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基于Atmel AT89C2051单片机开发的点钞机外接显示屏设计方案

2018-06-28
类别:设计应用
eye 230
文章创建人 拍明

点钞机外接显示屏电路原理图.png

从图上可以清楚的看出:点钞机的外接显示屏主要由单片机Atmel公司生产的AT89C2051、三只七段共阳数码管LED1~LED3、晶体三极管V1~V3和相应的电阻电容及插头所组成。

大家知道,LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。在数码管显示器中,一般情况下都采用动态扫描式显示方式。所谓扫描式,就是当有多个七段(带小数点的为八段)显示器要显示时,将其各个对应引脚接在一起,也就是说,所有的a段接在一起,b段也接在一起,依此类推。而利用各七段显示器的共阳(或共阴)极来确定哪一个七段显示器要显示。这样做的目的有二:(1)省电;(2)节省输出端口。

本电路利用89C2051的端口与数码的笔段接法为: P1.1-->C; P1.2-->D; P1.3-->E; P1.4-->B; P1.5-->A; P1.6-->F; P1.7-->G ,且三只数码管的笔段a~g又是并联在一起的。数码管的公共端com分别由 P3.5-->V1; P3.4-->V2; P3.7-->V3 进行控制。

这里顺利说明下,不知大家是否看出,无论是段码还是公共端都没有按相应引脚顺序来接,这是为什么?在实际应用中,经常会有这种接法,这就是我们通常所说的“硬件加密”法。

P1口是一8位双向I/O口,口引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻。P1.0和P1.2要求外上接电阻。尤其是P1.0这个上接电阻接在了点钞机的主控板上,若要单独使用这个显示器,不要忘了加只5.1K的上接电阻。

工作原理说明如下:

1. 欲使LED1显示器亮,需使V1导通,即P3.5=0,同理LED2欲亮时,P3.4=0。

2. 由于共享a~g引脚,因此一次只能导通一个晶体管,否则会同时显示相同的数字。

3. 利用视觉暂留原理,V1~V3导通频率16次/秒以上,注意频率太低数字会闪烁,频率太高数字会模糊变暗。

4. 显示数字时,须先送FFH到P1口关闭LED,再送显示码,否则容易造成视觉干拢。

5. R3为限流电阻。

通过对LED数码管显示原理的了解,再明确一下点钞机外接显示器的功能,你到银行存过款吗?当你将钱交给营业员后,她就会将钱放入点钞机,一是为了点数,二是为了鉴别钞票的真伪。同时在柜台上会有一个显示器,使你也能看到你的钱币的张数。这个显示器就是点钞机的外接显示器,它显示的数字与点钞机是同步的,清点完之后,数字会一直保持,待下一次清点时,它会自动复位,从零开始进行累加。

数码管的显示原理和点钞机外接显示器的基本功能搞清楚之后,下面我们就开始编写程序。

外接显示器共阳LED数码管显示段编码

显示数P1.7(G)P1.6(F)P1.5(A)P1.4(B)P1.3(E)P1.2(D)P1.1(C)P1.0(空)字段码01000000181H111101101EDH20100001143H30100100149H4001011012DH50001100119H60001000111H711001101CDH80000000101H90000100109H

钞机外接显示屏的汇编程如下:

;*标题:点钞机外接显示屏

;*描述:采用AT89C2051芯片,晶振频率:11.0592MHz。

;*初始状态数码管个位显示"0",最大计数范围:999。

LED1BITP3.5;百位(定义数码管公共端)

LED2BITP3.4;十位

LED3BITP3.7;个位

JSQ0DATA50H;脉冲计数单元高字节

JSQ1DATA51H;脉冲计数单元低字节

LED01DATA3AH;显示段码缓存器(百位)

