宋昕一，萬宏飛

（上海理工大學(xué)，上海，200093）

0 引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，不同類型與性能的數(shù)碼管相繼發(fā)明出現(xiàn)。數(shù)碼管可以顯示數(shù)字與相應(yīng)信息，其亮度高、控制簡單、性能穩(wěn)定、呈現(xiàn)速度即時(shí)等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得數(shù)碼管在電子設(shè)計(jì)應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。本文運(yùn)用Proteus仿真軟件，利用匯編語言進(jìn)行編碼，將程序?qū)懭氩⒕幾g仿真實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示與設(shè)計(jì)。

1 Proteus簡介

Proteus是一款高性能的EDA工具軟件，配置有完善的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境，器件庫齊全，功能形象?？蛇M(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)、搭建、仿真，PCB設(shè)計(jì)等多功能操作。支持C51、ARM、DSP諸多處理器。在軟件中進(jìn)行虛擬仿真，力求實(shí)證現(xiàn)實(shí)；在Proteus軟件中可直接在原理圖搭建完成后，進(jìn)行編譯輸出得到結(jié)果，進(jìn)行實(shí)時(shí)電路分析與實(shí)物仿真。Proteus軟件大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，降低器件損耗的開發(fā)成本，途徑靈活，仿真結(jié)果準(zhǔn)確，在實(shí)際開發(fā)與教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。

2 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示與計(jì)數(shù)工作原理

■2.1 定時(shí)器結(jié)構(gòu)與原理

定時(shí)器T0/T1的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中振蕩器經(jīng)12分頻后作為定時(shí)器的時(shí)鐘脈沖，T1引腳為外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端，通過開關(guān)進(jìn)行選擇。反相器，或門，與門共同構(gòu)成啟/?？刂菩盘?hào)。TH和TL為加1計(jì)數(shù)器，TF為中斷標(biāo)志。每接收到一個(gè)脈沖，加1計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器中的數(shù)被加為0時(shí)產(chǎn)生溢出標(biāo)志，TF將被置1。計(jì)數(shù)器工作方式的選擇和功能的實(shí)現(xiàn)需要配置相應(yīng)的寄存器TMOD和TCON。

圖1 定時(shí)器T0（T1）結(jié)構(gòu)圖

■2.2 脈沖產(chǎn)生

利用單片機(jī)U1 P3.0口進(jìn)行脈沖的輸出，通過定時(shí)器模式選擇與初值的設(shè)定，完成定時(shí)器定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用定時(shí)器進(jìn)行端口定時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)每1ms高低電平變換。就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)占空比為50%的矩形脈沖輸出。

■2.3 脈沖計(jì)數(shù)

利用單片機(jī)U1 P3.0口輸出的脈沖連接到單片機(jī)U2的中斷INT0口P3.2，通過脈沖的高低電平變換觸發(fā)中斷0，進(jìn)行脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)，再通過數(shù)碼管顯示出數(shù)字信息。中斷INT0口P3.2連接有示波器可觀察脈沖波形的高低變化。

3 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示與計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)中主要使用兩片AT89C51單片機(jī)，利用中斷實(shí)現(xiàn)對(duì)8個(gè)集成共陽級(jí)LED燈數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示與計(jì)數(shù)。

如圖2所示，通過按下U1機(jī)的中斷INT0口P3.2連接的按鍵開始進(jìn)行脈沖的產(chǎn)生與計(jì)數(shù)，單片機(jī)U1產(chǎn)生脈沖并通過數(shù)碼管顯示脈沖產(chǎn)生數(shù)；單片機(jī)U2接收脈沖同時(shí)也通過數(shù)碼管顯示脈沖接收數(shù)字。當(dāng)按下按鍵時(shí)開始產(chǎn)生并傳送脈沖，通過一個(gè)VSM counter timer進(jìn)行計(jì)數(shù)驗(yàn)證的準(zhǔn)確與否。按下按鍵后發(fā)現(xiàn)兩個(gè)多位數(shù)碼管同時(shí)顯示并跳轉(zhuǎn)同樣的數(shù)字，并且計(jì)數(shù)器也顯示。

圖2 電路設(shè)計(jì)圖

如圖3所示，還可修改電路設(shè)計(jì)，使單片機(jī)U1顯示所有高低脈沖產(chǎn)生數(shù)，調(diào)整單片機(jī)U2功能，使其顯示高脈沖的產(chǎn)生數(shù)，即單片機(jī)U1對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的計(jì)數(shù)值為U2的2倍。

圖3 修改后計(jì)數(shù)效果

通過調(diào)整定時(shí)器的模式與初值設(shè)定，改變定時(shí)器定時(shí)功能，進(jìn)行端口定時(shí)控制，即可修改脈沖高低電平變換的時(shí)間，從而能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行不同時(shí)間模式的計(jì)數(shù)。

最后通過示波器驗(yàn)證觀察所產(chǎn)生的脈沖是否正確，通過調(diào)節(jié)示波器上的時(shí)間和幅度旋鈕可以觀察到矩形方波的產(chǎn)生。如圖4所示。

圖4 示波器脈沖波形

4 設(shè)計(jì)流程圖

本文所設(shè)計(jì)的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示及計(jì)數(shù)的流程圖如圖5、如圖6所示。

圖5 主程序流程圖

圖6 計(jì)數(shù)顯示流程圖

5 部分程序介紹

■5.1 定時(shí)器中斷初始化

■5.2 計(jì)數(shù)顯示

6 結(jié)語

本文利用Proteus軟件設(shè)計(jì)并仿真了數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示與計(jì)數(shù)。仿真表明，該設(shè)計(jì)可通過調(diào)節(jié)脈沖時(shí)間實(shí)現(xiàn)不同模式的時(shí)間計(jì)數(shù)顯示，且電路設(shè)計(jì)簡單，控制穩(wěn)定，可廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)的顯示電路中。