8×8_LED點(diǎn)陣顯示課程設(shè)計(jì)

1、 目錄摘要引言第1章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 1.1本設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2 總體設(shè)計(jì)方案和論證 1.3 任務(wù)分配第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 2.1.1 51系列單片機(jī)的概述 2.1.2 單片機(jī)的組成 2.2 8×8 LED點(diǎn)陣顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)及工作原理 2.2.1 LED簡(jiǎn)介2.2.2 LED點(diǎn)陣2.2.3顯示原理第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3.1 軟件流程 3.2數(shù)字字庫(kù)的提取 3.2.1數(shù)字的表示及編碼原理 3.2.2提取數(shù)字的數(shù)字庫(kù) 3.3 程序代碼的設(shè)計(jì)第4章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析 4.1元器件清單 4.2 系統(tǒng)調(diào)試 4.2.1硬件調(diào)試 4.2.2軟件調(diào)

2、試 4.2.3硬件軟件聯(lián)調(diào) 4.3 測(cè)試結(jié)果 心得體會(huì)致 謝參考文獻(xiàn) 摘要LED是發(fā)光二極管Light Emitting Diode的英文縮寫(xiě), 是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體。LED點(diǎn)陣是由發(fā)光二極管排列組成的顯示器件, 在我們?nèi)粘Ｉ畹碾娖髦须S處可見(jiàn)，極為普通也廣為人知。特別是它的發(fā)光類(lèi)型屬于冷光源，效率及發(fā)熱量是普通發(fā)光器件難以比擬的，它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有： 耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)、規(guī)格品、可靠耐用、應(yīng)用靈活、安全、響應(yīng)時(shí)間短、綠色環(huán)保、控制靈活種等特點(diǎn)。目前LED顯示屏作為新一代的信息傳播媒體，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志。隨著社

3、會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，以及LED顯示技術(shù)的不斷完善，人們對(duì)LED顯示屏的認(rèn)識(shí)將越來(lái)越深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣。 引言自20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始，隨著LED制造技術(shù)的不斷完善，在國(guó)外得到了廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)改革開(kāi)放之后，提別是進(jìn)入90年代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，對(duì)公眾場(chǎng)合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈。而LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志,LED顯示屏隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，以及LED制造技術(shù)的完善，人們對(duì)LED顯示屏的認(rèn)識(shí)將會(huì)越來(lái)越深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣；LED顯示屏經(jīng)多年的開(kāi)發(fā)、研制、生產(chǎn)，其技術(shù)目前已經(jīng)成熟。 現(xiàn)在各種廣告牌不再是白底黑字了，也不再是單一的非

4、電產(chǎn)品，而是用上了豐富多彩的LED電子產(chǎn)品，為城市的增添了一道靚麗的風(fēng)景。而且它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、發(fā)光效率高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)、可靠耐用、組態(tài)靈活、安全、響應(yīng)時(shí)間短、綠色環(huán)保、控制靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。近年來(lái)LED顯示屏市場(chǎng)得到了迅猛的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到銀行、郵電、稅務(wù)、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、證券市場(chǎng)及其它交易市場(chǎng)、醫(yī)院、電力、海關(guān)、體育場(chǎng)等需要進(jìn)行多種公告、宣傳的場(chǎng)合。 通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)可顯示數(shù)字的8*8點(diǎn)陣控制器來(lái)學(xué)習(xí)和熟悉LED的使用。第1章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 1.1本設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)合微機(jī)原理、單片機(jī)技術(shù)知識(shí)，查閱有關(guān)資料，設(shè)計(jì)一個(gè)

5、以單片機(jī)為核心的LED點(diǎn)陣顯示器系統(tǒng)，采用點(diǎn)陣LED作為顯示器顯示倒計(jì)時(shí)“9”“0”。1.2 總體設(shè)計(jì)方案和論證8*8顯示器設(shè)計(jì)電路（PROTUES）：1.3 任務(wù)分配黎萌：定時(shí)控制設(shè)計(jì)、整體程序校驗(yàn)錢(qián)小嬌：掃描設(shè)計(jì)張曉瑩：數(shù)字顯示設(shè)計(jì)施英?。ńM長(zhǎng)）：數(shù)字庫(kù)設(shè)計(jì)第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 2.1.1 51系列單片機(jī)的概述單片機(jī)也被稱(chēng)作“單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”，國(guó)際上采用“MCU”(Micro Controller Unit)稱(chēng)呼單片機(jī)。如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)（1976年），那么單片機(jī)的發(fā)展的歷史大致可以分為4個(gè)階段。第一階段是

