基于C語言的8X8點陣課程設計

1、目 錄1.引 言31.1.設計意義31.2.系統功能要求31.3.本組成員所做的工作32.總體設計方案33.設計原理分析74.系統調試105.設計總結12參考文獻126.附 錄a；源程序137.附 錄b；原理圖188.附 錄c；作品實物圖片19led點陣的顯示班級姓名：摘要：led顯示屏作為一種新型的顯示器件，是由多個發(fā)光二極管按矩陣形式排列封裝而成，通常用來顯示時間、圖文等信息。本設計是基于ats52單片機的16x16顯示屏，其中包含了硬件、軟件、調試等方案的設計。此外、該設計只需簡單的級聯就能實現顯示屏的拓展，但級聯時要注意不要超過驅動負載范圍。1 引言1.1設計意義led顯示屏是一種通過

2、控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、vcd節(jié)目以及現場實況。led顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。它的優(yōu)點：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。1.2系統功能要求1

3、.2.1、利用單片機控制雙色88led點陣的顯示。先測試88led點陣模塊每個led是否顯示正常，測試完成后，顯示廣東石油化工學院八個漢字，要求漢字循環(huán)向右移動。1.2.2、所有的88led全部顯示成紅色，接著熄滅所有l(wèi)ed；顯示廣東石油化工學院向右移動，直到全部溢出,然后熄滅所有l(wèi)ed;如此循環(huán)顯示。1.2.3、在8x8點陣式led能顯示“”、“”和心形圖。1.3本組成員工作方案原理論證：焊接：調試：設計報告：2 總體設計方案2.1 設計思路圖文顯示一般有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方案，靜態(tài)方案雖然設計簡單，但其使用的管腳太多，如本設計中1616的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端

4、口，如果我采用鎖存器來擴展端口，按8位的鎖存器來計算，1616的點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數字很龐大，因為我們僅僅是1616的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以實現多行（比如16行）的同名列共用一套驅動器。具體就1616的點陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數據并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，

5、然后熄滅；再送出第二行的數據并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示數據通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數據都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數據傳輸的問題。從控制電路到列驅動器的數據傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數量大，相應的硬件數目多。當列數很多時

6、，并列傳輸的方案是不可取的。采用串行傳輸的方法，控制電路可以只用一根信號線，將列數據一位一位傳往列驅動器，在硬件方面無疑是十分經濟的。但是，串行傳輸過程較長，數據按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列數據都以傳輸到位之后，這一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數據準備（傳輸）和列數據顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數據準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到led的亮度。解決串行傳輸中列數據準備和列數據顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數據的同時，傳送下一列數據。為了達到重疊處理的目

7、的，列數據的顯示就需要具有所存功能。經過上述分析，就可以歸納出列驅動器電路應具有的功能。對于列數據準備來說，它應能實現串入并處的移位功能；對于列數據顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數據打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數據，而不會影響本行的顯示2.2 設計方框圖電源8x8led顯示點陣 行驅動器列驅動器 單片機2.3 主控制器stc89c52rc單片機簡介stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統可編程flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式

8、控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，內置4kb eeprom，max810復位電路，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選。和atmel的對比 stc89c52rc單片機

9、: 8k字節(jié)程序存儲空間； 512字節(jié)數據存儲空間； 內帶4k字節(jié)eeprom存儲空間; 可直接使用串口下載； at89s52單片機: 8k字節(jié)程序存儲空間； 256字節(jié)數據存儲空間； 沒有內帶eeprom存儲空間;2.4 74hc595芯片74hc595是硅結構的cmos器件， 兼容低電壓ttl電路，遵守jedec標準。 74hc595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數據在shcp的上升沿輸入到移位寄存器中，在stcp的上升沿輸入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（

10、ds），和一個串行輸出（q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能oe時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。 8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關斷狀態(tài)。三態(tài)。2.5 8x8點陣一共64個發(fā)光點構成，上下兩排引腳，每排8個，一共16個8x8點陣的顯示原理：8x8點陣共由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，當對應的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應的二極管就亮；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

11、、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.3 設計原理分析3.1 硬件設計3.1.1電源部分 說明：此部分為為電源部分。電源為+5v電源，再通過一個電源開關power_key。led燈為電源指示燈，通電則亮，r2電阻為1k。3.1.2單片機系統常用的時鐘電路設計有兩種方式,一種是內部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。本設計采用內部時鐘方式，將xtal1（x1）與xtal2（x2）之間跨接一個晶振和瓷片電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。電容值取22pf，其大小將影響震蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性

