基于89C51单片机的编码译码显示实验电路设计

出处：by2hit.amo 发布于：2010-12-30 15:07:03

摘要：当前手工拨盘方式编码译码显示实验电路存在输入信号不稳定、控制性较差等缺点，为了克服上述缺点，电路设计采用89C51 单片机为器件作为编码信号发生器和自动控制系统。通过Pro teus 平台仿真和实验调试，电路能产生高质量输入信号和实现自动控制，较好地解决了手工拨盘方式编码译码显示实验电路存在的缺陷。

　　0 引言

　　在日常数字逻辑电路实验中编码译码显示实验电路是编码、译码、显示三个电路的综合运用，在数字逻辑实验电路中具有重要的地位，在实验的过程中，时常会出现显示结果的抖动，经研究出现这种现象主要原因是：编码电路的编码信号输入采用手工拨盘方式，产生的编码输入信号往往不稳定；另外，电路控制性能较差，不能达到自动复位，为此有必要对现有电路进行改进，在电路的设计上采用89C51 单片机为控制电路制作而成，自动提供稳定编码输入信号，显示结果稳定性和电路控制性能大大提升，提高了教学实验质量。

　　1 编码译码显示实验电路的基本结构

　　编码译码显示电路的基本结构如图1 所示，主要由控制电路、编码信号发生器、编码译码显示电路等组成，控制电路产生编码信号作为编码译码显示电路输入信号，译码电路将编码信号转换成对应的七段数码显示信号，送至LED 数码管显示。

编码译码显示实验结构图

图1 编码译码显示实验结构图。

　　2 系统硬件设计

　　控制系统和编码信号发生器采用89C51 单片机实现。89C51 性价比较高，采用12 MHz 晶振，其内部带有4 KB 的FLASH ROM，无须外扩程序存储器。编码译码电路没有大量运算和暂存数据。89C51 内部的128 B片内RAM 已能满足要求，无须外扩片外RAM。

　　系统硬件设计如图2 所示。

编码译码显示实验电路

图2 编码译码显示实验电路。

　　2. 1 编码信号发生器电路

　　编码信号由89C51 内部编程控制，键盘输入 0~ 8从P0. 0~ P0. 7 口送给编码器74LS147， 9 从P2. 0 口送给编码器，具体编码见表1。

表1 编码信号表

编码信号表

　　2. 2 键盘设计

　　键盘采用4×3 阵列结构设计， P1. 0~ P1. 3 为键盘扫描高4 位， P1. 4~ P1. 6 为低4 位。设计有 0 ~ 9 、Rst( 复位) 、S er( 顺序) 。列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/ O 口作为输出端，而列线所接的I/ O 口则作为输入。当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下。

　　2. 3 编码译码显示电路

　　编码译码显示电路主要由编码器( 74LS147) 、六反相器( 74AC04) 、译码器( 74LS247) 、七段LED 数码管组成。编码器74LS147 的1~ 5 脚， 10~ 13 脚为编码输入端，低电平有效，实验时可用接地作为低电平输入；14， 6， 7， 9 脚为编码输出( 反码) ； 16， 8 脚为电源正负极。

　　译码器74LS247 的6， 2， 1， 7 脚为译码输入( 高电平有效) ； 9~ 15 为译码输出； 8， 16 脚为电源正负极。六反相器( 74AC04) 主要是解决编码器74HC147 和译码器74LS247 信号匹配问题，共有6 组输入与输出，只取其中4 组。七段LED 数码管主要是显示译码器输出状态。

　　电路主要原理是在74LS147 的输入011111111~ 111111110，编码后得到4 位反码，经74AC04 反相后送到74LS247，由74LS247 驱动LED数码管，正确时能显示0~ 9。

　　3 系统软件设计

　　软件设计由初始化、键盘扫描、编码程序三部分组成。开始进行初始化， P0、P2 口按复位状态附值输出，LED 无显示。然后4 ! 3 阵列式键盘开始进行扫描，当判断有键按下时，延时去键抖动，判断是否务抖动，当确定判断是有键按下时，等待闭合键释放，保存键值。根据键值调用编码程序，将表1 对应的编码送到P0， P2口输出，主程序流程图如图3 所示。

主程序流程图

图3 主程序流程图。

　　当按Ser( 顺序序列) 键时，依次按1~ 9 编码值送至P0， P2 口，间隔0. 5 s 输出。Ser 编码编码子程序如下:

　　4 系统仿真与调试

　　Proteus 是一个基于Pro Spice 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台。编码译码显示电路能很方便地在此平台上进行调试和仿真，延时时间同选用的单片机和所用晶体振荡器有关，在调试时须注意。

　　5 结语

　　提出了一款编码译码显示实验电路设计，其控制系统和编码信号发生器采用89C51 单片机实现，经Proteus 仿真和实验调试结果来看，大大改善了电路的性能，电路制作方便、操作简单，在数字逻辑电路实验教学中具有一定的推广价值，电路主要不足是不能实现故障自动检查，如果能对电路故障进行自动检测，电路性能将更加完善。