基于89C51单片机的编码译码显示实验电路设计

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单片机为核心器件作为编码信号发生器和自动控制系统。通过Proteus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。
关键词：89C51单片机；编码译码；显示；Proteus仿真

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。

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。

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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74LSl47，“9”从P2.O口送给编码器，具体编码见表1。

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“O～9”、Rst(复位)、Ser(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O～9。 [p]

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。

    当按Ser(顺序序列)键时，依次按1～9编码值送至PO，P2口，间隔O．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ProSpice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Pro-teus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。