單片機課程設(shè)計點陣設(shè)計

1、 課程設(shè)計說明書題 目： 8x8點陣顯示數(shù)字 院 （系）： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名及學(xué)號：2011年12月16日前言單片機的實際應(yīng)用一直是單片機初學(xué)者難以掌握的問題。我們的課程設(shè)計方法也許不是最佳方案，但也是我們組經(jīng)過討論及整合各種資料，再加上自己的創(chuàng)意來完成屬于我們自己的課程設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計一塊電路板，編程使板上的8x8點陣顯示器顯示數(shù)字。要求：1、在8x8點陣顯示0到9的數(shù)字，且顯示清晰。2、當(dāng)按鍵按一次，則顯示的數(shù)字加一，從0 到 9 循環(huán)。led點陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)，計算機技術(shù)，信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。隨著單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片

2、機的日益平民化以及l(fā)ed技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使得高亮度高清晰的led點陣顯示屏的成本逐漸降低。led顯示屏可以隨時改變內(nèi)容，操作簡單，成本低，具有實用性，給人們的生活帶來了許多的用途和方便。點陣數(shù)高，可以顯示圖形或漢字，而且清晰度高，還有許多附加功能。近年led顯示屏已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所如電信、郵政大廳、營業(yè)部、車站機場、港口體育場等信息的發(fā)布，政府機關(guān)政策、政令的發(fā)布，各類市場營銷的信息和宣傳等。系統(tǒng)采用51系列單片機控制，即at89c51單片機作控制器。在電路設(shè)計時，選用p3.2、p3.3管腳，以外部中斷的方式實現(xiàn)按鍵信號的讀入。由于用中斷方式，不會影響

3、到程序的流程控制，有利于控制程序的設(shè)計。硬件電路設(shè)計簡單，只需在i/o口（經(jīng)過上拉電阻后）與點陣之間接入限流電阻限流即可，同時也有利與程序的設(shè)計。經(jīng)過第一次試驗之后發(fā)現(xiàn)點陣不怎么亮，故經(jīng)過思考，在p0口與點陣之間接入74hc573進(jìn)行驅(qū)動(將74hc573的11腳接高電平后，輸出隨輸入改變）；在完成設(shè)計任務(wù)功能的基礎(chǔ)上，還增加了擴展功能。目錄第1章 系統(tǒng)概述41.1系統(tǒng)設(shè)計思路和方案41.2可行性分析41.3各功能模塊及其組成51.3.1 中斷按鍵51.3.2 at89c5151.3.3 74hc57351.3.4 *點陣5第2章 單元電路設(shè)計與仿真72.1 電路設(shè)計72.1.1 單片機最小系

4、統(tǒng)電路72.1.2 中斷按鍵電路82.1.3 *點陣控制電路82.2 程序設(shè)計92.2.1 *點陣數(shù)字顯示編碼92.2.2 程序設(shè)計102.3 仿真12第章 電路的安裝與調(diào)試123. 制版123.2調(diào)試123.3出現(xiàn)的問題13第4章 結(jié)束語13附件：14.元件清單表142. 原理圖143. pcb圖15參考文獻(xiàn)：15第1章 系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)設(shè)計思路和方案系統(tǒng)采用51系列單片機控制，在電路設(shè)計時，選用p3.2、p3.3管腳，以外部中斷的方式實現(xiàn)按鍵信號的讀入。由于用中斷方式，不會影響到程序的流程控制，有利于控制程序的設(shè)計。 at89c51單片機作控制器,點陣顯示器，其中,p0作為點陣列控制口,

5、p2作為點陣行控制口字,第31腳(ea)接電源,p3.2、p3.3口分別接開關(guān)k2、k3。由于采用單片機直接控制點陣，所以硬件電路設(shè)計簡單，只需在i/o口（經(jīng)過上拉電阻后）與點陣之間接入限流電阻限流即可，同時也有利與程序的設(shè)計。經(jīng)過第一次試驗之后發(fā)現(xiàn)點陣不怎么亮，故經(jīng)過思考，在p0口與點陣之間接入74hc573進(jìn)行驅(qū)動(將74hc573的11腳接高電平后，輸出隨輸入改變），如下圖：在完成設(shè)計任務(wù)功能的基礎(chǔ)上，還增加了擴展功能，即增加了按鍵選擇模式，和動態(tài)掃描顯示09以及組員的學(xué)號（中間以心形隔開）。1.2可行性分析由于51系列單片機擁有兩個外部中斷，用兩個按鍵來實現(xiàn)依次加一和減一功能較為簡單。

