【文章內(nèi)容簡介】 端口來驅(qū) 動 ，實(shí)際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 ② 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的 同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 13 頁 數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管 并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 由于 設(shè)計(jì)中 要用到 4 個按鍵 和 4 個發(fā)光二極管做指示燈， 還要 6 位 LED 顯示，若采用靜態(tài)顯示則占用 I/O 太多， 所以我們選擇用動態(tài)顯示方式。 本次設(shè)計(jì)采用 六位 LED數(shù)碼管 ， 三位 LED一開始顯示單價然后顯示乘客應(yīng)所付的總金額。其中單價占三位 LED顯示，單價計(jì)費(fèi)為 8元 每 三公里，此數(shù)在程序里設(shè)定，初始化時即送入。在設(shè)計(jì)中 ,通過單片機(jī)的由 6個 I/O端口，然后 用三極管驅(qū)動 6個共陽極的 LED數(shù)碼管 ,達(dá)到動態(tài)顯示的目的。二極管選用的是常用的 9012，數(shù)碼管可以選用三位一體或者六位一體的數(shù)碼管，這樣可以簡化很多焊接工作，顯示電路如下圖所示： 圖 6 LED動態(tài)顯示電路 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 14 頁 LED 的結(jié)構(gòu)及工作原理 數(shù)碼管 是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管 。 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個 “8” 可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管 。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 （ COM） 的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 （ COM） 的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管 的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮 。 由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大 ，并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時驅(qū)動芯片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。 數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有 LED 的陽極連接到共同接點(diǎn) ，而每個 LED 的陰極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)）；共陰極則是把所有 LED 的陰極連接到共同接點(diǎn) ，而每個 LED 的陽極分別為 a、 b、 c、d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)），如下圖所示。圖 7 中的 8 個 LED 分別與上面那個 圖中的 A~DP 各段相對應(yīng)，通過控制各個 LED 的亮滅來顯示數(shù)字， 而共陰極的管腳則剛好相反。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 15 頁 圖 7 共陽極數(shù)碼管各段對應(yīng)圖 三位一體 LED 的結(jié)構(gòu)及工作原理 在本設(shè)計(jì)中我們采用了三位一體的數(shù)碼管，它的最大好處在于減小了焊電路板的難度，保證了顯示的可靠性，并且顯示效果基本上和單個數(shù)碼管沒有兩樣，最主要的是價格比一般的數(shù)碼管還稍微便宜。 三 位數(shù)碼管就是內(nèi)部的 3個數(shù)碼管共用 a~dp這 8根數(shù)據(jù)線，為人們的使用提供了方便，因?yàn)槔锩嬗?3個數(shù)碼管，所以它有 3個公共端，加上 a~dp，共有 12個引腳 。下面是本設(shè)計(jì)中用到 的數(shù)碼管的具體技術(shù)指標(biāo)。 1．型號： JMS05631AB 2．規(guī)格： （長ⅹ寬ⅹ高 ） ⅹ ⅹ （ mm） 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 16 頁 05631A(共 陰 極 ) 05631B(共 陽 極 ) 管腳順序： 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 17 頁 單片機(jī)部分 的 硬件設(shè)計(jì) 我的這次 設(shè)計(jì)采用的 是 AT89S51單片機(jī)。 單片機(jī)也被稱為 微控制器 （ Microcontroller），是指一個集成 在一塊 芯片 上的完整計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) 。盡管 它 的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、 內(nèi)存 、內(nèi)部和外部 總線 系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、 定時器 ，實(shí)時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單 片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯 片上。 單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 AT89S51 的 最小系統(tǒng) 單片機(jī)想要正常工作 ，那就讓它滿足一定的基本條件，我們稱之為最小應(yīng)用系統(tǒng)。