基于单片机串口控制显示系统

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1、课程设计课程名称:单片机原理与应用课题名称:基于串口控制的显示系统设计专业:测控技术与仪器班级:测控11—02班学号:姓名:指导老师：设计日期：2014.01.05—2014.01.181前言（引言）1.设计背景随着MCS-51单片机的发展，它的应用已经从单机逐渐转向多机，而串行通信是一种能把二进制数据按位传送的通信，所需传输线少，特别适用于分级、分层和分布式控制系统以及远程通信中，是单片机之间的主要通信方式。51单片机除了含有4个并行I/O接口外，还有一个全双工的串行接口。在计算机技术和电子技术的飞速发展和广泛应用的同时,电器设备的输出显示技术也变得复杂多样,诸如CRT显示、LCD显示、多

2、位LED显示及发光二极管显示等应运而生。在这些显示当中,LED显示电路较为简单,成本也较低,在功能单一的仪器仪表与机电设备中应用较广。但当设备显示的点或位较多时,就需要采用一定的驱动电路与相应的驱动方式。在数码管数目较少时，我们通常用单片机并口控制，但是当显示需要较多的数码管时，如果改用串口控制，就会使系统硬件电路得以简化，降低了传送的成本，体积也会相对减小，而可靠性也会得到提高。同时系统的更改和扩充也更为容易。通过我们所学的MCS-51单片机的相关知识，综合其他软件的学习，设计一个基于单片机串口控制的显示系统（基于所学知识以及实际情况，决定采用数码管来做显示系统）。模拟还原并显示传感器传输

3、的数据。让我们所学的知识能够得到应用，同时也能锻炼我们的动手和解决实际问题的能力，也为以后的学习做好准备。2.设计的功能以及技术指标设计功能：本次设计主要由五个模块组成。包括：AT89C51单片机，8位数码管，74HC595锁存器，74HC573锁存器，按键模块。利用单片机的串口将单片机内的段选信号发送，经74HC595锁存器将串口转化为并口，并将MCS-51发送的段选信号输入至8位数码管的段选端。与此同时，利用MCS-51的P0口控制8位数码管的位选端。使得8位数码管能够显示随着电阻值增大的电压值。电压表最大量程为5V，精度为0.02V。P1.0和P1.1分别和按键K1和K2连接，按键K1

4、表示电阻值增大，按键K2表示电阻值减小。技术指标：（1）数码管能够准确显示电阻值以及最小精度。（2）要求显示最大量程为5V，最小精度为0.02V。（3）可以通过调整实现电阻值快速或减缓变化。（4）电路设计以及驱动程序均要求简洁方便。3.硬件系统设计3.1根据设计功能及要求，硬件系统主要由四个模块组成：AT89C51单片机，8位数码管，74HC595移位寄存器，74HC573锁存器，按键模块。经过构思和实际过程中的实验，得到系统的硬件连接关系，可以画出系统的硬件框图如下：AT89C51时钟和复位电路8位数码管74HC57374HC595按键模块3.2单片机的选择本次设计采用8位字长的MCS-5

5、1单片机，内含一个片内振荡时钟周期和一个时钟电路，4KB的片内程序ROM和128BRAM，4个I/O端口，5个中断源，且具有很强的拓展功能。本次主要用到P0端口和P3.0、P3.1以及P3.5等引脚。每个IO均有两种读入方法，即读锁存器和读引脚，其中P3口具有第二功能。在本次设计中，我们主要用到的就是P3.0和P3.1的串行数据通信功能。3.3复位电路和时钟电路的设计复位是指单片机的初始化操作，其作用是使CPU和系统中其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成的CPU工作环境不正常，并给外部提供一个复位的CPU的接口。MCS-51单片机的复位电路有上电

6、复位和按键复位两种形式，由于按键上电复位比较适合于样品制作和实验调试，所以我们在本次设计中采用按键上电复位。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输出端，通常经由片外晶体振荡器或陶瓷谐振器与两个匹配的电容一起构成一个自激振荡电路，为单片机提供时钟电源，即内部时钟方式。本次设计我们所采用的时钟电路就是内部时钟方式。3.4数码管显示电路数码管显示电路由8位数码管和74HC573锁存器组成。3.4.1数码管简介常用的LED显示器由8个发光二极管组成，也称8段LED显示器。它由7个字符段和一个小数点段组成，其中字符段发光二极

7、管亮暗的不同组合可以显示多种数字、字母以及其他符号，小数点段dp用于显示小数点。为了使LED显示器显示不同的数字或符号，就要将不同段的发光二极管点亮，这样就要为LED显示器提供显示字形代码。这些代码可使LED相应的段发光，从而显示不同的字形，简称段码（或称为字形码）LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：共阳极接法和共阴极接法。在本次设计中我们使用的是8个共阴极的发光二极管。3.4.274HC573简介7