6、其4組32個i/o口，能滿足利用兩組來控制點陣的要求。至于其他的擴展功能，通過編程也可以實現(xiàn)。1.3各功能模塊及其組成1.3.1 中斷按鍵通過按鍵（分別連int0和int1腳），輸入一個觸發(fā)源，經(jīng)過單片機處理后，使其按相應(yīng)的設(shè)定改變i/o口的電平，從而控制 點陣做相應(yīng)的顯示。1.3.2 at89c51at89c51最小系統(tǒng)模塊包括一個復(fù)位電路，一個晶振電路。本設(shè)計的復(fù)位電路由一個按鍵、一個極性電容和兩個串聯(lián)的電阻組成（連rst腳），晶振電路由一個11.0592m和兩個30pf的普通電容構(gòu)成（連xtal1和xtal2腳）。本設(shè)計所用到的i/o口為p0和p2。1.3.3 74hc573八進(jìn)制3態(tài)非

7、反轉(zhuǎn)透明鎖存器，此處用它的放大功能（相當(dāng)于三極管），將其鎖存端接高電平，其輸出隨輸入而改變。1.3.4 *點陣點陣上下兩排引腳，每排8個，一共16個，共由64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當(dāng)對應(yīng)的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則1腳接高電平a腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第1腳要接高電平，而（a、b、c、d、e、f、g、h）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第a腳接低電平，而（1、2、3、4、5、6、7、8）接高電平，那么第一列就會點亮。如下圖所示： 本設(shè)計所用的點陣封裝圖

8、如下所示：第2章 單元電路設(shè)計與仿真2.1 電路設(shè)計2.1.1 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機最小系統(tǒng)主要有復(fù)位電路和晶振電路構(gòu)成。（1） 復(fù)位電路在51單片機中最常見的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位，如下圖所示： rst引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號為高電平有效，有效的持續(xù)時間在24個振蕩周期以上才能復(fù)位。這里選擇手動復(fù)位電路，能在單片機死機時及時復(fù)位。（2） 晶振電路單片機的振蕩時鐘有內(nèi)部時鐘和外部時鐘兩種方式。內(nèi)部振蕩方式：如下圖所示，單片機內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入和輸出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就

9、構(gòu)成內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。外部振蕩方式：將外部已有的時鐘脈沖信號引入單片機內(nèi)。本設(shè)計采用內(nèi)部振蕩方式。2.1.2 中斷按鍵電路 中斷按鍵電路取決于控制程序的設(shè)計，在控制程序中選用中斷為負(fù)跳變觸發(fā)方式，因此中斷按鍵設(shè)計如下所示，當(dāng)按鍵未按下時，相應(yīng)管腳為高電平，當(dāng)按鍵按下時，管腳電平負(fù)跳變，觸發(fā)中斷，使控制程序轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。 2.1.3 *點陣控制電路 點陣內(nèi)部有64個led組成，驅(qū)動時為了增加其亮度，p0口在加上拉電阻的前提下再加一個74hc573芯片（當(dāng)三極管放大作用）。由資料知，led發(fā)光二極管的壓緊一般為1.5-2v，工作電流一般為10-20ma，去i=15ma，u=2v

10、，得出上拉電阻值為：r=200，這里取r=270。總電路如下：2.2 程序設(shè)計2.2.1 *點陣數(shù)字顯示編碼由1.3.4 點陣顯示原理知，當(dāng)某行置低電平，某列置高電平時，對應(yīng)的led發(fā)光二極管就亮。下圖所示“0”字符的編碼，當(dāng)選擇第一行時，將相應(yīng)的行管腳置低，由于沒有二極管發(fā)亮，故對應(yīng)的列全置低；當(dāng)選擇第二行時，將相應(yīng)的行管腳置低，由于3、4、5個二極管亮，故相應(yīng)的列管腳置高，依次可得選擇行的編碼為：0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f；“0”的編碼為:0x00,0x18,0x24,0x24,0x24,0x24,0x24,0x18;“1”的編碼為:0x

11、00,0x08,0x18,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08;“2”的編碼為:0x00,0x18,0x24,0x24,0x08,0x10,0x20,0x3c;“3”的編碼為:0x00,0x18,0x24,0x04,0x08,0x04,0x24,0x18;“4”的編碼為:0x00,0x08,0x08,0x18,0x28,0x3c,0x08,0x08;“5”的編碼為:0x00,0x3c,0x20,0x38,0x04,0x04,0x24,0x18;“6”的編碼為:0x00,0x18,0x24,0x20,0x38,0x24,0x24,0x18;“7”的編碼為:0x00,0x3c,0x24

12、,0x04,0x08,0x10,0x10,0x10;“8”的編碼為:0x00,0x18,0x24,0x24,0x18,0x24,0x24,0x18;“9”的編碼為:0x00,0x18,0x24,0x24,0x1c,0x4,0x24,0x18;“10”的編碼為:0x4c,0xd2,0x52,0x52,0x52,0x52,0x52,0xec;2.2.2 程序設(shè)計（1）開機檢測程序 開機檢測程序讓點陣全部點亮，以檢測屏幕是否有壞點。主要語句如下：p0=0xff;/列置高p2=0x00;/行置低，全亮p0=0x00;/關(guān)閉所有l(wèi)ed（2） 數(shù)字顯示程序 點陣以列動態(tài)掃描顯示的方式顯示0-9任意數(shù)字。程

