4位拨动开关控制数码管显示系统设计

课程设计说明书

课程名称：《单片机技术》

设计题目：4位拨动开关控制数码管显示系统设计院（部）：电子信息与电气工程学院

学生姓名：

学号：2010020400

专业班级：2010级电气工程及其自动化

指导教师：申庆超

2013年 5 月17 日

课程设计任务书

4位DIP开关控制数码管显示系统设计

摘要：以单片机AT89S52芯片为核心，用7805、桥堆、拨动开关等器件设计一个控制电路，实现由4位拨动开关控制共阳极数码管显示系统的设计。电路由电源模块、复位模块、时钟模块、显示模块等。它由5V直流电源供电，用拨动开关的低四位为输入，控制输出端数码管显示器的输出。用编程语言编写程序，系统能够实现如下功能：上电后数码管默认显示为“8”，调整4位拨动开关按二进制输入，按确定键后数码管显示对应的数字或字母“0”-“F”。

关键词：4位拨动开关；单片机；共阳极数码管；编程语言

目录

1. 设计背景 (1)

1.1单片机设计背景 (1)

1.2设计目的 (1)

2.设计方案 (2)

2.1方案一 (2)

2.2方案二 (2)

2.3方案三 (3)

3.方案实施 (3)

3.1系统组成框图 (4)

3.2输入输出电路设计 (4)

3.3时钟电路与复位电路设计 (5)

3.4电源电路设计 (6)

3.5程序设计 (6)

3.6仿真结果 (7)

4.结果与结论 (9)

4.1结果 (9)

4.2结论 (9)

5. 收获与致谢 (10)

6. 参考文献 (10)

7.附件 (11)

1. 设计背景

1.1单片机设计背景

目前单片机渗透到我们生活的各个领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

1.2设计目的

在理论学习的基础上，通过完成一个单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，能够增强我们理论联系实际的能力，进一步熟练相关专业基础知识的综合应用，提高实际动手能力和设计能力。对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到全面的锻炼和提高。

2.1方案一

使用单片机P1口，由4位DIP开关从P1口低四位输入，高四位输出，译码部分采用74LS247译码器，送往七段数码管显示。本方案编程简单，占用I/O端口少，但电路设计较复杂，硬件增多，成本增高。

2.2方案二

用四—十六译码器74LS47将四位二进制数转换成十进制“0-15”，根据七段数码管显示特性将对应的数字表示出来。利用卡诺图化简输出表达式为最小项和形式，由与非门构建驱动显示电路。该方案思路清晰，不涉及软件程序，完全由硬件电路构成。74LS47有十六个输出端口，因此电路结构复杂。

2.3方案三

本方案的译码部分由单片机编程实现，P0口接共阳数码管，由4位DIP开关从P1口低四位输入，经软件译码，送往P0口，在数码管显示相应的数字。由于译码部分采用了软件实现，省去了译码电路，成本降低，电路设计简单，但编程较方案一复杂，而且占用I/O端口多，占用系统资源。

综合考虑，确定采用方案三实现。

3.1系统组成框图设计

以AT89S52芯片为核心，用7805、桥堆、拨动开关等器件设计一个控制电路，实现由4位拨动开关控制共阳极数码管显示系统的设计。系统组成框图应包括单片机、电源电路、复位电路、显示电路、时钟电路等。系统组成框图如图1所示。

图1 系统组成框图

3.2输入输出电路设计

本设计是以AT89S52单片机为核心部件来实现设计要求的，AT89S52单片机有四个双向的八位I/O 口。本次实验只用到了P0，P1口，以P0口作为输出口，P1口作为输入口。本实验中我们是要以P0口输出去控制显示模块，因此在设计时主要考虑P0口作为通用型I/O 口的输出特性。当P0口作输出口时，输出为漏极开路，但是本实验用的是共阳极数码管，低电平驱动，可以不加上拉电阻。这次实验用P1口的低四位作拨码开关的输入，P1口作为输入口时，分为“读锁存器”和“读引脚”两种方式。“读引脚”时，先向锁存器写1，使场效应管截止，这一步应在后期的程序中表达出来。同时P1口的高四位屏蔽。电路如图2所示。

图2 输入输出电路

3.3时钟电路和复位电路设计

AT89S52单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。本设计采用的时钟电路如图3所示。

图3 时钟电路

AT89S52的复位是由外部复位电路实现，本设计除了上电自动复位外，还设计了按

键手动复位，利用RC微分电路产生的正脉冲来实现。电路如图4所示。

图4 复位电路

3.4电源电路

为了使单片机正常工作，我们设计了电源电路。通过电源电路实现变压、整流、滤波和稳压的作用，使单片机工作在稳定的5V直流激励下。电源电路的电路图如图5所示。

图5 电源电路

3.5程序设计

根据要求，上电后默认为“8”然后波动DIP开关，数码管显示对应的数字。为了