6、單片機(jī)探索階段，主要探索如何把計(jì)算機(jī)的主要部件集成在單芯上；第二階段是單片機(jī)完善階段，完善了8位單片機(jī)的并行總線結(jié)構(gòu)、外圍功能單元由CPU集中管理模式、體現(xiàn)控制特性的位地址空間和位操作方式、指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令；第三階段是向微控制器發(fā)展的階段，說(shuō)的是在51系列的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了外圍電路的功能，突出了單片機(jī)的控制功能，將一些用測(cè)控對(duì)象的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入芯片中，體現(xiàn)單片機(jī)的微控制器特征；第四階段是單片機(jī)的全面發(fā)展階段，很多大半導(dǎo)體和電氣廠商都開(kāi)始加入單片機(jī)的研制和生產(chǎn)，單片機(jī)世界出現(xiàn)了百花齊放，欣欣向榮的景象。隨著

7、單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位、16位、32位通用型單片機(jī)，以及小型謙價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī)。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝等方面發(fā)展。2.1.2 單片機(jī)的組成下圖是單片機(jī)典型組成框圖，由圖可見(jiàn)它通過(guò)內(nèi)部總線把計(jì)算機(jī)的各主要部件連為一體，其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是為進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址，CPU通過(guò)將地址輸出到存儲(chǔ)器或I/O接口；數(shù)據(jù)總線用于在CPU與存儲(chǔ)器或I/O接口之間或存儲(chǔ)器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制

8、總路線包括CPU發(fā)出的控制信號(hào)線和外部送入CPU的應(yīng)答線等。單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 51系列有3種封裝形式，一種是DIP（Dual Inline Package）封裝形式，一種是LCC（Quad Flat Package）封裝形式。這種形式是具有44個(gè)“J”形腳的方型芯片。另一種是QFP（Quad Flat Package）封裝形式, 這種形式是具有44個(gè)“J”形腳的方型芯片,但它的體積更小、更薄，是一種表面貼焊的封裝形式。下面介紹下89S52單片機(jī)的引腳的功能和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。AT89S52單片機(jī)實(shí)際有郊的引腳為40個(gè)，以下是89S52單片機(jī)的DIP封裝形式的引腳的名稱(chēng)，如圖8。 下圖是89c51的內(nèi)

9、部結(jié)構(gòu)圖，由圖可以看到在單片機(jī)內(nèi)部除了有CPU、RAM、ROM和定時(shí)器、串行口等主要功能部件之外，還有驅(qū)動(dòng)器、鎖存器、指令寄存器、地址寄存器等輔助電路部分，以及各功能模塊在單片機(jī)中的位置和相互關(guān)系。 89c51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2 8×8 LED點(diǎn)陣顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)及工作原理 顯示屏是由發(fā)光二極管行列組成的LED點(diǎn)陣模塊組成顯示屏體。2.2.1 LED簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED發(fā)光燈結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由芯片3、陽(yáng)極引腳1、陰極引腳2和環(huán)氧樹(shù)脂封裝外殼四部分組成。它核心部分是具有復(fù)合發(fā)光功能的PN結(jié)，即芯片3。環(huán)氧樹(shù)脂封裝外殼具有保護(hù)芯片的作用，還有透光聚光的能力，以增強(qiáng)顯示效果。圖22.2.2 LE

