基于單片機(jī)LED點(diǎn)陣顯示電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 20152016學(xué)年 第一學(xué)期單片機(jī)原理及應(yīng)用課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目： 基于單片機(jī)LED點(diǎn)陣顯示電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 13級(jí)電子信息 姓 名： 指導(dǎo)教師： 電氣工程學(xué)院2015年11月單片機(jī)原理及應(yīng)用任務(wù)書課題名稱基于單片機(jī)LED點(diǎn)陣顯示電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 陶沙 執(zhí)行時(shí)間20152016學(xué)年第一學(xué)期 第 13 周學(xué)生姓名學(xué)號(hào)承擔(dān)任務(wù)評分論文撰寫及調(diào)試仿真硬件電路繪制及程序編寫Keil與ISIS.的聯(lián)調(diào)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)查詢文獻(xiàn)與答辯硬件模塊電路分析主要程序分析設(shè)計(jì)要求1、 設(shè)計(jì)一個(gè)LED點(diǎn)陣顯示電子時(shí)鐘電路2、 時(shí)鐘顯示的初始時(shí)間為12：00。

2、3、時(shí)鐘和分鐘可以通過相應(yīng)的按鍵以步進(jìn)值為1進(jìn)行變化。摘 要 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LED顯示屏的認(rèn)識(shí)將會(huì)越來越深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來越廣；LED顯示屏經(jīng)多年的開發(fā)、研制、生產(chǎn)，其技術(shù)目前已經(jīng)成熟?，F(xiàn)在各種廣告牌不再是白底黑字了，也不再是單一的非電產(chǎn)品，而是用上了豐富多彩的LED電子產(chǎn)品，為城市增添了一道靚麗的風(fēng)景。 本次課程設(shè)計(jì)是基于AT89C52單片機(jī)的LED點(diǎn)陣電子顯示器的設(shè)計(jì)，采用的并行方式的顯示方案來實(shí)現(xiàn)。該電子時(shí)鐘由AT89C51，74LS373數(shù)碼管等構(gòu)成，采

3、用晶振電路作為驅(qū)動(dòng)電路，由延時(shí)程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時(shí)，達(dá)到時(shí)分秒的計(jì)時(shí)。用keil軟件生成.hex文件，用Proteus的ISIS軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)LED點(diǎn)陣電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。 關(guān)鍵詞：單片機(jī);LED點(diǎn)陣;電子顯示器目 錄 專心-專注-專業(yè)第1章 方案選擇與論證1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1） 采用LED燈進(jìn)行顯示（2）可以根據(jù)按鍵來對時(shí)間進(jìn)行調(diào)整（3）初始時(shí)間為12：00.1.2 總體設(shè)計(jì)方案 1.2.1 硬件部分的設(shè)計(jì)這次硬件電路部分用PROTEUS軟件，該軟件主要用來進(jìn)行元器件的繪制和原理圖的繪制，PROTEUS軟件對繪制好的原理圖進(jìn)行仿真和調(diào)試。根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要

4、求，經(jīng)過思考和篩選，選擇并行方式顯示，I/O口通過鎖存芯片來擴(kuò)展，以此來控制LED點(diǎn)陣40個(gè)列線，雙緩沖寄存器由5片鎖存器74LS373來組成，可以驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣8組列線，并用3/8譯碼器74LS138對LED點(diǎn)陣的8行進(jìn)行掃描。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點(diǎn)陣時(shí)，先把數(shù)據(jù)分別送到5個(gè)74LS373，然后再把數(shù)據(jù)一起輸出到LED點(diǎn)陣列中，送出去的時(shí)間數(shù)據(jù)由AT89C51來控制。電子鐘由顯示電路、行驅(qū)動(dòng)電路、列驅(qū)動(dòng)電路、中央控制器AT89C52、按鍵電路和復(fù)位電路組成。 電 源 電 路 列驅(qū)動(dòng)電路AT89C52控制器復(fù)位電路行驅(qū)動(dòng)電路顯示電路按鍵電路圖1.2.1 系統(tǒng)框圖a) 顯示模塊的選

5、擇 顯示模塊采用8*8的點(diǎn)陣LED數(shù)碼管，這種模塊由64個(gè)發(fā)光LED芯片以8*8的形式構(gòu)成一個(gè)正方形模塊，然后用兩列12針引腳將內(nèi)部電路接口引出，供驅(qū)動(dòng)電路使用。這種結(jié)構(gòu)是市面上最通用，也是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛采用的形式。 b) 時(shí)鐘信號(hào)的選擇 秒信號(hào)由單片機(jī)提供，使用程序由時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以有效減少電路的復(fù)雜程度，減少多余芯片的使用，節(jié)約成本。并可以減少時(shí)間誤差，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 c) 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)以上方案所述本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采取的總體方案如下：用鎖存芯片來擴(kuò)展I/O口，控制LED點(diǎn)陣40個(gè)列線；

