1、单片机与嵌入系统单片机与嵌入系统2019/02电气与自动化一、项目描述：一、项目描述：完成任务一、二、三的数码管显示，掌握数码显示原理与模块电路的设计与应用。任务一、LED数码管的静态显示方式；任务二、LED数码管的动态显示方式；任务三、用延时程序设计简易数字钟。项目 简易数字钟二、知识与能力目标二、知识与能力目标1、知识点（1）如何将单片机与数码管正确连接。（2）如何编写硬件定时的C语言程序。（3）如何设计数码管的静态显示与动态显示电路 及C语言程序编写。2、能力目标（1）能根据项目要求设计正确的数码管接口电路。（2）能编写数码管显示应用程序。项目 简易数字钟三、任务内容和要求三、任务内容和
2、要求 1、静态显示方法。参照P30图3-2，设计9秒计数器。2、动态显示方法。实现几个固定数字的显示，如“12345678”。3、设计单片机与数码管的连接电路原理图，编制电子钟程序，并调试。4、演示并说明程序，完成各作业文件。项目 简易数字钟 广告电子钟 大屏幕数字电子钟 自制单片机数字电子钟 共阴结构共阴结构共阳结构共阳结构问题引入：问题引入：1.LED 1.LED数码管如何显示出指定字符？数码管如何显示出指定字符？字符字符共阴码共阴码共阳码共阳码字符字符共阴码共阴码共阳码共阳码03FC087F80106F996F9025BA4A778834FB0b7C8346699C39C656D92d5
3、EA167D82E7986707F8F718E数字及部分字母的七段显示代码数字及部分字母的七段显示代码问题引入：问题引入：2.N 2.N位位LEDLED数码管如何显示出指定字符？数码管如何显示出指定字符？任务一：数码管静态显示方式任务一：数码管静态显示方式 硬件连接参照P30图3-2，实现功能为9秒计数器，即共阴极数码管作为一位数，每隔一秒钟加一，直到9秒，然后清零重新计数。1.掌握静态显示方式的接口应用。2.掌握系统的硬件与软件设计。任务目标：任务目标：问题引入：问题引入：1.1.图图3-23-2中数码管和中数码管和89S5189S51的电路连接方式？的电路连接方式？静态显示方式：位选共同连
4、接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。特点：原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。GND/+5VGND/+5VGND/+5VGND/+5VGND/+5VI/O（1）I/O（2）I/O（3）I/O（4）四位静态LED显示器电路问题引入：问题引入：1.1.图图3-23-2中数码管和中数码管和89S5189S51的电路连接方式？的电路连接方式？问题引入：问题引入：2.0-92.0-9的显示方法？的显示方法？数组元素的组成（查表法）：要实现0-9的显示，首先要写出0-9对应的显示代码，并且注意应与电路中选用的数码管类
5、型一致，这些数据在程序中作数组元素。程序中将数组元素依次读出送到端口。问题引入：问题引入：3.1S 3.1S定时的方法？定时的方法？软件定时：1）自编，或参见P32例程。2）进一步掌握延时子函数的编写及调整延时时间的方法。定时器定时：要实现9秒计时器，只要在定时器1上产生50ms的定时中断，中断20次即为1S，在每次1S 到的时候依次把0-9的字形编码送到P2口。相关知识：定时相关知识：定时/计数器与中断系统计数器与中断系统 89S51单片机有2个16位的定时/计数器：TIMER0和TIMER1。TIMER0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成，TIMER1则由TH1和TL1构成。每个定时/
6、计数器有4种工作模式。定时器共有2个控制寄存器TMOD和TCON，用于设置各个定时器的操作模式和控制功能。定时定时/计数器的控制寄存器计数器的控制寄存器 1工作模式控制寄存器工作模式控制寄存器TMOD（89H）GATEC/TM10MGATE C/T1M0M控 制 T1控 制 T089H和T 类同01M0M00011011方 式方式0方式1方式2方式301定时器模式计数器模式01与INT 无关00与INT 有关 定时定时/计数器的控制寄存器计数器的控制寄存器 2定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCON（88H）TCON位 地 址0DD1D2D3D4D5D6D7IT0IE0IT11IETR0TF0
7、TR1TF188898A8B8C8D8E8F见 下 一 节00：停 T 计 数01：启 T 计 数00：无 T 中 断（硬 件 复 位）1：有 T 溢 出 中 断00：无 T 中 断（硬 件 复 位）10：停 T 计 数1：有 T 溢 出 中 断1：启 T 计 数111 定时定时/计数器的初值计算计数器的初值计算 1计数器初值的计算计数器初值的计算把计数器计满为零所需要的计数值设定为COUNT，计 数 初 值 设 定 为 TC，由 此 可 得 到 公 式：TC=2n-C O U N T在方式0时n=13；在方式1时n=16；在方式2和方式3时n=8。定时定时/计数器的初值计算计数器的初值计算
