點(diǎn)陣LED顯示設(shè)計(jì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)論文(共15頁)

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課程名稱 點(diǎn)陣(din zhn)LED顯示設(shè)計(jì) 系 別： 物理(wl)與電氣工程學(xué)院專業(yè)(zhuny)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)： 131103049 姓 名： 魏道福 馬江峰 賈永波 完成日期： 2015-12-3 指導(dǎo)老師： 李研達(dá) 一、緒論(xln)單片機(jī)（Single-Chip-Microcomputer）又稱微控制器（Microcontroller），最基本的結(jié)構(gòu)是將CPU和計(jì)算機(jī)外圍(wiwi)功能單元，如存儲(chǔ)器、I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成的。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片，但無論從成還是功能上來看，它都具有了微機(jī)系統(tǒng)的特征。1.

2、AT89C52單片機(jī)簡介(jin ji)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能 HYPERLINK /view/22318.htm t /_blank CMOS8位 HYPERLINK /view/1012.htm t /_blank 單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的 HYPERLINK /view/7641.htm t /_blank Flash只讀 HYPERLINK /view/421016.htm t /_blank 程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ HYPERLINK /view/3558.htm t /_blank RAM），器件采用 HYPERLINK

3、 /view/110906.htm t /_blank ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 HYPERLINK /view/178189.htm t /_blank 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位 HYPERLINK /view/14045.htm t /_blank 中央處理器和Flash HYPERLINK /view/1223079.htm t /_blank 存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)

4、讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有DIP、TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2.主要工作任務(wù)本文的設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)基本模塊的一部分，即利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示屏工作。其中點(diǎn)陣行掃描由單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，列掃描由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的74LS245直接驅(qū)動(dòng)，通過程序?qū)懭氪a從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣的顯示。這部分電路在單片機(jī)的學(xué)習(xí)中很重要，我們要知道點(diǎn)陣的顯示原理，了解行掃描和列掃描是怎么一回事，以及用什么來驅(qū)動(dòng)行掃描和用什么來驅(qū)動(dòng)列掃描，這里我們使用了7

5、4ls245來驅(qū)動(dòng)列掃描，通過這個(gè)設(shè)計(jì)，我們可以更加明白74ls245的使用方法以及它的一些功能特性。對(duì)點(diǎn)陣顯示屏及其他的一些顯示屏也能有更多的了解。方案(fng n)靜態(tài)顯示方式(fngsh)：當(dāng)顯示器顯示某一字符的時(shí)候，發(fā)光二極管的位選始終被選中。在這種方式里，每一個(gè)LED數(shù)碼管顯示器都需要一個(gè)8位的輸出口進(jìn)行控制。但是單片機(jī)本身提供的I/O口卻是有限的，實(shí)際使用中，通常通過擴(kuò)展I/O口的形式解決輸出口數(shù)量不足的問題。靜態(tài)顯示主要的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度大，系統(tǒng)運(yùn)行(ynxng)過程中，在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，CPU才去執(zhí)行顯示更新子程序，這樣既節(jié)約了C

6、PU的時(shí)間，又提高了CPU的工作效率。其不足之處是占用硬件資源較多，每個(gè)LED數(shù)碼管需要獨(dú)占8條輸出線。隨著顯示器位數(shù)的增加，需要的I/O口線也將增加。1.系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路大致上可以分成單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動(dòng)電路和行驅(qū)動(dòng)電路三部分。2.總體設(shè)計(jì)圖2-2 顯示屏電路框圖如圖2-1所示，本產(chǎn)品擬采用以AT89C52單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C52芯片、電源、行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、8x8 LED點(diǎn)陣5部分組成。從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些(zhxi)圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各

7、個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每一行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以(ky)采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。?）系統(tǒng)硬件(yn jin)選擇由圖2-2可知此次設(shè)計(jì)的硬件選擇如下：AT89C52芯片、LED、74LS245、晶振、紅外接收器、電阻等一些單片機(jī)外圍應(yīng)

