一、数码管的结构
数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0~9。数码管分为共阴极和共阳极两种结构。所谓共阴极，及时将所有的LED的阴极连到一起，而共阳极这相反，所有的阳极被连到了一起。但不是那种结构，其设计的原理基本相同，唯一不同的是驱动电路的设计有差异，一般共阴极采用推（Push）电流的方式来驱动，而共阳极结构则采用拉（Pull）电流的方式来驱动。
二、数码管工作原理
共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其他管脚阶段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该段所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符，此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据未接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。
三、单片机简介
单片机是在一块芯片上集成了中央处理器部件（CPU）、储存器（RAM、ROM）、定时器/计数器和各种输入/输出（I/O）接口（如并行I/O口、串行I\O口和A/D转换器）等。由于单片机通常是为实时控制应用而设计制造的，因此，又称为微控制器（MCU）。
74hc164控制数码管显示系统设计方案
一、总体设计
1、 系统组成
本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成。 本系统的硬件采用模块化设计，以单片机控制为核心，74hc164为驱动，与数码管接口电路等组成单片机控制的数码管显示系统。该系统硬件主要包括主控模块、报警模块、数码管显示模块等。其中单片机控制器主要完成外围硬件的控制以及一些运算按功能，74hc164完成串行输入，并行输出，数码管显示模块完成字符、数字的显示功能。 应用软件采用模块化设计方法。该系统软件主要由主程序、定时器T0中断服务子程序、164子程序等模块组成。
二、硬件设计
1、主控模块设计
本项目采用AT89S52单片机。 电源、时钟信号以及复位电路是单片机工作的基本条件，缺一不可。单片机系统的基本工作电路电源电路、时钟电路、复位电路。
（1）电源电路模块设计
电源模块为系统板上的其他模块提供+5V电源。系统板可从USB接口获取+5V电源，即用相应配套的USB线从电脑主机上获取+5V直流电源。
（2）时钟电路模块设计
单片机的时钟信号用来位单片机芯片内部的各种操作提供时间基准。 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，作为单片机工作的时间基准，典型的晶体振荡频率为12MHz。
由于AT89S52系列单片机芯片内有时钟振荡电路，因此本项目中采用内部时钟方式，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容，就够成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号，具体电路如图1-1。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振。
（3）复位电路模块设计
复位电路使用单片机或系统中的其他部件处于某中确定的状态。
当在MC-51系列单片机的RST引脚处引入高电平并保持2个机器周期，单片机内部就执行复位操作。实际应用中，复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。本项目中采用案件复位方式，具体电路设计如图1-1。在单片机运行期间，可以用此案件完成复位操作。
2、报警模块设计
本项目中选用蜂鸣器。蜂鸣器的正极接+5V的电源，另一极接在三极管8550的集电极，三极管8550主要用于信号的放大，以驱动数码管工作。三极管8550的基极通过限流电阻接到单片机P2的P2.0如图1-1，通过控制三极管8550的基极电平来打开或关闭蜂鸣器。三极管8550的发射极接地。
3、数码管显示模块设计
本项目中选用8段共阳极数码管，数码管的a、b、c、d、e、f、g、dp段分别与74hc164的QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG、QH相连，用来控制显示数字。数码管的公共使能端COM连接+5V的电源。如电路图1-1
三、软件设计
1、数据结构设计
单片机的P0口P1.0、P1.1通过控制74hc164控制数码管显示。
单片机的P2口P2.0用于控制8550是否导通，从而控制蜂鸣器。
单片机的P2口P2.1、P2.2、P2.3控制三个独立按键。
2、程序设计 主程序主要完成子函数调用等功能
主程序流程图：
定时器T0中断服务子函数流程图：
164子函数流程图：
C语言程序：