8、2定时器初值的计算定时器初值的计算在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经12分频后计 数。因 此，定 时 器 定 时 时 间 T 的 公 式：T =（2n TC）*T计数T计数是单片机振荡周期TCLK的12倍；TC为定时器的定时初值。上式可写为：TC=（2nT）/T计数中断中断是指由于某种随机事件的发生，计算机暂停现行程序的运行，转去执行另一程序，以处理发生的事件，处理完毕后又自动返回原来的程序继续运行。将能引起中断的事件称为中断源中断源。由中断源向CPU所发的请求中断的信号称为中断请求信号中断请求信号。CPU现行运行的程序称为主程序主程序。处理随机事件的程序称为中断服务子程序。中断服务子程序
9、。现行程序暂停时的PC值称为断点。断点。从中断服务程序返回到断点处称为中断返回。中断返回。中断系统的基本概念中断系统的基本概念中断响应、中断处理和中断返回。v 中断响应v 中断处理(又称中断服务)v 中断返回v 中断请求的撤除 入口地址中断服务子程序的入口地址中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理。中断响应过程：保护断点地址；把程序转向中断服务程序的入口地址(通常称矢量地址)。特别注意：这些工作是硬件自动完成的！单片机中5个中断源的矢量地址是固定固定的，不能改动。中断响应中断系统的基本概念中断系统的基本概念89S51单片机有5个个中断请求源：单片机单片机INT
10、0或 外部输入中断源INT0(P3.2)INT1或 外部输入中断源INT1(P3.3)T0 片内定时器T0的溢出T1 片内定时器T1的溢出串行口 片内串行口发送或接收中断源T2 片内串行口发送或接收中断源中断系统的基本概念中断系统的基本概念和定时器和定时器/计数器相关的中断专用的特殊寄存器计数器相关的中断专用的特殊寄存器1 1控制寄存器控制寄存器TCONTCON （88H88H）TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON 88H定时器定时器T1中断标志位中断标志位(TCON.7):IT11，T1向CPU申请中断定时器定时器T0中断标志位中断标志位(TCON.5):IT01，T1向C
11、PU申请中断76543210注意：该寄存器可以位寻址。中断系统的基本概念中断系统的基本概念和定时器和定时器/计数器相关的中断专用的特殊寄存器计数器相关的中断专用的特殊寄存器2 2中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IE（A8H)中断系统的基本概念中断系统的基本概念 IE A8H EA ESET1EX1 ET0EX0例：允许定时器T0中断：SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H76543210注意：该寄存器可以位寻址。硬件电路图：硬件电路图：程序框图：程序框图：任务评价：任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分电路设计1.资料收集正确2.正确分析任务书，阐述关键知识点3.
12、电路原理图设计正确、思路清晰，能说出电路中每个元器件的作用，参数选择依据4.印制电路板图设计正确、布局及走线合理5.图形符号和标号符合国家标准。1.电路图中元器件功能不能说清楚，一处不符合扣5分；2.原理图、印制电路板图不正确或画法不规范，每处扣2分；3.图形符号和标号不符合国家标准，每处扣1分任务评价：任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分软件编制与调试 1.正确操作调试2.软件程序编制合理、语言使用正确3.调试步骤正确，能根据系统提示完成任务书功能的编程。4.正确使用测试仪表。1.仪表不能正确使用扣10分；2.数码管不能正确显示数值，扣5分；3.数码管不显示数值，扣10分；4.数码管显
13、示数值时间不对，扣10分；任务二：数码管的动态显示任务二：数码管的动态显示 MCS51的并行I/O口接入8个数码管，实现几个固定数字的显示，如“12345678”。任务目标：任务目标：1.单片机并行I/O口与动态显示电路的连接；2.数字显示不闪烁。问题引入：问题引入：数码管和数码管和MCS51MCS51并行并行I/OI/O口的电路连接方式？口的电路连接方式？动态显示方式：问题引入：问题引入：动态显示方式：所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LE