13、序如下：void display(int n)/n為待顯示的數(shù)int a;for(a=8;a0;a-)p2=tablea;/已編碼的行數(shù)表p0=graphna;/已編碼的列二維數(shù)表（3） 外部中斷程序 外部中斷1 該段程序用來控制依次加一功能，程序如下：void int_0() interrupt 0 ex0=0;delay(50);ex0=1;if(lie=12) lie=0;else lie+; p0=graphliehang; delay(500); 外部中斷2 該段程序用來控制依次減一功能，程序如下：void int_1() interrupt 2 ex1=0;delay(50);ex

14、1=1;if(lie=0) lie=12;else lie-; p0=graphliehang; delay(500); 定時中斷 動態(tài)掃描的時間為1ms，對定時器0賦相應(yīng)的值，程序如下：void t0(void) interrupt 1 th0=(65536-1000)/256;tl0=(65536-1000)%256; p2=tabhang;p0=graphliehang;hang+;if(hang=8)hang=0;2.3 仿真 基于proteus和keil c對設(shè)計的程序和硬件進(jìn)行聯(lián)調(diào)仿真，初步驗證了原理圖和程序的正確性，意味著可以進(jìn)入下一步操作用protel 99進(jìn)行pcb布線，制版

15、。.電路的安裝與調(diào)試3. 制版去打印店把畫好的pcb用專用的油紙打印出來用熨斗將油紙上電路線條印到銅板上將印好的銅板泡到適量濃度的氯化鐵溶液中在預(yù)留的元件孔位上鉆孔安放元件，并將元件用焊錫將其焊在電路板上用萬用表測各個連接點，檢查電路的通斷情況下載程序調(diào)試，直至符合要求為止3.2調(diào)試下載開機檢測程序，檢查屏幕是否有壞點如果沒有壞點，則下載顯示單個數(shù)字的程序進(jìn)去（如下載顯示“”的程序）檢查編碼是否出錯如過編碼沒錯，則下載-依次遞增的程序，調(diào)節(jié)延遲程序，直到符合要求下載擴展其他功能的程序，調(diào)節(jié)，直到達(dá)到預(yù)定的功能3.3出現(xiàn)的問題（） 點陣顯示的亮度不夠經(jīng)過小組討論分析，應(yīng)該是流過二極管的電流不夠大

16、，所以在第二次做板的時候加上了74hc573芯片，放大電流，第二次測試發(fā)現(xiàn)亮度果然增大。（） 沒注意點陣封裝，導(dǎo)致編碼出現(xiàn)亂碼我們買的點陣型號是，原來沒測管腳，以為正負(fù)兩邊分，哪知不是，后來從網(wǎng)上找了的封裝文件，重新布圖，才成功。（） 有時按下一次按鍵，連跳幾個數(shù)字經(jīng)過測試，原來是消抖延遲的時間不夠長，加長消抖時間后，此現(xiàn)象消除。第四章 結(jié)束語本系統(tǒng)能夠完成設(shè)計任務(wù)，即能按要求顯示-數(shù)字，并能夠用按鍵控制數(shù)字的遞增或遞減，顯示也較為穩(wěn)定清晰。值得一提的是，本系統(tǒng)在實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)外還能實現(xiàn)自動顯示指定數(shù)字的功能。對于本系統(tǒng)，經(jīng)小組討論，主要有以下改進(jìn)意見：用顏色點陣，這樣顯示的效果會更好；增加屏幕

17、滾動顯示效果，增強動感，使可視界面更爽；增加鍵盤掃描輸入功能，方便及時輸入各種信息數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)單片機這門課程，要掌握單片機指令系統(tǒng)中c語言編程各種基本語法及c程序設(shè)計的基本知識和方法，以及單片機與其他設(shè)備相連的輸入輸出中斷等接口技術(shù)。在本次課程設(shè)計中，主要使用了protel 99、protenus已經(jīng)keil c等軟件進(jìn)行硬件電路和控制程序的設(shè)計，同時，在制作硬件電路pcb板時，對熱轉(zhuǎn)印法制版的流程和應(yīng)注意的問題有了更深的掌握，例如在腐蝕板電路時要注意腐蝕安全，還有環(huán)境保護(hù)等等。在pcb板布線時應(yīng)根據(jù)實際元件的封裝來繪制pcb圖紙。這次單片機課程設(shè)計使我們從硬件軟件的結(jié)合上理論聯(lián)系實際，提高動手能力，從而更全面掌握單片機的應(yīng)用。附件：.元件清單表序號名稱型號參數(shù)數(shù)量備注銅板廢一塊單片機at80c511單片機插槽（快換）1排針2排晶振11.0592m1按鍵6廢3個點陣174hc57319電阻1k10廢510電阻27020廢10