基于Proteus对74LS273输出口控制数码管设计

来源:司法考试 发布时间:2021-04-13 点击:

基于Proteus对74LS273输出口控制 LED数码管的设计 完成时间:
目录 一.设计任务和要求 二.软件及核心芯片功能介绍 1. AT89C51 1.1 功能特性概括 1.2 管脚说明 2.Proteus仿真软件介绍 三.理论分析 四.电路设计 五.程序设计 六.运行结果与分析 一. 设计任务和要求 用一片74LS273输出口控制1位共阴极LED数码管实现每隔一段时间从0~9显示,然后回0,在递增到9返复。

二. 软件及核心芯片功能介绍 1.AT89C51 AT89S51[3]美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4K BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及AT89C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。单片机AT89S51强大的功能可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89C51芯片的引脚结构如图1所示:
1.1 功能特性概括: 图1 AT89C51引脚图 AT89S51提供以下标准功能:40个引脚、4K Bytes Flash片内程序存储器、128 Bytes的随机存取数据存储器(RAM)、32个外部双向输入/输出(I/O)口、5个中断优先级2层中断嵌套中断、2个数据指针、2个16位可编程定时/计数器、2个全双工串行通信口、看门狗(WDT)电路、片内振荡器及时钟电路。此外,AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM、定时/计数器、串行通信口、外中断系统可继续工作。掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。

1.2 管脚说明:
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,能驱动8个TTL逻辑门电路。对端口写“1”时,被定义为高阻输入。

在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。

P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1口的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(I)。

在Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。部分端口还有第二功能,如表1所示: 端口引脚 第二功能 P1.5 MOSI(用于ISP编程) P1.6 MISO(用于ISP编程) P1.7 SCK (用于ISP编程) 表1 P1口部分引脚第二功能 P2口:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口, P2口的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(I)。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据寄存器(例如执行MOVX@Ri指令)时,P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中P2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。

在Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。

P3口: P3口是一个带有内部上拉电阻的双向8位I/O口, P3口的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写“1”时,它们被内部的上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入口使用时,被外部信号拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(I)。

P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如表2所示: P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

端口引脚 第二功能 P3.0 RXD (串行输入口) P3.1 TXD (串行输出口) P3.2 (外中断0) P3.3 (外中断1) P3.4 T0 (定时/计数器0) P3.5 T1 (定时/计数器1) P3.6 (外部数据存储器写选通) P3.7 (外部数据存储器读选通) 表2 P3口引脚第二功能 RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上的高电平时间将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打开或关闭该功能。

DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。

ALE/:当访问外部存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部寄存器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。值得注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲()。

如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只要一条MOVX和MOVC指令才会激活ALE。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。

:程序存储允许()输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次有效,即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器时,没有两次有效的信号。

EA/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。需要注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端保持高电平(接VCC端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。

Flash存储器编程期间,该引脚用于施加+12V编程电压(VPP)。

XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。

XTAL2:反向振荡放大器器的输出端。

2. Proteus仿真软件介绍 Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

Proteus软件具有其它EDA工具软件(例:multisim)的功能。这些功能是:
1.原理布图 2.PCB自动或人工布线 3.SPICE电路仿真 革命性的特点 1.互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。

2. 仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境。[ 三. 理论分析 电路中使用的是共阴极数码管,当某段输出为1即高电平时对应的LED亮。LED数码管显示原理如图2所示。根据数码管的显示原理可以写出十六进制0~F的显示段码以及数码管熄灭时的显示段码,例如在共阴极显示模式下,要想使数码管显示0,hgfedcba应输入00111111B,即十六进制数3FH;要想要数码管显示1,hgfedcba应输入00000110B,即十六进制数06H。共阳极显示段码和共阴极显示段码互为反码。

图2.LED数码管显示原理 四. 电路设计 图3.电路设计图 五. 程序设计 MODEL SMALL 8086 STACK CODE STARTUP AGAIN: MOV SI, OFFSET TAB MOV DX, 0200H NEXT: MOV AL, [SI] OUT DX, AL CALL DELAY ADD SI, 1 CMP SI, OFFSET TAB_ END JB NEXT JMP AGAIN DELAY PROC NEAR MOV BX , 500 LP1: MOV CX, 469 LP2: LOOP LP2 DEC BX JNZ LP1 RET DELAY ENDP .DATA TAB DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH TAB_END=$ END 六. 运行结果与分析 1.Proteus仿真成果展示 2.感想与建议 以前我们普遍都有知识的选择上不清楚,主要还是因为付出的太少,根本抓不注重点,很多都是在没办法时为了应付考试硬靠临时自习时囫囵吞枣得到的,掌握周期特别短,转眼就忘,这很不科学。而且自我信念不够强,抵制诱惑能力特别低,这使得大家行动总是跟不上自己的节奏,也使得自己面对一些问题是不能及时解决;
执行力差,一切理论都要付诸于实践才能检验出真实与用途,学习单片机这门课也是,做的多,肯做,就会将课本上的知识记下来,方法是重要,但怎么做更重要,这就是做完这个课题让我们认识到的现状,因为期间我们不得不翻很多次课本,才能很好地理解,也算是收获的一部分吧。当然收获不仅如此。具体讲。同学们的课余时间得到了充实,也真实感受到了做东西时的快乐。在做人方面,让我们懂得了付出的价值;
社会工作方面,让我们懂得了团结协作的重要性;
学习方面,让我们深深体会到学习单片机其重要性及紧迫性,更加的清楚自己的立场与目的,而且对时钟控制理解很深,每一个人都有了很大的进步。

同时建议老师能够多督促我们学习,平时让我们做一点小项目。这种事很容易锻炼人,老师也可以增加时间,增加组员,增加一些难度,增加一些综合性,增加分数比重,这样与我们学习就增加了很大的积极性,最重要的是能够学以致用。

主要参考资料:
《单片机原理与接口技术》
赵嘉蔚 张家栋 2010年2月 《单片机系统的PROTEUS设计与仿真》
张靖 2007年4月

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