6、5片鎖存器74LS373組成雙緩沖寄存器，驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣8組列線；采用8*8的點(diǎn)陣LED數(shù)碼管組成顯示模塊，顯示出運(yùn)行調(diào)試結(jié)果；主控系統(tǒng)由AT89C51組成，通過它的串行輸出動(dòng)態(tài)掃描來實(shí)現(xiàn)時(shí)和分的顯示。 1.2.2 軟件部分設(shè)計(jì)將需要實(shí)現(xiàn)的功能用Keil 軟件寫好程序，并對寫入單片機(jī)的代碼進(jìn)行編譯和調(diào)試。第2章 硬件電路的設(shè)計(jì)2.1 晶振電路設(shè)計(jì)晶振電路部分由兩個(gè)值為30uf的電容C1、C2和一個(gè)6MHz的晶振X1串聯(lián)組成。由它產(chǎn)生的振蕩信號(hào)可以保證精度高而且穩(wěn)定并且頻率穩(wěn)定在6MHz，次方波信號(hào)提供給單片機(jī)作為一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)定時(shí)器需要定時(shí)的時(shí)候使用。 圖2-1 晶振電路部分2.2

7、 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路由一個(gè)數(shù)值為10uf的電容和一個(gè)按鍵串聯(lián)組成，電路中的復(fù)位設(shè)定為上電與按鍵均有效的模式，當(dāng)電路上電時(shí)，RST引腳獲得一個(gè)高電頻，隨著C3電容不斷的在運(yùn)行過程中充電，所以導(dǎo)致RST引腳的高電頻不斷地下降。因?yàn)镽ST引腳上的高電頻只能維持兩個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，所以單片機(jī)就可以通過這個(gè)復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位操作。在電路運(yùn)行期間，當(dāng)按下按鍵開關(guān)的瞬間，RST上的電頻立即變?yōu)楦唠婎l，以此來實(shí)現(xiàn)電路復(fù)位 圖2-2 復(fù)位電路部分2.3 時(shí)分調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)由AT89C51的P3.2端口接入按鍵S1，P3.3端口接入按鍵S2，再將二者并聯(lián)，分別接入74LS138的E2和E3端口，以此來實(shí)現(xiàn)按鍵調(diào)節(jié)時(shí)

8、分的設(shè)計(jì)。當(dāng)電路運(yùn)行時(shí)，LED顯示器初始值為12:00。每按一次S1按鍵，分針數(shù)字就會(huì)加1，當(dāng)分針數(shù)字滿60再次按下按鍵S1，就會(huì)回歸為0；每按下按鍵S2時(shí)，時(shí)針數(shù)字就會(huì)依次加1，當(dāng)時(shí)針為12時(shí)再次按下按鍵S2，時(shí)針為就會(huì)顯示為0。 圖2-3 時(shí)分電路部分2.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)部分采用5個(gè)74LS373并行的方式，該芯片是常用的三態(tài)門8D鎖存器。只有當(dāng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，D端的數(shù)據(jù)才會(huì)被鎖存到鎖存器的輸出端，即有正脈沖輸入到門控端G，有效的高電頻輸出控制OE。其它情況下，當(dāng)G為低電頻，輸出Q保持不變；當(dāng)OE為低電頻，輸出Q為高阻態(tài)。圖2-4 驅(qū)動(dòng)電路部分2.5 總原理圖圖2-5 總原理圖

9、第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件流程圖設(shè)計(jì)中，計(jì)時(shí)采用定時(shí)器T0中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，當(dāng)端口開關(guān)按下時(shí)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序。  當(dāng)計(jì)時(shí)中斷開始時(shí)，LED顯示器開始接受信號(hào)，接受到一個(gè)信號(hào)時(shí)秒數(shù)增加1，當(dāng)秒數(shù)累計(jì)加到60時(shí)，則分?jǐn)?shù)為主動(dòng)進(jìn)1，分?jǐn)?shù)位累計(jì)加到60時(shí)，時(shí)數(shù)位主動(dòng)增加1。秒針、分針、時(shí)針只要有一位未接受到信號(hào)，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)結(jié)束。其程序執(zhí)行流程見下圖計(jì)時(shí)終端開始1s到？ N Y 秒加1 1min？到 N Y 分加11h到？ N Y 時(shí)加1 結(jié)束圖3-1 程序執(zhí)行流程圖3.2 主要軟件程序內(nèi)容3.2.1 定時(shí)器工作程序 MOV SP,#60H MOV