LED02DATA3BH;十位

LED03DATA3CH;个位

R31DATA1FH

;*=======================================================*

ORG0000H

AJMPSTART;复位转主程序

ORG0003H;INT0的入口地址

AJMPINT0_P32

;*------------------------------------------------------*

;主程序0030H单元开始

;*------------------------------------------------------*

ORG0030H;跳过中断向量区

START: MOV R0,#7FH

CLRA

DEL1: MOV @R0,A;预使用单元清0

DJNZR0,DEL1

MAIN: MOV SP,#60H;60H为栈顶位置初值

SETBIT0;置INT0为边沿触发方式

MOV IP,#00000001B;置INT0为高优先级中断

MOV IE,#10000001B;INT0开中

MOV JSQ0,#0;计数单元清0

MOV JSQ1,#0

CLRP1.0;注意在软件模拟调试时,P1.0由于没有接外部上拉电阻,

;拉低后就无法拉高.为了调试方便可选取89C51进调试

;*--------------------------------------------------------*

DIR0_0:JBP1.0,DIR0_01;当点钞机已复位,但未放入纸币,所以未中断

MOV R31,#28

ACALLDELAY2;延时1ms,去抖动

JBP1.0,DIR0_01

SETBP1.0

MOV JSQ0,#0;复位信正确,计数单元清0

MOV JSQ1,#0

ACALLHB2;将16进制数转换为BCD码

ACALLTHIF0;调用转换显示值子程序

DIR0_01:

MOV A,LED01;当十位,百位数=0时,将其屏蔽

CJNEA,#81H,DIR0_02

MOV LED01,#0FFH

MOV A,LED02

CJNEA,#81H,DIR0_02

MOV LED02,#0FFH

DIR0_02:

SETBLED1;LED1位显示停

MOV P1,LED03;读个位段码

CLRLED3;LED1个位显示

MOV R31,#42

ACALLDELAY2;延时2ms

SETBLED3;LED1位显示停

MOV P1,LED02;读十位段码

CLRLED2;LED2十位显示

MOV R31,#42

ACALLDELAY2

SETBLED2;LED2十位显示停

MOV P1,LED01;读百位段码

CLRLED1;LED1百位显示

MOV R31,#42

ACALLDELAY2

AJMPDIR0_0;不断循环显示,并等待中断

;*=======================================================*

;计数复位时,点钞机主程序会先给出一个复位信号,并持续一段时间,

;接着给出计数脉冲

INT0_P32:

PUSHACC;保护现场

PUSHDPH

PUSHDPL

JBP1.0,INT0_01;当点钞机

MOV R31,#28

ACALLDELAY2;延时1ms,去抖动

JBP1.0,INT0_01

SETBP1.0;清除复位信号

MOV JSQ0,#0;复位信正确,计数单元清0

MOV JSQ1,#0

INT0_01:

MOV A,JSQ1;低字节计数单元加1

INCA

MOV JSQ1,A

JNZINT0_02

INCJSQ0;当有进位时,高字节单元加1

INT0_02:

ACALLHB2;将16进制数转换为BCD码

ACALLTHIF0;调用转换显示值子程序

POPDPL;恢复现场

POPDPH

POPACC

RETI;中断返回

;*=======================================================*

;*双字节十六进制整数转换成双字节BCD码整数

;入口条件:待转换的双字节十六进制整数在R6、R7中。

;出口信息:转换后的三字节BCD码整数在R3、R4、R5中。

;影响资源:PSW、A、R2~R7堆栈需求:2字节

;*=======================================================*

HB2:

MOV R6,JSQ0;高字节单元送入R6

MOV R7,JSQ1;低字节单元送入R7

CLRA;BCD码初始化

MOV R3,A

MOV R4,A

MOV R5,A

MOV R2,#10H;转换双字节十六进制整数

HB3:

MOV A,R7;从高端移出待转换数的一位到CY中

RLCA

MOV R7,A

MOV A,R6

RLCA

MOV R6,A

MOV A,R5;BCD码带进位自身相加,相当于乘2

ADDCA,R5

DAA;十进制调整

MOV R5,A

MOV A,R4

ADDCA,R4

DAA

MOV R4,A

MOV A,R3

ADDCA,R3

MOV R3,A;双字节十六进制数的万位数不超过6,不用调整

DJNZR2,HB3;处理完16bit

RET

;*=======================================================*

;*将BCD码解压后,转换为十进制显示符

;*=======================================================*

THIF0:;将压缩BCD码解压(因最大数为999,所以[R3]=0)

MOV A,R5;取数据

ANLA,#0FH;屏蔽高4位,取出低4位

MOV 32H,A;存个位

MOV A,R5

SWAPA;交换

ANLA,#0FH

MOV 31H,A;存十位

MOV A,R4;取数据

ANLA,#0FH;屏蔽高4位,取出低4位

MOV 30H,A;存百位

;*将BCD转换为十进制显示符

MOV DPTR,#TABD;置数码表首址

MOV R0,#30H;置显示数首址

MOV R1,#LED01;置字段码暂存器首址

MOV R2,#03H;置循环数

THIF1:

