基于單片機的57LED字幕顯示的設計

1、目 錄1 方案選擇及總體設計11.1 方案確定11.1.1 功能要求11.2.2 方案確定11.2 器件選擇12 控制系統設計22.1 控制系統硬件設計22.1.1整體模塊設計22.2 晶振電路設計22.3 復位電路設計32.4 驅動電路設計42.5 led點陣顯示設計53 控制系統軟件設計63.1 軟件設計思想63.2 主程序流程圖64 系統仿真及性能分析84.1 系統仿真84.2調試結果84.3 性能分析9總 結10參考文獻11附 錄12附錄a 硬件結構圖12附錄b 主程序清單121 方案選擇及總體設計1.1 方案確定 1.1.1 功能要求 1、采用stc-52單片機作為微處理器。 2、設

2、計一個5×7點陣led數碼字符顯示器。 3、在目測條件下led顯示屏各點亮度均勻、充足、穩(wěn)定、清晰無串擾。 4、動態(tài)顯示“ac”幾個字符。 1.2.2 方案確定 采用st89c52單片機作為微處理器，將共陽極二極管用共陰型接法連接成5×7點陣led數碼字符陣列，通過程序控制，采用動態(tài)顯示，建立字符庫“09”。1.2 器件選擇微處理器采用st89c52系列單片機，st89c52單片機是這幾年在我國非常流行的單片機，是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory）高性能單片

3、機，可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次，具有低功耗、高性能的特點。 2 控制系統設計2.1 控制系統硬件設計2.1.1整體模塊設計本設計行、列驅動電路，顯示器電路，運用單片機的智能化，系統的將每個功能電路模塊連接在一起，總體結構設計如圖2.1所示。圖2.1 硬件系統框圖此次需要實現的功能是利用一個st89c52，一個5×7led點陣，動態(tài)顯示“ac”10個字，采用pc上位機驅動顯示電路。st89c52單片機最小系統電路由復位電路、晶振電路兩部分組成。2.2 晶振電路設計st89c52單片機芯片內部設有一個由反向放大器構成的振蕩器，xtal1和xtal2分別為振蕩電路的的輸入端和輸出

4、端，時鐘可有內部或外部生成，在xtal1和xtal2引腳上外接定時元件，內部振蕩電路就會產生自激振蕩。系統采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶振頻率采用12mhz，c1、c2的電容值取30pf，電容的大小起頻率微調的作用。晶振電路圖如圖所示。圖2.2 晶振電路圖2.3 復位電路設計st89c52單片機在啟動運行時或者出現死機時需要復位，使cpu以及其他功能部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機有多種復位方式，常用的復位操作有上電復位和手動復位方式。本設計采用最簡單的上電復位方式，電路如圖3所示。上電復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，復位電路產生的復位信

5、號（高電平有效）由rst引腳送入到內部的復位電路，對st89c52單片機進行復位，復位信號要持續(xù)兩個機器周期（24個時鐘周期）以上，才能使st89c52單片機可靠復位。當上電時，c1相當于短路，有時碰到干擾時會造成錯誤復位，可在復位端加個去耦電容，可以取得很好的效果。 st89c52單片機復位電路如下圖所示： 圖2.3 上電復位電路圖 圖2.4 按鍵電平復位電路圖復位電路工作原理： 上電瞬間rst引腳的電位與vcc等電位，rst引腳為高電平，隨著電容c5充電電流的減少，rst引腳的電位不斷下降，可以保持rst引腳在為高電平的時間內完成復位操作。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵s5后再松開，也

6、能使rst引腳為一段時間的高電平，從而實現st89c52單片機復位。2.4 驅動電路設計正向點亮一顆led，至少也要1020ma，若電流不夠大，則led不夠大。而不管是st89c52的i/o口，還是ttl、cmos的輸出端，其高態(tài)輸出電流都不是很高，不過12ma而已。因此很難直接高態(tài)驅動led，這時候就需要額外的驅動電路，通常有共陽型與共陰型led陣列驅動電路，本設計才用共陰型高態(tài)掃描信號驅動電路。共陰型led陣列驅動電路采用高態(tài)掃描，也就是任何時間只有一個高態(tài)信號，其它則為低態(tài)。一行掃描完成后，再把高態(tài)信號轉化到近鄰的其他行，掃描信號接用一個反向驅動器，st89c52本身內置一個反向驅動器，

7、本設計將st89c52作為點矩陣顯示控制系統的控制核心，通過點矩陣實時顯示并移動字符。單片機的串口與行驅動器相連，用來發(fā)送顯示數據信息。p0口與led陣列的行引腳相連，送出數據、地址以及系統控制信號。輸出低態(tài)時，最大可吸取0.5a，即500ma，若每個led取30ma，7個led同時點亮，需要210ma，完全滿足led點亮的基本條件。圖2.5 驅動電路圖所要顯示的信號送入74hc573芯片，然后連接到led陣列的列陣腳。對于高態(tài)的顯示信號，將可提供其所連接led的驅動電流，而這個驅動電流經過led到輸出端，形成正向回路，即可點亮該led。其中每個晶體管任何時間只需負責驅動一個led，所以選擇3