8、用電路組成。（2）硬件電路實(shí)現(xiàn)經(jīng)分析本設(shè)計(jì)的電路原理圖如下圖2-3所示圖2-3 88點(diǎn)陣顯示原理圖3.單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路單片機(jī)采用AT89C52或其兼容系列芯片，采用11MHZ晶振，以獲得較高的刷新頻率，時(shí)期顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動(dòng)器相連，用來顯示數(shù)據(jù)。P1口低4位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出行選信號(hào)；P1.5P1.7口則用來發(fā)送控制信號(hào)。P0口和P2口空著，在有必要的時(shí)候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的ROM和RAM。88的點(diǎn)陣顯示屏的硬件原理圖如圖所示（在附錄A）。（1）列驅(qū)動(dòng)(q dn)電路列驅(qū)動(dòng)電路(dinl)有集成芯片(xn pin)74LS245構(gòu)成。74LS245是我們常用的芯片，它是8路同相三

9、態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)8051單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。（2）行驅(qū)動(dòng)器行驅(qū)動(dòng)直接用單片機(jī)p1接口驅(qū)動(dòng)，由P1.0P1.7驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣第一到第八行。4.系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工

10、作。顯示驅(qū)動(dòng)器程序由定時(shí)器T0中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理果處理等工作，由主程序來實(shí)現(xiàn)。從有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法（顯示效）和有利于程序結(jié)構(gòu)化考慮，顯示屏程序適宜采用C語言編寫。（1）顯示驅(qū)動(dòng)程序顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，2-5為顯示驅(qū)動(dòng)程序（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖。定時(shí)器賦初值讀取行號(hào)并增加1送新行顯示數(shù)據(jù)消 隱切換顯示數(shù)據(jù)發(fā)送新行號(hào)，打開顯示退出中斷 圖2-5 顯示(xinsh)驅(qū)動(dòng)程序流程圖（2）系統(tǒng)(xtng)主程序本文(bnwn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能使系統(tǒng)在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，

11、可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時(shí)器、中斷和端口；然后出現(xiàn)數(shù)字9，當(dāng)紅外接收器接收到開始信號(hào)時(shí)，開始倒計(jì)時(shí)，最后以0結(jié)束.5.單個(gè)點(diǎn)陣顯示基本原理一般的點(diǎn)陣都是8*8的，即橫豎都有8個(gè)發(fā)光二極管，觀察二極管正負(fù)極，我們可以很容易發(fā)現(xiàn)，如果賦予P0=0 xff；P2=0 x00；那么所有的發(fā)光二極管將被點(diǎn)亮，從而點(diǎn)陣就可以實(shí)現(xiàn)全亮。類似的，如果需要實(shí)現(xiàn)某一列或者某一行全亮，也可以進(jìn)行類似的賦值。比如，我們要實(shí)現(xiàn)第一列全亮，第一列全亮就要求P20=0;其他為1，則代碼為P0=0

12、 xff；P2=0 xfe；但是如果需要讓點(diǎn)陣顯示一個(gè)字符的話，上述賦值則不能達(dá)到目的，這里，我們需要先知道掃描的概念。所謂掃描，就是每隔一個(gè)時(shí)間段，發(fā)送一組代碼，當(dāng)然，這個(gè)時(shí)間段要足夠小。由于(yuy)人眼有視覺暫留效應(yīng)，人的肉眼無法分辨，因此，經(jīng)過多次掃描，點(diǎn)陣上就能穩(wěn)定的顯示一個(gè)字符。那么程序上如何實(shí)現(xiàn)掃描呢？掃描包括行掃描和列掃描，我們可以任意使用其中一種。假設(shè)我們使用行掃描，就是首先令P07為1，即P00=0 x80；然后觀察在這一行上有哪些二極管被點(diǎn)亮，點(diǎn)亮的那一列所對(duì)應(yīng)的端口就為0，不亮的就為1，記下此時(shí)P2數(shù)值，短暫延時(shí)過后，令P06=1，即P00=0 x40；然后觀察在這一行

13、上有哪些二極管被點(diǎn)亮，點(diǎn)亮的那一列就為0，不亮的就為1，記下此時(shí)P2數(shù)值，同理如此重復(fù)下去，直到P00=0 x01；那么(n me)所有的P0和P2的數(shù)值就構(gòu)成了兩個(gè)長度為8的數(shù)組，我們可以在程序中每個(gè)一段時(shí)間按順序發(fā)送一組代碼，只要時(shí)間段足夠短，那么我們就可以在點(diǎn)陣上看到穩(wěn)定的字符了。三、過程(guchng)論述1.取得代碼?，F(xiàn)在針對(duì)點(diǎn)陣的取字模軟件很多，我們只需要打開軟件，寫入需要取字模的字，然后注意取字模的順序，是橫向還是縱向就行了。我們這里采用縱向取模，設(shè)置字模為C51格式。這樣當(dāng)寫入的字確定后，我們就可以直接復(fù)制字模到程序中來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。如“9”的字模就為：0 x0,0 x3C,0