MOV A,@R0;取显示数

MOV CA,@A+DPTR;读字段码

MOV @R1,A;存字段码

INCR0;修改显示数地址

INCR1;修改字段码暂存器地址

DJNZR2,THIF1;判断循环是否结束

RET

TABD:

DB81H,0EDH,43H,49H,2DH,19H;共阳字段表,0~5显示符

DB11H,0CDH,01H,09H;6~9显示符

;*=======================================================*

;*延时子程序

DELAY2:

L2:PUSHR31

L3:DJNZR31,L3

POPR31

DJNZR31,L2

RET


AT89C2051单片机


AT89C2051单片机,片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用。

内部结构

AT89C2051是一个带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器(EEPROM)的低电压,高性能8位CMOS微处理器。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS-51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器,ATMEL的AT89C2051是一强劲的微型处理器,它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决办法。

AT89C2051提供以下标准功能:2K字节闪速存储器,128字节RAM,15根I/O口,两个16位定时器,一个五向量两级中断结构,一个全双工串行口,一个精密模拟比较器以及两种可选 的软件节电工作方式。空闲方停止CPU工作但允许RAM、定时器/计数器、串行工作口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位。

程序保密

AT89C2051设计有2个程序保密位,保密位1被编程之后,程序存储器不能再被编程除非做一次擦除,保密位2被编程之后,程序不能被读出。

软硬件的开发

AT89C2051可以采用下面两种方法开发应用系统。

1、由于89C2051内部程序存储器为Flash,所以修改它内部的程序十分方便快捷,只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可。调试人员可以采用程序编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样反复循环的方法,对于熟练的MCS-51程序员来说,这种调试方法并不十分困难。但是做这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息。

2、将普通8031/80C31仿真器的仿真插头中P1.0~P1.7和P3.0~P3.6引出来仿真2051,这种方法可以运用单步、断点的调试方法,但是仿真不够真实,比如,2051的内部模拟比较器功能,P1口、P3口的增强下拉能力等等。

主要性能

1、和MCS-51产品兼容;

2、2KB可重编程FLASH存储器(10000次);

3、2.7-6V电压范围;

4、全静态工作:0Hz-24MHz;

5、2级程序存储器保密锁定;

6、128*8位内部RAM;

7、15条可编程I/O线;

8、两个16位定时器/计数器;

9、6个中断源;

10、可编程串行通道;

11、高精度电压比较器(P1.0,P1.1,P3.6);

12、直接驱动LED的输出端口。

引脚说明编辑


AT89C2051芯片引脚图


AT89C2051芯片引脚图

AT89C2051的引脚图如右图所示。

1、VCC:电源电压。

2、GND:地。

3、P1口:P1口是一个8位双向I/O口。口引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻,P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(ANI0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端,当引脚P1.2~P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的写入“1”时,其可用作输入端。当引脚P1.2~P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流。

4、P3口:P3口的P3.0~P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻 的七个双向I/O口引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时,被外部拉低的P3口脚将用上拉电阻而流出电流。

P3口还用于实现AT89C2051的各种第二功能,如下表所列:

引脚口:功 能

P3.0:RXD串行输入端口

P3.1:TXD串行输出端口

P3.2:INT0 外中断0

P3.3:INT1 外中断1

P3.4:T0定时器0外部输入

P3.5;T1定时器1外部输入

P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

5、RST:复位输入。RST一旦变成高电平所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。

6、XTAL1:作为振荡器反相器的输入和内部时钟发生器的输入。

7、XTAL2:作为振荡器反相放大器的输出。

【相关信息】解读AT89C2051遥控接收器电路设计原理

 电路基本原理就是通过红外接收头收集红外信号,当有红外信号进来时,单片机AT89C2051($0.5999)执行中断并对采集到的红外信号进行解码,并从串口送到PC,PC软件Girder收到串口发来的字符再根据定义做出相应的命令操作。电路中使用了几个简单的元件做成串口窃电电路,使这个遥控器不需要再外接电源,插到串口上就可以使用了,可以说是即插。安装好后,运行Girder后,指示灯LED1就开始闪烁,表明电路正常工作了,这时就可以使用你的遥控器了,当关闭 Girder后电路板的电源也会被切断,指示灯熄灭。下面是制作过程和具体的一些注意事项等。

  如下图是这个遥控接收器的全部电原理图。


解读AT89C2051遥控接收器电路设计原理.png




责任编辑:Davia

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