10、D點(diǎn)陣隨著LED應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，要求生產(chǎn)更為直接和方便的LED顯示器件。因而出現(xiàn)了數(shù)碼管、字符管、電平管、LED點(diǎn)陣等多種LED顯示器。不管顯示器的結(jié)構(gòu)怎么變，它的核心部件仍然是發(fā)光半導(dǎo)體芯片。例如一個(gè)8*8的點(diǎn)陣是由64個(gè)發(fā)光二極管按一個(gè)規(guī)律組成的，如圖3。如圖3所示的發(fā)光二極管，行接低電平，列接高電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。2.2.3顯示原理 人眼的亮度感覺(jué)不會(huì)因光源的消失而立即消失，要有一個(gè)延遲時(shí)間，這就是視覺(jué)的惰性。視覺(jué)惰性可以理解為光線對(duì)人眼視覺(jué)的作用、傳輸、處理等過(guò)程都需要時(shí)間，因而使視覺(jué)具有一定的低通性。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)外界光源突然消失時(shí)，人眼的亮度感覺(jué)是按指數(shù)規(guī)律逐漸減小的。這樣當(dāng)一

11、個(gè)光源反復(fù)通斷，在通斷頻率較低時(shí)，人眼可以發(fā)現(xiàn)亮度的變化；而通斷頻率增高時(shí)，視覺(jué)就逐漸不能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的亮度變化了。不致于引起閃爍感覺(jué)的最低反復(fù)通斷頻率稱(chēng)為臨界閃爍頻率。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明臨界閃爍頻率大約為24Hz。因此采用每秒24幅畫(huà)面的電影，在人看起來(lái)就是連續(xù)活動(dòng)的圖象了。同樣的原理，日光燈每秒通斷50次，而人看起來(lái)卻是一直亮的。由于視覺(jué)具有惰性，人們?cè)谟^察高于臨界閃爍頻率的反復(fù)通斷的光線時(shí)，所得到的主觀亮度感受實(shí)際上是客觀亮度的平均值。視覺(jué)惰性可以說(shuō)是LED顯示屏得以廣泛應(yīng)用的生理基礎(chǔ)。首先，在LED顯示屏中可以利用視覺(jué)惰性，改善驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，形成了目前廣為采用的掃描驅(qū)動(dòng)方式。掃描驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)

12、在于LED顯示屏不必對(duì)每個(gè)發(fā)光燈提供單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，而是若干個(gè)發(fā)光燈為一組共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)掃描的方法，使各組發(fā)光燈依次點(diǎn)燃，只要掃描頻率高于臨界閃爍頻率，人眼看起來(lái)各組燈都在發(fā)光。由于LED顯示屏所使用的發(fā)光燈數(shù)量很大，一般在幾千只到幾十萬(wàn)只的范圍，所以節(jié)約驅(qū)動(dòng)電路的效益是十分可觀的。顯示屏的原理圖及結(jié)構(gòu) 圖4 行掃描部分圖5 列掃描部分第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3.1 軟件流程 3.2數(shù)字字庫(kù)的提取3.2.1數(shù)字的表示及編碼原理如顯示10個(gè)數(shù)字，先將這10個(gè)數(shù)字的點(diǎn)陣從字庫(kù)中讀出，放到顯示緩存,如果要實(shí)現(xiàn)左移或者其它的顯示效果則將顯示緩存中的每個(gè)位進(jìn)行移位或者其它處理,然后再調(diào)用掃描顯示

13、函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的效果。掃描顯示函數(shù)是顯示緩存的內(nèi)容，如果要實(shí)現(xiàn)不同的內(nèi)容，比如說(shuō)圖片、漢字、英文等內(nèi)容，只需要將這些內(nèi)容按掃描顯示函數(shù)對(duì)顯示緩存的協(xié)議要求就可以顯示出來(lái)。 數(shù)字由8*8個(gè)發(fā)光二極管的亮管組成。如500H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H（字庫(kù)） 第二，三四，五，六，七，八，一列0為暗，1為亮。第一、二、三列為（00000000）B，所以均暗；第四列為（01110010）B，所以2、3、4、7行為亮；第五列為（01010001）B，所以2、4、8行為亮；同理可知其它列的亮暗情況。所有列的亮二極管組成數(shù)字5。同理可得90的數(shù)字顯示情況。3.2.2提取數(shù)字

14、的數(shù)字庫(kù) 00H,00H,32H,49H,49H,49H,3EH,00H ；9 00H,00H,36H,49H,49H,49H,36H,00H ；800H,00H,40H,40H,40H,4FH,70H,00H ；700H,00H,3EH,49H,49H,49H,26H,00H ；600H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H ；500H,00H,0CH,14H,24H,7FH,04H,00H ；400H,00H,22H,49H,49H,49H,36H,00H ；300H,00H,27H,45H,45H,45H,39H,00H ；2 00H,00H,00H,00H,21H,7