14、 x24,0 x24,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x3C,.實(shí)現(xiàn)(shxin)倒計(jì)時(shí)和中斷(zhngdun)while(1) for(i=0;i19) time1_num=0; num- ; if(num 0) num = 9; 五、結(jié)論本次設(shè)計(jì)(shj)的基于單片機(jī)的8*8點(diǎn)陣的循環(huán)顯示經(jīng)測試仿真結(jié)果良好，。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)字符顯示不完整的現(xiàn)象，我認(rèn)為這是程序在時(shí)間的控制上做的不夠(bgu)好。但程序思想還是很正確的，電路也很容易就看明白了。在最后的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，我們要認(rèn)真畫原理圖和PCB，尤其是在PCB布線時(shí)，我們要考慮板子的大小要適宜，太大了會(huì)浪費(fèi)資源，太小了對(duì)于元件就不好擺放，還要注意

15、元件的擺放位置要適宜布線，不要造成多處飛線的情況，最后，還要設(shè)置線寬，線太細(xì)的話容易斷。最后再完成調(diào)試檢測工作。通過這次的設(shè)計(jì)(shj)，我明白了點(diǎn)陣的工作原理，對(duì)單片機(jī)以及其他外部器件有了更深的理解，對(duì)市場上的元器件價(jià)格有了了解，也對(duì)各式各樣的點(diǎn)陣廣告牌等電子顯示屏的工作原理有了更深的認(rèn)識(shí)同時(shí)，在考慮問題方面對(duì)于這部分的設(shè)計(jì)一定要結(jié)合所有的部分綜合考慮，在我們初始設(shè)計(jì)的時(shí)候就應(yīng)該有大致的整體框架。致謝(zh xi)本論文(lnwn)是在我的指導(dǎo)老師李研達(dá)講師(jingsh)的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。感謝李老師對(duì)本論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心的指引和教導(dǎo)，使我對(duì)于

16、單片機(jī)的8*8點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì)有較好的認(rèn)識(shí)，并最終得以完成課程實(shí)踐。對(duì)此我表示衷心的感謝。李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進(jìn)取的科研精神以及誨人不倦的師者風(fēng)范是我學(xué)習(xí)的楷模，此外還得到其他眾多老師的關(guān)心支持和幫助，在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意!最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位老師表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)【1】李全利. 單片機(jī)原理(yunl)及接口技術(shù). 高等教育出版社【2】鐘洪聲. 電子電路設(shè)計(jì)(shj)技術(shù)基礎(chǔ). 電子科技大學(xué)出版社【3】譚浩強(qiáng). C語言設(shè)計(jì)(shj). 清華大學(xué)出版社附錄相關(guān)源程序#

17、include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Imax 14000#define Imin 8000#define Inum1 1450#define Inum2 700#define Inum3 3000uchar idata Im4=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;sbit D1 = P10 ;sbit D2 = P11 ;uchar f;unsigned long m,Tc;uchar IrOK;uchar time1_num;char num = 9 ;uchar code dat

18、ashuzi80=0 x0,0 x3C,0 x24,0 x24,0 x24,0 x24,0 x24,0 x3C, / 0 0 x0,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,/ 10 x0,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x3C,0 x20,0 x20,0 x3C, / 2 0 x0,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x3C, / 30 x0,0 x24,0 x24,0 x24,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x4, / 40 x0,0 x3C,0 x20,0 x20,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x3C, / 50

19、x0,0 x3C,0 x20,0 x20,0 x3C,0 x24,0 x24,0 x3C,/ 60 x0,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,0 x4,/70 x0,0 x3C,0 x24,0 x24,0 x3C,0 x24,0 x24,0 x3C,/ 80 x0,0 x3C,0 x24,0 x24,0 x3C,0 x4,0 x4,0 x3C, / 9 ;uchar code tabwx=0 x80,0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20,0 x40;/*延時(shí)子程序*/void delayms(unsigned int xms)unsigned char i;while(xms-)for(i=125;i0;i-);/按鍵(n jin)掃描void keyscan()if(IrOK=1) /解碼(jim)成功switch(Im