基于Proteus的数码管动态显示与计数设计

宋昕一，万宏飞

（上海理工大学，上海，200093）

0 引言

随着社会的不断进步与发展，不同类型与性能的数码管相继发明出现。数码管可以显示数字与相应信息，其亮度高、控制简单、性能稳定、呈现速度即时等诸多优点，使得数码管在电子设计应用中得到广泛应用。本文运用Proteus仿真软件，利用汇编语言进行编码，将程序写入并编译仿真实现数码管的动态显示与设计。

1 Proteus简介

Proteus是一款高性能的EDA工具软件，配置有完善的电子设计开发环境，器件库齐全，功能形象。可进行原理图设计、搭建、仿真，PCB设计等多功能操作。支持C51、ARM、DSP诸多处理器。在软件中进行虚拟仿真，力求实证现实；在Proteus软件中可直接在原理图搭建完成后，进行编译输出得到结果，进行实时电路分析与实物仿真。Proteus软件大大缩短了设计时间，降低器件损耗的开发成本，途径灵活，仿真结果准确，在实际开发与教学中得到广泛应用。

2 数码管动态显示与计数工作原理

■2.1 定时器结构与原理

定时器T0/T1的结构如图1所示，其中振荡器经12分频后作为定时器的时钟脉冲，T1引脚为外部计数脉冲输入端，通过开关进行选择。反相器，或门，与门共同构成启/停控制信号。TH和TL为加1计数器，TF为中断标志。每接收到一个脉冲，加1计数器自动加1，当计数器中的数被加为0时产生溢出标志，TF将被置1。计数器工作方式的选择和功能的实现需要配置相应的寄存器TMOD和TCON。

图1 定时器T0（T1）结构图

■2.2 脉冲产生

利用单片机U1 P3.0口进行脉冲的输出，通过定时器模式选择与初值的设定，完成定时器定时功能的实现。运用定时器进行端口定时控制，实现每1ms高低电平变换。就可以实现一个占空比为50%的矩形脉冲输出。

■2.3 脉冲计数

利用单片机U1 P3.0口输出的脉冲连接到单片机U2的中断INT0口P3.2，通过脉冲的高低电平变换触发中断0，进行脉冲个数的计数，再通过数码管显示出数字信息。中断INT0口P3.2连接有示波器可观察脉冲波形的高低变化。

3 数码管动态显示与计数电路设计

此设计中主要使用两片AT89C51单片机，利用中断实现对8个集成共阳级LED灯数码管的动态显示与计数。

如图2所示，通过按下U1机的中断INT0口P3.2连接的按键开始进行脉冲的产生与计数，单片机U1产生脉冲并通过数码管显示脉冲产生数；单片机U2接收脉冲同时也通过数码管显示脉冲接收数字。当按下按键时开始产生并传送脉冲，通过一个VSM counter timer进行计数验证的准确与否。按下按键后发现两个多位数码管同时显示并跳转同样的数字，并且计数器也显示。

图2 电路设计图

如图3所示，还可修改电路设计，使单片机U1显示所有高低脉冲产生数，调整单片机U2功能，使其显示高脉冲的产生数，即单片机U1对应数码管的计数值为U2的2倍。

图3 修改后计数效果

通过调整定时器的模式与初值设定，改变定时器定时功能，进行端口定时控制，即可修改脉冲高低电平变换的时间，从而能够根据实际需求进行不同时间模式的计数。

最后通过示波器验证观察所产生的脉冲是否正确，通过调节示波器上的时间和幅度旋钮可以观察到矩形方波的产生。如图4所示。

图4 示波器脉冲波形

4 设计流程图

本文所设计的数码管动态显示及计数的流程图如图5、如图6所示。

图5 主程序流程图

图6 计数显示流程图

5 部分程序介绍

■5.1 定时器中断初始化

■5.2 计数显示

6 结语

本文利用Proteus软件设计并仿真了数码管的动态显示与计数。仿真表明，该设计可通过调节脉冲时间实现不同模式的时间计数显示，且电路设计简单，控制稳定，可广泛应用于电子设计的显示电路中。