10、TMOD,#01H MOV TL0,#0e0H MOV TH0,#0b1H MOV IE,#87H MOV 30H,#01H ;/時(shí)十位 MOV 31H,#02H ;/時(shí)個(gè)位 MOV 32H,#0AH ;/光標(biāo)點(diǎn)位 MOV 33H,#00H ;/分十位 MOV 34H,#00H ;/分個(gè)位 MOV 35H,#00H ;/秒十位 MOV 36H,#00H ;/秒個(gè)位 SETB IT0/IT0變成1（IT0為外部中斷0，1為下降沿觸發(fā)，是按鍵功能） SETB IT1/同理 SETB PT0 SETB TR0/TR0為定時(shí)器開關(guān)，開定時(shí)器03.2.2 數(shù)字顯示程序LOOP00: MOV A,3BH

11、MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0FEH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP00 MOV A,31H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP11: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0FDH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP11 MOV A

12、,32H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP22: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0FBH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP22 MOV A,33H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP33: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE， MOVC A,A

13、+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0F7H INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP33 MOV A,34H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP44: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0EFH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP44 POP PSW POP ACC RET第4章 系統(tǒng)調(diào)試與

14、仿真Keil是德國Keil Software公司出品的單片機(jī)集成開發(fā)軟件，該軟件支持51單片機(jī)的所有變種（目前共有400多種型號(hào)）。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理及一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試在內(nèi)的完整開發(fā)方案，并通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（Vision2）將這些部分組合在一起。Keil單片機(jī)集成開發(fā)軟件可以運(yùn)行在Windows98/NT/2000及XP等操作系統(tǒng)下。4.1 開發(fā)過程a) 建立項(xiàng)目圖4-1（a-1） 建立新項(xiàng)目圖4-1（a-2） 保存新項(xiàng)目圖4-1（a-3） 選擇CPUb）新建文件,將文件保存并改成abc.c文件，再將程序輸入到文件中并進(jìn)行編譯。圖4-1（b-1） 創(chuàng)建

15、程序文件圖4-1（b-2） 保存程序文件c）生成hex文件并進(jìn)行編譯圖4-1（c） 生成hex文件4.2 下載、調(diào)試a）打開Proteus，雙擊單片機(jī)并將hex文件加進(jìn)去，點(diǎn)擊“OK”即可。圖4-2（a）b）按下仿真鍵，即出現(xiàn)如下圖初始仿真結(jié)果。初始時(shí)間顯示為12：00，所有元器件未報(bào)錯(cuò)，結(jié)果正確。圖4-2（b） 初始仿真結(jié)果圖c）電路仿真過程中，按下按鍵S1時(shí)LED顯示器的分鐘顯示將以步進(jìn)為1進(jìn)行進(jìn)位變化。當(dāng)按下按鍵S2時(shí)LED顯示器的時(shí)鐘顯示也以步進(jìn)為1進(jìn)行進(jìn)位變化，調(diào)試結(jié)果如下圖所示： LED分別顯示為12:03和13：02，說明元器件連接正確，程序編寫沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤。圖4-2（c） 分鐘

16、部分仿真結(jié)果圖圖4-2（c） 時(shí)鐘部分仿真結(jié)果圖總 結(jié)    經(jīng)過一個(gè)星期的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對這本學(xué)期來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。 在課程設(shè)計(jì)中我們設(shè)計(jì)了基于AT89C52單片機(jī)的LED點(diǎn)陣電子鐘，采用的并行方式的顯示方案來實(shí)現(xiàn)。該電子時(shí)鐘由AT89C52，74LS373數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動(dòng)電路，由延時(shí)程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時(shí)，達(dá)到時(shí)分秒的計(jì)時(shí)。單片機(jī)具有體積小，成本低，抗干擾能力強(qiáng)，面向控制，可以實(shí)現(xiàn)分機(jī)各分布式控制等優(yōu)點(diǎn)。電子顯示器

17、就是利用單片機(jī)的上述優(yōu)點(diǎn)，采用目前市場上性能價(jià)格比較高的AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)而成的最小系統(tǒng)。它在實(shí)際生活中具有廣泛的應(yīng)用。 電子鐘由顯示電路，行驅(qū)動(dòng)電路，列驅(qū)動(dòng)電路，中央控制器，按鍵電路和復(fù)位電路組成。  在這次課設(shè)中，LED點(diǎn)陣作為電子時(shí)鐘的顯示屏，最大的優(yōu)點(diǎn)在于其顯示內(nèi)容的多樣性，為用戶提供了靈活的人機(jī)交互界面。同時(shí)由于在這里采用帶晶振的單片機(jī)，使得電子時(shí)鐘不僅走準(zhǔn)確，而且可以利用單片機(jī)的高度靈活性，為電子時(shí)鐘擴(kuò)充許多顯來諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟動(dòng)等。 課程設(shè)計(jì)前

