88LED點陣屏顯示數(shù)字韓余詳解

1、目錄1 設(shè)計目的11.1設(shè)計目的11.2設(shè)計內(nèi)容和要求11.3 設(shè)計思路12 設(shè)計原理分析22.1定時器控制8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計22.2定時器控制8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)的功能要求2計時顯示2中斷設(shè)置22.3 8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理23 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計43.1系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理43.2 主控制部分AT89C51單片機(jī)簡介43.2.1 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能53.2.2 51單片機(jī)的串行接口工作方式63.3其它器件73.4定時器控制8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)原理圖73.5設(shè)計的連線圖：9單片機(jī)

2、實物圖：93.6 硬件資源及其分配93.7運(yùn)行步驟93.8檢測與調(diào)試10硬件調(diào)試：10軟件調(diào)試：114 系統(tǒng)軟件程序的簡單設(shè)計124.1程序框圖124.2程序流程圖及程序13程序流程圖：13程序清單：13仿真結(jié)果圖：15結(jié) 論16參考文獻(xiàn)171 設(shè)計目的1.1設(shè)計目的1、通過單片機(jī)課程設(shè)計，熟練掌握C語言的編程方法，將理論聯(lián)系到實踐中去，提高我們的動腦和動手的能力。2、通過8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計，掌握數(shù)碼管的使用方法，和簡單程序的編寫，最終提高我們的邏輯抽象能力。1.2設(shè)計內(nèi)容和要求 內(nèi)容：設(shè)計一個8×8LED點陣屏顯示數(shù)字。 要求：利用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)，令8

3、×8LED點陣屏循環(huán)顯示數(shù)字09。1.3 設(shè)計思路1.先熟悉實驗原理，了解8×8LED點陣屏顯示數(shù)字的工作過程，以及所需要的組件。2.通過單片機(jī)的各個引腳的輸出控制8×8LED點陣屏顯示數(shù)字。 3.繪制電路原理圖，編寫程序，并進(jìn)行仿真，基本實現(xiàn)8×8LED點陣屏顯示數(shù)字。2 設(shè)計原理分析2.1定時器控制8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計通過編寫程序，實現(xiàn)用中斷系統(tǒng)對8×8LED點陣屏的控制，使其每延時一段時間，LED點陣的顯示數(shù)字就會進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。采用單片機(jī)內(nèi)部的I/O口上的P0和P3口可來控制LED點陣。2.2定時器控制8×

4、;8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計能模擬基本的LED點陣顯示系統(tǒng)，是用中斷的方式定時控制LED點陣顯示的內(nèi)容變換。 2.2.1計時顯示定時/計數(shù)器工作方式寄存器，定時器采用T0定時器工作于模式0 位數(shù)：13位計數(shù)范圍：0-8192。 2.2.2中斷設(shè)置 每累計250次定時器中斷才執(zhí)行一次換數(shù)。2.3 8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化可以廣泛的應(yīng)用到商業(yè)和工業(yè)的流程控制測電路當(dāng)中。原理框圖：時鐘輸入復(fù)位信號AT89C51列碼掃描行碼數(shù)據(jù)雙向總線收發(fā)器8×8LED點陣 圖2.1

5、系統(tǒng)的總體框圖據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用AT89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，8×8點陣指示模塊等。主要器件的選擇： 表3-1 元器件表器件個數(shù)74LS2451AT89C511CAP2CAP-ELEC1CRYSTAL1MATRIX-8X8-GREEN1RES1RESPACK-813.2 主控制部分AT89C51單片機(jī)簡介 89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Era

6、sable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片，有4個I/O口，P0 ，P1， P2

7、， P3，單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖所示，18引腳和19引腳接時鐘脈沖電路，XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是震蕩器倒相放大器的輸入，XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)她是振蕩器倒相放大器的輸出端，第引腳為復(fù)位輸入端，接上電容，電阻及開關(guān)后構(gòu)成上電復(fù)位電路，20引腳為接地端，40引腳為電源端。如圖所示： 圖3.1 晶振與單片機(jī)的連接3.2.1 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能 ·中央處理器： 中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作

8、。 ·數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi)部RAM)： 數(shù)據(jù)存儲器用于存放變化的數(shù)據(jù)。AT89S51中數(shù)據(jù)存儲器的地址空間為256個RAM單元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用的僅有前面128個，后128個被專用寄存器占用。 ·程序存儲器(內(nèi)部ROM)： 程序存儲器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲器，且其又多種類型，在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。AT89C51內(nèi)部配置了4KB閃存。 ·定時/計數(shù)器(T0)： 定時/計數(shù)器用于實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。AT89C51共有2個16位定時/計數(shù)器。 ·并行輸入輸出(I/O)口： 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1

