基于89C51單片機的編碼譯碼顯示實驗電路設計

摘 要:當前手工撥盤方式編碼譯碼顯示實驗電路存在輸入信號不穩定、控制性較差等缺點，為了克服上述缺點，電路設計采用89C51單片機為核心器件作為編碼信號發生器和自動控制系統。通過Proteus平臺仿真和實驗調試，電路能產生高質量輸入信號和實現自動控制，較好地解決了手工撥盤方式編碼譯碼顯示實驗電路存在的缺陷。

關鍵詞:89C51單片機; 編碼譯碼; 顯示; Proteus仿真

中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)21-0194-03

Design of Coding and Decoding Display Experimental Circuit Based on 89C51 MCU

WEN Han-quan

(Huizhou City Senior Technician School， Huizhou 516001， China)

Abstract: The coding and decoding display experimental circuit with manual dial method has disadvantages of unstable input signal and poor control performance. The circuit design used 89C51 core device as a coded signal generator and automatic control system to overcome these shortcomings. The circuit can produce high-quality input signal and achieve automatic control by Proteus platform simulation and experimental debug. The defects of coding and decoding display experimental circuit with manual dial method are solved.

Keywords: 89C51MCU; coding and decoding; display; Proteus simulation

0 引 言

在日常數字邏輯電路實驗中編碼譯碼顯示實驗電路是編碼、譯碼、顯示三個電路的綜合運用，在數字邏輯實驗電路中具有重要的地位，在實驗的過程中，時常會出現顯示結果的抖動，經研究出現這種現象主要原因是:編碼電路的編碼信號輸入采用手工撥盤方式，產生的編碼輸入信號往往不穩定;另外，電路控制性能較差，不能達到自動復位，為此有必要對現有電路進行改進，在電路的設計上采用89C51單片機為控制電路制作而成，自動提供穩定編碼輸入信號，顯示結果穩定性和電路控制性能大大提升， 提高了教學實驗質量。

1 編碼譯碼顯示實驗電路的基本結構

編碼譯碼顯示電路的基本結構如圖1所示，主要由控制電路、編碼信號發生器、編碼譯碼顯示電路等組成，控制電路產生編碼信號作為編碼譯碼顯示電路輸入信號，譯碼電路將編碼信號轉換成對應的七段數碼顯示信號，送至LED數碼管顯示。

2 系統硬件設計

控制系統和編碼信號發生器采用89C51單片機實現。89C51性價比較高，采用12 MHz晶振，其內部帶有4 KB的FLASH ROM，無須外擴程序存儲器。編碼譯碼電路沒有大量運算和暫存數據。89C51內部的128 B片內RAM已能滿足要求，無須外擴片外RAM。系統硬件設計如圖2所示。

2.1 編碼信號發生器電路

編碼信號由89C51內部編程控制，鍵盤輸入“0～8”從P0.0~P0.7口送給編碼器74LS147，“9”從P2.0口送給編碼器，具體編碼見表1。

表1 編碼信號表

P0~P2口狀態

鍵 盤

0123456789Rst

P0.000111111111

P0.101011111111

P0.201101111111

P0.301110111111

P0.401111011111

P0.501111101111

P0.601111110111

P0.701111111011

P2.001111111101

2.2 鍵盤設計

鍵盤采用4×3陣列結構設計，P1.0~P1.3為鍵盤掃描高4位，P1.4~P1.6為低4位。設計有“0~9”、Rst(復位)、Ser(順序)。列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態就可得知是否有鍵按下。

圖1 編碼譯碼顯示實驗結構圖

圖2 編碼譯碼顯示實驗電路

2.3 編碼譯碼顯示電路

編碼譯碼顯示電路主要由編碼器(74LS147)、六反相器(74AC04)、譯碼器(74LS247)、七段LED數碼管組成。編碼器74LS147的1~5腳，10~13腳為編碼輸入端，低電平有效，實驗時可用接地作為低電平輸入;14，6，7，9腳為編碼輸出(反碼);16，8腳為電源正負極。譯碼器74LS247的6，2，1，7腳為譯碼輸入(高電平有效);9~15為譯碼輸出;8，16腳為電源正負極。六反相器(74AC04)主要是解決編碼器74HC147和譯碼器74LS247信號匹配問題，共有6組輸入與輸出，只取其中4組。七段LED數碼管主要是顯示譯碼器輸出狀態。

電路主要原理是在74LS147的1~9輸入011111111~111111110，編碼后得到4位反碼，經74AC04反相后送到74LS247，由74LS247驅動LED數碼管，正確時能顯示0~9。

3 系統軟件設計

軟件設計由初始化、鍵盤掃描、編碼程序三部分組成。開始進行初始化，P0、P2口按復位狀態附值輸出，LED無顯示。然后4×3陣列式鍵盤開始進行掃描，當判斷有鍵按下時，延時去鍵抖動，判斷是否務抖動，當確定判斷是有鍵按下時，等待閉合鍵釋放，保存鍵值。根據鍵值調用編碼程序，將表1對應的編碼送到P0，P2口輸出，主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

當按Ser(順序序列)鍵時，依次按1~9編碼值送至P0，P2口，間隔0.5 s輸出。Ser編碼編碼子程序如下:

/********Ser鍵編碼********/

Void ser()

{

Unsigned int Move，i;

Move=0xFE

P0=0xFF;//P0口復位

P2=0xFF;//P2口復位

For(i=0，i<8，i++)

{

P0=Move;//P0口輸出1編碼

Delay(500);//調用延時500 ms子程序

Move<<1|0x01;//左移一位輸出下一位編碼，直至到8編碼

}

P2=0xFE;//編碼9從P2口輸出

Delay(500); //調用延時500 ms子程序

}

4 系統仿真與調試

Proteus是一個基于ProSpice混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統軟、硬件設計仿真平臺。編碼譯碼顯示電路能很方便地在此平臺上進行調試和仿真，延時時間同選用的單片機和所用晶體振蕩器有關，在調試時須注意。

5 結 語

提出了一款編碼譯碼顯示實驗電路設計，其控制系

統和編碼信號發生器采用89C51單片機實現，經Proteus仿真和實驗調試結果來看，大大改善了電路的性能，電路制作方便、操作簡單，在數字邏輯電路實驗教學中具有一定的推廣價值，電路主要不足是不能實現故障自動檢查，如果能對電路故障進行自動檢測，電路性能將更加完善。

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