8、0ma射極電流的晶體管。驅動電路如圖5所示。2.5 led點陣顯示設計 本設計采用atmel公司的at89c51作矩陣顯示控制系統控制核心，12mhz晶振,57點陣共陽led顯示器。其中，p1口作為字符數據輸出口,p3口為字符顯示掃描輸出口,第31腳(ea)接電源，改變電阻（270*8）的大小可改變顯示字符的亮度，驅動用74hc573芯片。本設計led矩陣顯示器電路選用5×7點陣模塊，系統由單片機控制。 led顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，在掃描驅動方式下可以按行掃描按列控制，也可以按列掃描按行控制。本文就是使用1塊5×7點陣，采用按列掃描按行控制控制方式，掃描順序自

9、左向右，以滿足漢字顯示的要求。圖2.8 5×7點陣led等效電路一個5×7點陣是由35個發(fā)光二極管按規(guī)律組成的，如圖2.8所示。圖中，行接低電平，列接高電平，發(fā)光二極管導通發(fā)光。3 控制系統軟件設計3.1 軟件設計思想 主程序先進行設置中斷，并啟動，再進行鍵盤掃描載入“09”字型，然后判斷一組字型是否掃描完，按不同情況進行循環(huán)調用子程序。進入子程序后，首先設置相應的程序，反復調用顯示子程序，并在顯示過程中反復調用鍵盤掃描子程序進行延時，判斷是否退出相應的方式顯示子程序。設計過程中，能很好得提高按鍵響應速度。如圖3.1所示為軟件系統框圖。圖3.1 軟件系統框圖字符編碼：5&#

10、215;7點陣可以看成是從上至下8個字節(jié)，每個字節(jié)8位，因為該點陣為共陰型點陣，因此若該燈亮，則該位為“1”；該燈不亮，則該位為“0”。3.2 主程序流程圖主程序首先設置并啟動t0中斷，然后調用初始化程序，為后面程序要用到的數據調入，并清零一些用到的數據單元，然后載入“ac”字型，進行掃描。圖3.2為主程序流程圖，詳細主程序清單及子程序設計見附錄b。開 始初 始 化讀取顯示數據依次選通列，行74ls164的clock端置低，鎖存器禁止輸出對應行數組元素與0x01相與，相與結果寫入單片機端口輸出數組元素右移一位，對應74ls164 clock端置高n右移次數是否為7？y鎖存器允許輸出圖3.2 主

11、程序流程圖4 系統仿真及性能分析4.1 系統仿真本設計是以wave與proteus.isis相結合方式來實現本led點矩陣顯示器的仿真實現過程。電路的核心是單片機st89c52。單片機的p0口八個引腳通過總線連接到led矩陣顯示器的段選碼和位選碼（a、b、c、d、e、f、g和1、2、3、4、5、6、7、8）的引腳上，來作為控制信號的來源。如圖11、12所示。圖 4.1 動態(tài)顯示程序調試結果圖 4.2 延時程序調試結果4.2調試結果經軟件調試-仿真器proteus調試通過，得到所要求的設計結果 圖4.3 調試結果4.3 性能分析此次系統設計結果較好，led顯示屏能很好的顯示信息。led顯示屏由1

12、塊8×8的led小模塊組成，整個顯示屏可以動態(tài)顯示8×8的“09”字型。這個方案設計的88的點陣led圖文顯示屏，電路簡單，成本較低，且較易擴展；顯示屏各點亮度均勻、充足；顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串擾。總 結本次課程設計到現在有一個多星期，回顧這些天我感到學到了很多東西，在寫這個心得的時候，我想就這些天的收獲，說一說自己內心的想法。本設計是一個8x8的點陣led數碼顯示器，能夠在目測條件下led顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩(wěn)定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。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

13、特點。 總結本文的研究工作，主要做了下面幾點工作： 一、通過查閱大量的相關資料，詳細了解了led的發(fā)光原理和led顯示屏的原理，了解了led的現狀，清楚地了解了led顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優(yōu)點，明確了研究目標。并且通過對單片機資料的查閱和應用，更進一步增加了對單片機知識的理解和運用能力。并證實了自己的思路：“查資料思考總結運用找出差錯，再查資料和向別人詢問再次運用”的正確性。二，本文設計的led顯示屏能夠實現在目測條件下led顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩(wěn)定、清晰無串擾。三，本文列出了系統具體的硬件設計方案,硬件結構電路圖，軟件流程圖和具體匯編語言程序設

14、計與調試等方面。四，在這次課程設計的過程中學會了 proteus 的基本使用，感到proteus對電子專業(yè)的同學來說是一個很有用的軟件。在運用proteus時可以運用一些快捷的標號，總線的方法畫圖，這樣既能使電路圖清晰，簡單，更能大大提高畫圖速度五，通過這次課程設計，重新復習并進一步增強了動手的能力，學以致用，把只是運用到實際生活中才是根本目的?？傮w來說這次的科研實踐很成功，達到了預想的目的：學到了知識，提高了能力，完成了任務。有點缺憾是時間有限，不能進一步深入和擴散學習和研究。希望有時間可以對程序和電路圖作更進一步的改進，譬如實現點陣的上下移動，對角線移動，多色顯示等。參考文獻1 張靖武,周