15、FH,01H,00H ；1 00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00H ；03.3 程序代碼的設(shè)計(jì)TCOUNT EQU 30HR_CNT EQU 31HNUMBEQU 32HORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV TCOUNT,#00HMOV R_CNT,#00HMOV NUMB,#00HMOV TMOD,#01HMOV TH0,#(65536-4000)/256 ;定時(shí)4毫秒MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256SETB TR0MOVIE,#82HSJMP $INT_T0:MOV TH0,#(6553

16、6-4000)/256MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256MOV DPTR,#TAB ;取列碼MOV A,R_CNTMOVC A,A+DPTRMOV P3,AMOV DPTR,#NUB ;取行碼MOV A,NUMBMOV B,#8MUL ABADD A,R_CNTMOVC A,A+DPTRCPLAMOV P0,A ;輸出行碼INC R_CNTMOV A,R_CNTCJNE A,#8,NEXTMOV R_CNT,#00HNEXT: INC TCOUNTMOV A,TCOUNTCJNE A,#250,NEX ;每個(gè)數(shù)字顯示1秒MOV TCOUNT,#00HINC NUMBMO

17、V A,NUMBCJNE A,#10,NEX ;9到0循環(huán)顯示MOV NUMB,#00HNEX:RETI TAB:DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FHNUB: DB 00H,00H,32H,49H,49H,49H,3EH,00H DB 00H,00H,36H,49H,49H,49H,36H,00H DB 00H,00H,40H,40H,40H,4FH,70H,00H DB 00H,00H,3EH,49H,49H,49H,26H,00H DB 00H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H DB 00H,00H,0CH,14H,24H

18、,7FH,04H,00H DB 00H,00H,22H,49H,49H,49H,36H,00H DB 00H,00H,27H,45H,45H,45H,39H,00H DB 00H,00H,00H,00H,21H,7FH,01H,00H DB 00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00H END 第4章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析 4.1元器件清單8*8顯示器4.2 系統(tǒng)調(diào)試 4.2.1硬件調(diào)試 在PROTEUS界面畫(huà)好硬件圖形后，在“工具”欄選擇“電氣規(guī)則檢查”得出結(jié)論，即硬件調(diào)試通過(guò)。4.2.2軟件調(diào)試 在KEIL的UV2調(diào)試程序，若無(wú)誤，則軟件調(diào)試通過(guò)。4.2.3硬件軟件聯(lián)調(diào)

19、 1、假若KeilC與Proteus均已正確安裝在C:Program Files的目錄里，把C:Program FilesLabcenter ElectronicsProteus 6 ProfessionalMODELSVDM51.dll復(fù)制到C:Program FileskeilCC51BIN目錄中。2、用記事本打開(kāi)C:Program FileskeilCC51TOOLS.INI文件，在C51欄目下加入：TDRV5=BINVDM51.DLL ("Proteus VSM Monitor-51 Driver")其中“TDRV5”中的“5”要根據(jù)實(shí)際情況寫(xiě)，不要和原來(lái)的重復(fù)。（

20、步驟1和2只需在初次使用設(shè)置。）3、進(jìn)入KeilC Vision2開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目(Project)，并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件（如：Atmel公司的AT89C51）。并為該項(xiàng)目加入KeilC源程序。4、單擊“Project菜單/Options for Target”選項(xiàng)或者點(diǎn)擊工具欄的“option for ta rget”按鈕，彈出窗口，點(diǎn)擊“Debug”按鈕，出現(xiàn)如圖所示頁(yè)面。在出現(xiàn)的對(duì)話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus VSM Monitor一51 Driver”。并且還要點(diǎn)擊一下“Use”前面表明選中的小圓點(diǎn)。再點(diǎn)擊“Setting”按鈕，設(shè)置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一臺(tái)電腦，則需要在這里添上另一臺(tái)電腦的IP地址(另一臺(tái)電腦也應(yīng)安裝Proteus)