14、D的字型码。数码管和数码管和MCS51MCS51并行并行I/OI/O口的电路连接方式？口的电路连接方式？问题引入：问题引入：动态显示方式：电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。接着选通下一位，直到所有位扫描完。必须注意：扫描周期必须控制在视觉停顿时间内，一般必须注意：扫描周期必须控制在视觉停顿时间内，一般在在20ms以内，否则会出现闪烁或跳动现象。以内，否则会出现闪烁或跳动现象。数码管和数码管和MCS51MCS51并行并行I/OI/O口的电路连接方式？口的电路连接方式？首先扫描最后扫描问题引入：问题引入：数码管和数码
15、管和MCS51MCS51并行并行I/OI/O口的电路连接方式？口的电路连接方式？LED实验原理图8个共阴数码管硬件电路图：硬件电路图：程序框图：程序框图：任务评价：任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分电路设计1.资料收集正确2.正确分析任务书，阐述关键知识点3.电路原理图设计正确、思路清晰，能说出电路中每个元器件的作用，参数选择依据4.印制电路板图设计正确、布局及走线合理5.图形符号和标号符合国家标准。1.电路图中元器件功能不能说清楚，一处不符合扣5分；2.原理图、印制电路板图不正确或画法不规范，每处扣2分；3.图形符号和标号不符合国家标准，每处扣1分任务评价：任务评价：项目考核要求评分
16、标准配分扣分得分软件编制与调试 1.正确操作调试2.软件程序编制合理、语言使用正确3.调试步骤正确，能根据系统提示完成任务书功能的编程。4.正确使用测试仪表。1.仪表不能正确使用扣10分；2.数码管不能正确显示数值，扣5分；3.数码管不显示数值，扣10分；任务三：任务三：硬件连接参照实验仪，利用显示电路实现时钟的功能，能显示 时、分、秒，格式如下：XX-XX-XX。1.掌握用74LS138扩展I/O口的电路结构、确定段码地址 和位码地址。2.进一步掌握硬件与软件设计。任务目标：任务目标：问题引入：问题引入：1.74LS1381.74LS138的功能？译码法扩展外部器件的方法？的功能？译码法扩展
17、外部器件的方法？A1B23C4G2AVccY0Y1Y216151413G2B5G167Y78GNDY3Y4Y5Y6121110974LS138A、B、C：译码信号输入端Y0Y7：译码信号输出端，低电平有效 G1：控制信号，高电平有效G2A、G2B：控制信号，低电平有（G2=G2A+G2B）当当G1=1，G2=G2A+G2B=0时，与时，与C、B、A值相应的值相应的Yi端输出低端输出低电平（片选信号）。电平（片选信号）。实验仪译码电路及显示电路：实验仪译码电路及显示电路：问题引入：问题引入：2.1S2.1S定时的方法？定时的方法？如果1只数码管显示的时间为0.5ms，则8只数码管一次动态显示的时
18、间约4ms，所以，动态显示250次约为1s。任务实施：任务实施：按照下列步骤操作，观察程序工作效果：1.运行Keil C51，编辑C51程序，并编译成HEX文件。2.下载程序。3.在单片机上观察计时的显示效果。4.修改程序，完善设计。任务评价：任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分电路设计1.资料收集正确2.正确分析任务书，阐述关键知识点3.电路原理图设计正确、思路清晰，能说出电路中每个元器件的作用，参数选择依据4.印制电路板图设计正确、布局及走线合理5.图形符号和标号符合国家标准。1.电路图中元器件功能不能说清楚，一处不符合扣5分；2.原理图、印制电路板图不正确或画法不规范，每处扣2分；
19、3.图形符号和标号不符合国家标准，每处扣1分任务评价：任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分软件编制与调试1.正确操作调试2.软件程序编制合理、语言使用正确3.调试步骤正确，能根据系统提示完成任务书功能的编程。4.正确使用测试仪表。1.仪表不能正确使用扣10分；2.数码管不能正确显示数值，扣5分；3.数码管不显示数值，扣10分；4.数码管显示数值时间不对，扣10分；返回参考资料与附录参考资料与附录单片机应用技术（C语言）朱永金 中国劳动社会保障出版社 2019单片机与接口技术应用 周昱英 苏州大学出版社 2019单片机接口技术（C51版）张道德 中国水利出版社 2019嵌入式ARM系统原理与实例开发杨宗德 北京大学出版社 2019附录A：系统开发工具手册 附录B：指令汇总表附录C：常用芯片引脚图附录D：常用器件手册mcufan/单片机爱好者mcustudio/平凡单片机工作室zsgbailin/学习单片机mcubase/单片机基地返回