15、靈彬 單片機系統的proteus設計與仿真北京 電子工業(yè)出版社2 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉 8051單片機實踐與應用北京 清華大學出版社3 李群芳，肖看 單片機原理、接口及應用北京 清華大學出版社4 張毅剛，彭喜元等 新編mcs-51單片機應用設計 黑龍江 哈爾濱工業(yè)大學出版社 5 張義和，陳敵北編著 例說8051北京 人民郵電出版社 附 錄附錄a 硬件結構圖附錄b 主程序清單org 0000h ljmp start org 0003hljmp interupt org 0100hstart: /*初始化寄存器*/setb eaclr it0setb ex0mov a,#00h mov r0,#

16、20hmov r1,#6eh ;調入數據到內存的數據長度 （tab數據量決定）mov r2,#00hmov r3,#20h ;a顯示時長mov r4,#20h ;b顯示時長mov r5,#20h ;c顯示時長mov dptr,#tabacall initljmp maininit:mov a,r2 ;將數據調入內存（使用r0數據儲存器儲存數據）movc a,a+dptrmov r0,ainc r0inc r2djnz r1,initret org 0200hinterupt:/*中斷函數：移位操作*/ ;由于寄存器使用數量較大，用循環(huán)地 址加5需加寄存器數據儲存讀取 clr ea ;已無法達到

17、簡化效果，故使用固定地址mov r5,#02h work_1: mov r0,#2fh ;移位循環(huán) 1lcall boot_inmov r0,#34hlcall boot_inmov r0,#39hlcall boot_inmov r0,#3ehlcall boot_inmov r0,#43hlcall boot_indjnz r5,work_1mov r5,#02h work_2:mov r0,#48h ;移位循環(huán) 2 右移 ;lcall boot_inmov r0,#4dhlcall boot_inmov r0,#52hlcall boot_in mov r0,#57hlcall boot

18、_in mov r0,#5chlcall boot_indjnz r5,work_2mov r5,#02h work_3:mov r0,#61h ;移位循環(huán) 3右移 lcall boot_inmov r0,#66hlcall boot_inmov r0,#6bh lcall boot_inmov r0,#70h lcall boot_inmov r0,#75hlcall boot_indjnz r5,work_3work_2:mov r0,#48h ;移位循環(huán) 2上移lcall boot_inmov r0,#4dhlcall boot_inmov r0,#52hlcall boot_inmov

19、 r0,#57hlcall boot_inmov r0,#5chlcall boot_inmov r0,#61hlcall boot_inmov r0,#66hlcall boot_indjnz r5,work_2mov r5,#02hwork_3:mov r0,#6bh ;移位循環(huán) 3 下移lcall boot_inmov r0,#70hlcall boot_inmov r0,#75hlcall boot_inmov r0,#7ahlcall boot_inmov r0,#7fhlcall boot_inmov r0,#84hlcall boot_inmov r0,#89hlcall boo

20、t_indjnz r5,work_3mov r3,#20h ;中斷返回重新初始化mov r4,#20hmov r5,#20hsetb ea retiboot_in:mov a,r0 ;顯示輸出初始化 mov r3,amov r4,#10h loop_in:mov a,r3 ;輸出循環(huán)使字符“穩(wěn)定”mov r0,amov r1,#01h mov r2,#05hpio_in:mov a,r0 ;輸出一個完整字符mov p0,amov a,r1mov p2,alcall delaymov p0,#0ffh ;p0口清零消除顯示誤差rl amov r1,aclr ainc r0djnz r2,pio_

21、indjnz r4,loop_inret org 0300hmain:/*a,b,c循環(huán)顯示*/led_a:mov r0,#20h;r0地址為20h24h時r0內儲存的數據為a的顯示數據ajmp bootled_b: mov r0,#25h;r0地址為25h29h時r0內儲存的數據為b的顯示數據ajmp bootled_c: mov r0,#2ah;r0地址為2ah2eh時r0內儲存的數據為c的顯示數據boot:mov r1,#01h ;顯示輸出初始化 mov r2,#05h ;輸出循環(huán)使字符“穩(wěn)定”pio:mov a,r0 ;輸出一個完整字符mov p0,amov a,r1mov p2,al

22、call delaymov p0,#0ffh ;p0口清零消除顯示誤差rl amov r1,aclr ainc r0djnz r2,pioajmp workwork:djnz r3,led_a ;顯示數據切換函數mov r3,#01hdjnz r4,led_bmov r4,#01hdjnz r5,led_cmov r3,#20hmov r4,#20hmov r5,#20hljmp led_adelay:mov r7,#01fhdel: mov r6,#05ah djnz r6,$ djnz r7,del rettab:db 03h, 61h, 64h, 61h, 03h ;adb 00h, 36h, 36h, 36h, 49h ;bdb 41h, 3eh, 3eh, 3eh, 5dh ;cdb 0ffh, 5dh, 40h, 5fh, 0ffh ;1 右移db 0ffh, 0ffh, 5dh, 40h, 5fhdb 5fh, 0ff