四位拨动开关控制数码管显示系统设计书

四位拨动开关控制数码管显

示系统设计书

1.设计背景

单片机具有人机对话功能，开关，键盘是实现人机对话的主要输入设备，也是最常用的设备，通过它能发出各种控制指令和数据到单片机。而二极管，数码管，LED显示器是常用的输出设备，单片机接受一系列指令到，执行一定功能后，可通过这些设备输出。为了更好的掌握单片机的硬件特性以及用汇编语言进行编程设计，我们运用目前所学的知识，来设计了一个单片机最小系统——用拨码开关控制数码管显示系统。

2.设计方案

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，送往共阳极数码管显示。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

本方案的译码部分由单片机编程实现，P1口接共阳数码管，由4位DIP开关从P0口低四位输入，经软件译码，送往P1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，确定采用方案二实现。

3.方案实施

3.1输入输出电路设计

该设计以AT89S52单片机为核心部件，AT89S52单片机有4个双向的8位并行I/0口，分别记为P0、P1、P2和P3口。本次设计中主要使用P0作为输入口，P1作为输出口。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

本次设计中主要使用P0作为输入口，P1作为输出口，P1.0～P1.7分别接数码管的a～f及dp，P0.0～P0.3分别与拨码开关的4位相连,P0.4～P0.7接地屏蔽。同时P0口和P1口都要接上拉电阻。电路如图3-1所示。

3.2电源电路设计

本设计中需要用直流电源提供能量，而把交流电源变换为直流稳压电源一般需要经过变压、整流、滤波和稳压四个工作步骤。

设计中采用220V～12V变压器提供12V交流电。

本设计通过2W10桥堆单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，整流主要利用二极管的单向导电作用来实现的。

由于整流后的电压还有较大的交流成分，因此必须通过滤波电路加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。常见的有电容滤波、电感滤波等电路形式。本设计中采用1000uF 的电容C1并联在负载两端进行滤波。

经过滤波后得到的输出电压还会随电网电压波动、负载和温度的变化而变化，因此，在整流、滤波电路之后，还需要稳压电路，以维持输出电压的稳定。本设计中采用三端集成稳压器7805进行稳压，C3用于防止稳压器自激，取0.1uF，C2和C5用于抑制稳压器的纹波，D1为电源指示灯。

电源电路如图3-2所示。

图3-2 电源电路

3.3时钟电路设计

AT89S52单片机各功能部件的运行都以时钟控制型号为基准，有条不紊、一拍一拍地工作。该设计中的时钟电路采用部时钟方式。AT89S52部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端为芯片19引脚XTAL1，输出端为18引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，图3-3是AT89S52部时钟方式电路。

图3-3 AT89S52部时钟方式电路

电路中的电容C1和C2的选择典型值30pF。该电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体振荡器的频率选择12MHz，晶体振荡器的频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度越。另外，在连接电路时，晶体与电容尽可能安装的与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作。

3.4复位电路设计

AT89S52的复位是由外部的复位电路实现的。复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，施密特触发器的输出电平有复位电路采样一次，然后才能得到部复位操作所需要的信号。

本设计采用的是按键电平复位方式。通过AT89S52的9引脚RST段经电阻与电源VCC 接通来实现，具体电路如图3-3所示。复位电路中的R和C参数的选取要统一考虑，以保证可靠复位。即要要给AT89S52的复位引脚RST加大于两个时钟周期的高电平信号。本设计中电容C取22uF，R取1K，就可保证单片机可靠复位。

图3-4 按键电平复位电路

3.5软件设计

根据要求：程序先给数码管送数字“8”，然后拨动DIP开关，数码管显示对应的数字“0”-“F”。程序流程图如图3-5所示：

图3-5 程序流程图

根据要求，用汇编语言编写的程序如下:

A_BIT EQU 20H

B_BIT EQU 21H

YI EQU 22H

ER EQU 23H

SI EQU 24H

BA EQU 25H

P1_BUF EQU 26H

ORG 00H

LJMP POWER_ON

ORG 30H

POWER_ON: ;上电程序从此处开始进行

MOV A_BIT,#00H ;初始化寄存器

MOV B_BIT,#00H