12、和起振的快速性。為減少線間的寄生電容，晶振和電容應盡能安裝得與單片機靠近，保證晶振穩(wěn)定可靠的工作。 另一部分是復位部分。上電自動復位電路是最簡單的復位電路，只需要一個1k左右電阻、一個22pf左右的電容及12mhz的晶振。有時還需要按鍵手動復位，此時只要在電容上并聯一個按鍵即可。電容一個為一般電容，一個為電解電容。3.1.3按鍵部分由于按鍵的封裝為四腳，為了布線，就把按鍵畫成左上角的樣子，再把兩邊相連，這是因為按鍵距離長的一邊都是相通的，根據這個特性而畫出按鍵。另外，兩按鍵接的是外部中斷int0和int1。3.1.4連接口左圖為與8x8led模塊的連接口，由于用到p1口，所以干脆全部口都引出來

13、。3.1.5 8x8led點陣模塊上圖就是8x8點陣驅動模塊。各行的同名列共用一個列驅動，數據通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式存放。由于列線過多，故多采用串行傳輸。由于每次要傳輸16位，而且數據要逐位輸給驅動器，只有當一行中各列數據都已傳輸到位后，這一行的各列才能進行并行顯示，耗時較長。為了滿足以上要求，驅動選擇74ls595移位寄存器。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數據在schcp的上升沿輸入，在stcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（ds），和一個串行輸出（q7）,和一個異步的低

14、電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能oe時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。其特點：8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài); 輸出寄存器可以直接清除 100mhz的移位頻率。輸出能力： 并行輸出，總線驅動；串行輸出；標準中等規(guī)模集成電路 。74hc595是一個串入并出的芯片，通過一個for(i=0;i8;i+)來存儲數據。具體來說就是第一個時鐘信號來到時低位的數據向高位挪動一位，在這個程序中是sh_ck 信號，當sh_clk 是一個上跳沿時，傳入的形參dat與0x80相與，得到的數為1,則通過sdata置1,否通過置為0,并存儲在sda

15、ta的相應位置（最低位）上，ds內部也自動左移一位數據然后dat向左移一位，使次高位變?yōu)樽罡呶慌c0x80相與，并存儲。通過8次后，就可以得到數據，并存儲在sdtta中了，這時st_ck一個上跳沿，數據即送出去了。 4 軟件設計顯示屏軟件模塊：初始化程序、主程序、多字滾動、顯示程序、掃描程序。顯示程序的主要功能是向屏體提供顯示數據，并產生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。軟件設計中，顯示屏的軟件系統分為兩層；第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統應用程序。顯示驅動程序負責向屏體送顯示數據，并負責產生行掃描信號和其他控制信號，配合完成led顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動器程序由定時器t

16、0中斷程序實現。系統應用程序完成系統環(huán)境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現。4.1 74hc595驅動/*-*/#ifndef _74hc595_h_#define _74hc595_h_/*-*/sbit sd = p14;/串行數據輸入sbit st_ck = p15;/存儲寄存器時鐘輸入sbit sh_ck = p16;/移位寄存器時鐘輸入/*-*/函數聲明void ser_in(unsigned char data);/串行數據輸入void par_out(void);/串行數據輸出/*-*/串行數據輸入void ser_in(unsigned char data)un

17、signed char i;for(i = 0; i 8; i+)sh_ck = 0;sd = data & 0x80;data = 1;sh_ck = 1;/*-*/并行數據輸出void par_out(void)st_ck = 0;st_ck = 1;#endif根據74hc595的功能表，就可以很容易寫出上面的頭文件。4.2 中斷4.2.1外部中斷0在該中斷中實現的功能為狀態(tài)跳轉，用flag變量來實現。void ex0() interrupt 0if(int0=0)delay_ms(20);if(int0=0)flag+;if(flag=4)flag=0;k=0;n=0;m=0;tr0=

18、1;4.2.2定時器0利用定時器0實現定時掃描。每1ms掃描一次。th0=(65536-1000)/256=0xfctl0=(65536-1000)%256=0x18如上，為定時器初值計算方法。void t0() interrupt 1th0 = 0xfc; tl0 = 0x18;display();4.3顯示函數該函數用了ser_in(),par_out(),函數，在74hc595頭文件里有定義。該函數里還對速度進行了控制。4.4 掃描壞點if(onlyone=0)for(i=0; i2; i+)for(j=0; j8; j+) /全亮ser_in(0); /8x8點陣列掃描ser_in(0

