次计数指针加开关每来回拨动一次计数指针加1 1 MOV A,R0 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+DPTR ;查字形码查字形码 MOV P1,A MOV P1,A ;字形码送字形码送P1P1显示显示 CJNE R0,#0FH,RE CJNE R0,#0FH,RE;是否等于是否等于1515次次 MOV R0,#00H MOV R0,#00H ;计数指计清计数指计清0 0 RE:RETI RE:RETI TAB:DB 3FH,06H,5BH
17、,4FH,66H,6DH,7DH,07H ;TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ;字形码字形码 DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H END END 一位数码管显示参考程序4.4 LED显示器动态显示及应用实例1.1.动态显示的特点动态显示的特点l动态扫描方法是用其接口电路把动态扫描方法是用其接口电路把所有数码管的所有数码管的8 8个笔划段个笔划段a ag g和和dpdp同名端连在一起同名端连在一起,而而每一个数码管的公共极每一个数码管的公共极COMCO
18、M各自独各自独立地受立地受I/OI/O线控制线控制。CPUCPU向字段输出口送出字形码时，所有数向字段输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取决码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取决于于COMCOM端，端，COMCOM端与单片机的端与单片机的I/OI/O口相连接，由单片机输出位口相连接，由单片机输出位码到码到I/OI/O控制何时哪一位数码管亮。控制何时哪一位数码管亮。l动态扫描动态扫描用分时的方法轮流控制各个数码管的用分时的方法轮流控制各个数码管的COMCOM端，使各端，使各个数码管轮流点亮。在轮流点亮数码管的扫描过程中，每位个数码管轮流点亮。
19、在轮流点亮数码管的扫描过程中，每位数码管的点亮时间极为短暂。但由于人的视觉暂留现象及发数码管的点亮时间极为短暂。但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉，给人的印象就是一组稳定的显示数据。光二极管的余辉，给人的印象就是一组稳定的显示数据。4.4 LED显示器动态显示及应用实例1.1.动态显示的特点动态显示的特点l优点优点：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较节省：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较节省I/OI/O口，硬件电路也较静态显示简单。口，硬件电路也较静态显示简单。l缺点缺点：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时CPUCPU
20、要轮番扫描，占用要轮番扫描，占用CPUCPU较多的时间。较多的时间。4.4 LED显示器动态显示及应用实例2.2.应用实例应用实例【例例】采用两位数码管动态扫描显示按键来回拨动次数。采用两位数码管动态扫描显示按键来回拨动次数。解：硬件电路设计如下图所示。解：硬件电路设计如下图所示。74077407的两个输出引脚分别接至的两个输出引脚分别接至两位数码管两位数码管(共阴共阴)的公共端，控制每位数码管的分时显示，的公共端，控制每位数码管的分时显示，实现动态扫描显示。实现动态扫描显示。软件设计以单片机内部软件设计以单片机内部RAMRAM的的30H30H、31H31H作为显示数据缓存，作为显示数据缓存，
21、两位段码的获取及每位数码管的显示控制由显示子程序完成。两位段码的获取及每位数码管的显示控制由显示子程序完成。参考程序如下。参考程序如下。两位数码管动态两位数码管动态 扫描显示电路扫描显示电路 AD0AD0EQU 30H EQU 30H ;个位显存个位显存 AD1AD1EQU 31H EQU 31H ;十位显存十位显存 ORG 0000HORG 0000H AJMP MAIN AJMP MAIN ORG 0013H ORG 0013H ;外部中断入口地址外部中断入口地址 AJMP INT1 AJMP INT1 *主程序主程序*MAIN:MAIN:MOV SP,#60HMOV SP,#60HMOV
22、 AD0,#0 MOV AD0,#0 ;显存清显存清0 0MOV AD1,#0 MOV AD1,#0 SETB EA SETB EA ;开通中断开关开通中断开关SETB EX1 SETB EX1 ;开外部中断开外部中断SETB IT1 SETB IT1 ;下降沿触发下降沿触发 LOOP:LOOP:MOV R2,#0FDH MOV R2,#0FDH ;显示位码显示位码(十位十位)初值送初值送R2R2ACALL DISP ACALL DISP ;调两位显示子程序调两位显示子程序SJMP LOOPSJMP LOOP两位数码管动态扫描显示参考程序两位数码管动态扫描显示参考程序*外部中断处理程序外部中断
23、处理程序*完成计算开关来回拨动的次数完成计算开关来回拨动的次数,并进行并进行BCDBCD码调整码调整*INT1:INT1:INC AD0 INC AD0 ;每中断一次每中断一次(开关来回拨动一次开关来回拨动一次)计数加计数加1 1MOV A,AD0 MOV A,AD0 CJNE A,#10,LOOP1 CJNE A,#10,LOOP1;个位小于个位小于10 10？MOV AD0,#0 MOV AD0,#0 ;等于等于10,10,个位调整为个位调整为0 0十位加十位加1 1INC AD1INC AD1MOV A,AD1MOV A,AD1CJNE A,#10,LOOP1 CJNE A,#10,LO
24、OP1 ;计数是否等于计数是否等于100100？MOV AD1,#0 MOV AD1,#0 ;等于等于100,100,个位十位调整为个位十位调整为0 0LOOP1:LOOP1:RETI RETI ;返回返回 两位数码管动态扫描显示参考程序两位数码管动态扫描显示参考程序*两位动态显示子程序两位动态显示子程序*功能功能:两位数码动态显示两位数码动态显示(P1(P1口送字形码口送字形码,P2,P2口送位码口送位码)入口入口:显存地址显存地址AD1,AD0,AD1,AD0,位显码初值位显码初值R2(0FDH)R2(0FDH)*DISP:DISP:MOV DPTR,#TAB MOV DPTR,#TAB
25、;字形码首地址字形码首地址MOV R0,#AD1 MOV R0,#AD1 ;十位显存地址送十位显存地址送R0R0NEXT:NEXT:MOV A,R0 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+DPTR ;查字形码查字形码MOV P1,A MOV P1,A ;字形码送字形码送P1P1MOV P2,R2 MOV P2,R2 ;位显码送位显码送P2P2ACALL DELAY ACALL DELAY ;延时延时DEC R0 DEC R0 ;指向下一地址指向下一地址MOV A,R2 MOV A,R2 RR A RR A ;指向下一位显指向下一位显MOV R2,A MOV R2,A
26、CJNE R2,#07FH,NEXT CJNE R2,#07FH,NEXT ;2;2位数码显示完？位数码显示完？RET ;RET ;显示完返回显示完返回DELAY:DELAY:;延时子程序延时子程序(略略)TAB:TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;字形码字形码两位数码管动态扫描显示参考程序两位数码管动态扫描显示参考程序 数码管实物数码管显示电路原理图电路板的焊制工具工具集成电路板、51芯片、晶振等电子元器件万用表、电烙铁、剥线钳等工具PROTEL软件的使用学生陈述学生陈述 小组选派代表陈述以上问题的结果及过程中出现的其他问题 教师点评教师点评 根据各组学生的陈述情况，分别进行点评，指出各组可取的方面以及存在的不足之处，在点评时要注意点评语气及点评用语，以维护学生的自尊及参与积极性，多以鼓励为主。总结电路的软件设计元件的测试硬件的焊接问题输入输出的端口谢谢大家谢谢大家