它主要包括 時鐘 電路也就是 XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端 ，然后要特別注意幾個引腳，比如復(fù)位端、外部程序存儲器地址允許使用端。如下圖 8所示： 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 18 頁 圖 8 單片機(jī)最小系統(tǒng) 上面的幾個端口是最小系統(tǒng)的必需引腳 ，現(xiàn)在說明一下各引腳功能。 :復(fù)位 /備用電源。 ① RST（ Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 2. ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編 程脈沖 ① ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 AT89S51I/O 端口 單片機(jī)有豐富的端口， 89S51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3口，共 32 個引腳。 在我的設(shè)計(jì)中幾乎用到了所有的 I/O 端口，我用 P0 口接數(shù)碼管，用 P1 口接按鍵。用 P3 做按鍵指示燈， P2 口用來接數(shù)碼管位選端。介紹一下每個口的功能： P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯ν獠看鎯ζ鞯? 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 19 頁 讀 /寫操作。 P0口也用以輸出 外部存儲器的低 8位地圖 1址。由于是分時輸出 ,故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存信號用 ALE。 P1口是專門供用戶使用的 I/O口 ,是準(zhǔn)雙向口。 P2口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時作高 8位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲器時 ,P2口也可以作為用戶 I/O口線使用 ,P2口也是準(zhǔn)雙向口。 P3口是雙功能口 ,該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一 I/O功能或第二 I/O功能。作為第一功能使用時操作同 P1口。 我在設(shè)計(jì)中主要用到了 AT89S51 的資源為： 1． 4 個 8 位并行 I/O 端口 2. 定時器 T0 中斷源 3. VCC 芯片電源，接 +5V 接地端 。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 20 頁 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)包括主程序模塊 ,按鍵程序模塊，計(jì)算單元和 BCD譯碼程序模塊，顯示模塊， T0計(jì)時中斷程序模塊 ,延遲程序模塊等。下面一步一步分別介紹一下各個模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。 主程序模塊 在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、出租車起價和單價的初始化、中斷向量的設(shè)計(jì)、開中斷、循環(huán)等待以及啟動 /清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價格寄存器等工作。主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、顯示、計(jì)程和計(jì)價等不同的操作。主程序流 程圖如圖 9所示。 89S51 芯片內(nèi)部 RAM 分配 30H 。里程數(shù)個位 31H 。里程數(shù)十位 32H 。里程數(shù)百位 33H 。單價或總價小數(shù)點(diǎn)后一位 34H 。單價或總價個位 35H 。單價或總價十位 36H 。存放車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)，三公里以后清零 37H 。存放車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù) 38H 。存放白天和晚上單價變量 39H 。存放剎車時定時計(jì)數(shù)值 20H 。標(biāo)志位，判斷是否滿 3 公里 21H 。標(biāo)志位 ， 判斷滿三公里后 ,白天和晚上對應(yīng)的 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 21 頁 標(biāo)志位 、起步價 賦初值 等待 乘客上車 （白天或晚上） 白天模式按鍵 判斷中途等待按鍵 看有沒有停車 開 始 晚上模式按鍵 等待霍爾元件的信號（即車子是否啟動） 計(jì)數(shù)寄存器開始計(jì)車輪的圈數(shù) 計(jì)算 里程 價格程序 BCD 譯碼 停車等待計(jì) 時 程序 否 是 調(diào)用計(jì)時 時價格 計(jì)算程序 ， 然后和原先的里程價格相加 ,最后 BCD 譯碼 是 返 回 顯示總價格 和里程 否 是 是 調(diào)用顯示 用來 顯示起步價 判斷復(fù)位按鍵 是 否 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 22 頁 圖 9 主程序流程圖 按鍵程序設(shè)計(jì) 按鍵 S0：模式選擇按鍵。按 S0為白天價格， LED0亮。然后第一個三位數(shù)碼管就開始顯示起步價比如（ 8塊錢），然后就可以等待 S4鍵有沒有按下，因?yàn)镾4是清零鍵，它不按下來就得一直繼續(xù)白天的價格， 意思是要等 到這個乘客下車為止。 按鍵 S1：模式選擇按鍵。按 S1為晚上價格， LED1亮。然后第一個三位 數(shù)碼管就開始顯示起步價比如（ 9塊錢），然后就可以等待 S4鍵有沒有按下，因?yàn)镾4是清零鍵，它不按下來就得一直繼續(xù)晚上的價格，只到這個乘客下車為止。 以上的程序都簡單，只是一個檢測按鍵的程序，先判斷有沒有按鍵按下，然后再調(diào)一段顯示程序（起延時的作用），在判斷按鍵是否真的按下。確定有按鍵按下時，還要自循環(huán)，目的是等待按鍵彈起。詳細(xì)如下： WAIT: ACALL DISPLAY JNB ,NIGHT1 JB ,WAIT 。沒有按鍵按下時等待 MAI