18、前后后一共進(jìn)行了一個(gè)星期，這一周的時(shí)間里，從電路的繪制到調(diào)試仿真，再到到論文的完成，遇到了許多的挫折和失敗。在遇到困難時(shí)我不斷尋找出路解決難題，在老師和同學(xué)的幫助下最終完成了這篇課程設(shè)計(jì)。我深深地認(rèn)識(shí)到在書本上學(xué)知識(shí)是完全不夠的，只有將理論與實(shí)際相結(jié)合，將知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中，才能發(fā)揮最大力量。 在今后的工作中將面臨更大的挑戰(zhàn)，通過這次的畢設(shè)我懂得了只要將知識(shí)轉(zhuǎn)化為力量，一切難題都可以迎刃而解。參 考 文 獻(xiàn)1 皮大能，黨楠，齊家敏.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西北工業(yè)大學(xué)出版社,2015.12 周景潤.PROTEUS入門實(shí)用教程M北京.機(jī)械工業(yè)出版社,20073 樓然苗，李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)

19、計(jì)實(shí)例M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20034 徐愛鈞，彭秀華. 單片機(jī)高級(jí)語言匯編與Vision2應(yīng)用實(shí)踐M北京：電子工業(yè)出版社，2008. 附 錄 ORG =0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 000BH LJMP INTT0 ORG 0013H LJMP PINT1 ORG 0030H MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0e0H MOV TH0,#0b1H MOV IE,#87H MOV 30H,#01H ;時(shí)十位 MOV 31H,#02H ;時(shí)個(gè)位 MOV 32H,#0AH ;光標(biāo)點(diǎn)位 MO

20、V 33H,#00H ;分十位 MOV 34H,#00H ;分個(gè)位 MOV 35H,#00H ;秒十位 MOV 36H,#00H ;秒個(gè)位SETB IT0SETB IT1SETB PT0 SETB TR0LOOP0: LCALL DISP LJMP LOOP0 INTT0: MOV TL0,#0e0H MOV TH0,#0b1H PUSH ACC PUSH PSW INC 36H MOV A,36H CJNE A,#25,PLL MOV 32H,#0BHPLL: CJNE A,#50,ENDD ;1S MOV 32H,#0AH MOV 36H,#00H INC 35H MOV A,35H CJ

21、NE A,#60,ENDd ;分個(gè)位 MOV 35H,#00H INC 34H MOV A,34H CJNE A,#0AH,ENDd ;分個(gè)位 MOV 34H,#00H INC 33H MOV A,33H CJNE A,#06H,ENDd ;分十位 MOV 33H,#00H INC 31H MOV A,30H CJNE A,#02H,END1 MOV A,31H CJNE A,#04H,END1 ;時(shí)個(gè)位 MOV 31H,#00H MOV 30H,#00HEND1: MOV A,31H CJNE A,#0AH,ENDd ;時(shí)個(gè)位 MOV 31H,#00H INC 30HENDd: POP PS

22、W POP ACC RETI DISP: PUSH ACC PUSH PSW MOV A,30H ;顯示要顯示的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP00: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0FEH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP00 MOV A,31H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#0

23、8HLOOP11: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0FDH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP11 MOV A,32H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP22: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0FBH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY

24、DJNZ R5,LOOP22 MOV A,33H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP33: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0F7H INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP33 MOV A,34H ;顯示要顯檔的數(shù)字 MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08HLOOP44: MOV A,3BH MOV

25、DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0EFH INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP44 POP PSW POP ACC RET DELAY: MOV 37H,#50DEL: MOV 38H,#4 DJNZ 38H,$ DJNZ 37H,DEL RET TABE: ;0 DB 00H,18H,24H,24H,24H,24H,18H,00H ;1 DB 00H,10H,30H,10H,10H,10H,38H,00H ;2 DB 00H,18H,24H,04H,18H,20H,3CH,00H ;3 DB 00H,18H,24H,18H,04H,24H,18H,00H ;4 DB 00H,08H,18H,28H,7CH,08H,08H,00H ;5 DB 00H,1CH,10H,18H,04H,24H,18H,00H ;6 DB 00H,18H,24H,38H,24H,24H,18H,00H ;7 DB 00H,3CH,28H,08H,10H,10H,10H,00H ;8 DB 00H,18H,24H,18H