9、、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 每個口都由1個鎖存器和一個驅(qū)動器組成。它們主要用于實現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出，有些I/O口還有其他功能。 ·全雙工串行口： A89C51內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 ·時鐘電路： 時鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘脈沖序列。 ·中斷系統(tǒng)： 中斷系統(tǒng)的作用主要是對外部或內(nèi)部的終端請求進(jìn)行管AT89C51共有5個中斷源，其中有2個外部中斷源和3個內(nèi)部中斷源。 3.2.2 51單片機(jī)的串行接口工作方式51單片機(jī)的串行接口有四種

10、工作方式。方式0是將SBUF作為8位同步移位寄存器使用（固定波特率）；方式1是10位異步通信方式（可變波特率）；方式2是11位異步通信方式（固定波特率）；方式3是11位異步通信方式（可變波特率）。圖 3.2串行接口與單片機(jī)的連接 3.3其它器件發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計的特點，LED點陣的顯示不可少，LED的點陣顯示采用普通的發(fā)光二極管。在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如下圖3.3所示。圖3.3 LED點陣的連接在本設(shè)計中，點陣屏共有64個LED燈，每次中斷控制每一列使其為低電平，對應(yīng)的行為不同的高電平，其中均是低電平有效，所以在運(yùn)行前LED燈的狀態(tài)是滅。3.4定時器控制8×8LED點陣屏

11、顯示數(shù)字系統(tǒng)原理圖 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)，電阻，LED點陣顯示等組成。其具體的硬件電路總圖如圖3.6所示。圖3.4系統(tǒng)原理3.5設(shè)計的連線圖：3.5.1單片機(jī)實物圖：圖3.5實物圖 3.6 硬件資源及其分配 主要用到的硬件：P0口、P3口、8×8LED點陣屏、定時器T0。l 硬件分配：（1）P1口：做為輸出口，與8×8LED點陣屏相連接。（2）定時/計數(shù)器T0用來產(chǎn)生1秒的定時。3.7運(yùn)行步驟1、接硬件圖接線，為了確保LED燈能夠?qū)?yīng)顯示，實驗時，對P0口的接線做了調(diào)整。即，P0.0接L1,P0.1接L2,P0.2接L3,P0.3接L4。2、開始連續(xù)運(yùn)

12、行，觀察4個LED燈是與程序設(shè)計思路對應(yīng)，如果有偏差，則單步運(yùn)行或斷點運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試，直至滿足設(shè)計要求。3、整體運(yùn)行，觀察LED顯示是否都符合要求，如果不符合，則再調(diào)試。直至滿足要求。3.8檢測與調(diào)試 3.8.1硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等）， 檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。 硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。u 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點， 再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測。給板加

13、電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因為只有用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 u 動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。 由近及遠(yuǎn)是將信號流經(jīng)的各器件按照

14、距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會定位故障元件了。3.8.2軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過對擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。 4 系統(tǒng)軟件程序的簡單設(shè)計4.1程序框圖 、 開始 初始化，全滅 顯示圖形 1 0x0 500ms 顯示圖形2 2x8 延時500ms 顯示圖形10 0x0 延時500ms依次循環(huán)直到圖形10圖4.1程序框圖4.2程序流程圖及程序4.2.1程序流程圖： 開始定時器1初始化有無中斷調(diào)用顯示子函數(shù)無主循環(huán)體有定時中斷

15、函數(shù)圖4.2程序流程圖4.2.2程序清單：#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Table_OF_Digits= 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0

16、0,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,;uchar i=0,t=0,Num_Index = 0;void main() P3 = 0x

17、80;Num_Index = 0;TMOD = 0x00;TH0 = (8192-2000)/32;TL0 = (8192-2000)%32;TR0 = 1;IE = 0x82;while(1);void LED_Screen_Display() interrupt 1 TH0 = (8192-2000)/32;TL0 = (8192-2000)%32;P3 = _crol_(P3,1);P0 = Table_OF_DigitsNum_Index * 8 +i;if(+i = 8) i = 0;if(+t = 250) t = 0x00;if(+Num_Index = 10) Num_Inde

18、x = 0; 4.2.3仿真結(jié)果圖： 圖4.2實驗仿真結(jié)果圖結(jié) 論8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)對于單片機(jī)初學(xué)者有著非常重要的作用。本文完成了基于單片機(jī)的定時器控制8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計與模擬。包括顯示方案的設(shè)計，系統(tǒng)的硬件開發(fā)、軟件編程與仿真調(diào)試等。在論文完成過程中，主要做的工作有： （1）確定8×8LED點陣屏顯示數(shù)字系統(tǒng)具體的通行方案以及要求其他多功能的實現(xiàn)。（2）以ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)為核心進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計，輸入量包括：輸出LED點陣亮滅狀態(tài)及時間顯示。 通過單片機(jī)課程設(shè)計，我不僅加深了對單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕易言棄。設(shè)計過