19、xff);par_out();delay_ms(2000);for(j=0; j8; j+) /全滅ser_in(0xff); /8x8點陣列掃描ser_in(0);par_out();delay_ms(2000);tr0=1;onlyone+;5 設計總結本次設計的8x8的點陣led顯示，能夠在目測條件下led顯示屏各點亮度充足，可顯示“廣東石油化工學院”，也可顯示五角星，心形，還有圓形。顯示的圖形和文件較穩(wěn)定、清晰?！皬V東石油化工學院”向右滾動顯示。本系統具有硬件少，結構簡單，容易實現，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點。在此次設計中，我們得到以下體會：一、 在這次點陣設計的過程中，讓我進一步熟悉

20、keil及dxp的使用。二、 本次設計結果有個別點比較亮，這應該是點陣驅動的問題，可待改進。三、 通過這次點陣設計，從硬件上了解了stc89c52rc優(yōu)點。四、 本次設計的“廣東石油化工學院”8字，除了“學院”兩字和圓形比較難顯示以外，其他的都很清晰，主要原因是8x8點陣分辨率不夠高，一共才64個點。本來打開用4個8x8集成一個16x16，但是由于個別原因，沒有改動。五、 在后面的設計中，都沒有什么問題。在焊接方面，我們了解到焊接器件的步驟，而且要先消去電烙鐵的靜電，防止靜電對芯片特別是放大器件造成傷害，焊接二極管，三極管等元器件速度要快，防止持續(xù)高溫損壞元器件。參考文獻1 劉欣銘,張廣斌.l

21、ed顯示屏技術綜述j.黑龍江電力，2003, 25(4):294-296.2 陽進.基于單片機的led顯示屏的漢字顯示j.中國科技信息，2005，（12）：112.3 mark nelson著.瀟湘工作室譯.串行通信開發(fā)指南m.中國水利水電出版社，2002. 4 王宜懷.單片機原理及其嵌入式應用教程m.北京希望電子出版社，2002. 5 韓潤萍,陳小萍.點陣led顯示屏控制系統j.微計算機信息，2003，19（10）：50-51. 6.附 錄a；源程序6.1 /8x8.c#include#include 74hc595.h#define uint unsigned int#define uch

22、ar unsigned char#define num sizeof(table)unsigned char code lie=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsigned char code table=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x04,0x06,0x04,0x3c,0x40,0x00,/*廣*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x70,0x12,0xfa,0x93,0x36,0xda,0x12,0x00,/*東*/

23、0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xf2,0x92,0x92,0xf6,0x1a,0x62,0x82,0x00,/*石*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7c,0x54,0x7f,0x54,0x7c,0x00,0x54,0x4a,/*油*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x62,0x44,0x68,0x3e,0x10,0x01,0x7e,0x04,/*化*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

24、0x40,0x44,0x44,0x7c,0x44,0x44,0x00,/*工*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x26,0x2b,0x3a,0xeb,0xaa,0x2b,0x06,0x00,/*學*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xf6,0x1a,0x3b,0x5a,0x84,0x1e,0xfe,/*院*/;unsigned char code table_xx=0xc4,0x6c,0x7e,0x3f,0x3f,0x7e,0x6c,0xc4,/*星星*/;unsigned char

25、code table_yuan=0x00,0x18,0x3c,0x7e,0x7e,0x3c,0x18,0x00,/*圓形0*/;unsigned char code table_xin=0x1c,0x22,0x42,0x84,0x84,0x42,0x22,0x1c,/*心形0*/;uchar function=0;uchar k,onlyone,flag;uint m ,n;void delay_ms(uint xms)uint i, j;for(i=xms; i0; i-)for(j=122; j0; j-);void init() tmod = 0x01; th0 = 0xfc;/1ms

26、tl0 = 0x18; ie = 0x82;ex0 = 1;it0 = 1;void display(void) ser_in(lie7-k); /列掃描數據 ser_in(tablek+n);/查表取出行掃描數據par_out();/輸出顯示k+; if(k=8) k=0;/循環(huán)掃描m+; if(m=200) /滾動速度控制m=0; n+;if(n=num-7) n=0;/循環(huán)顯示void main(void)uchar i,j;init(); /初始化while(1)if(onlyone=0) /掃壞點，只掃一次for(i=0; i2; i+)for(j=0; j8; j+) /全亮ser_in(0); /8x8點陣列掃描ser_in(0xff);par_out();delay_ms(2000);for(j=0; j8; j+) /全滅ser_in(0xff); /8x8點陣列掃描ser_in(0);par_out();delay_ms(2000);tr0=1;onlyone+;while(fl