单片机课程设计论文报告.doc

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《单片机课程设计》

题目:

学生信息显示与查询系统设计

院系名称：

信息科学与工程学院专业班级：

电信1201

学生姓名：

白亚兵学号：

201216020122

指导教师：

王洪群教师职称：

讲师

课程设计时间：

2015-8-31—2015-9-11

电信1201专业课程设计任务书

学生姓名

白亚兵

专业班级

电信1201

学院

信息学院

题目

学生信息显示与查询系统设计

课程类别

集中实践环节

课程性质

必修

指导教师

王洪群

同组姓名

王泽俊、刘春辉

主要内容

用51单片机、16*32点阵式LED、16*16键盘以及串行接口组成学生信息的显示与查询系统设计。

基本要求是在键盘输入学生姓名后，点阵LED屏能够滚动显示学生相关信息：

如姓名、学号、性别、班级、组名等信息。

可提分内容：

可以通过电路的串行接口接收上位机程序的指令和查询信息并在电路板LED屏上显示。

要求开机信息显示必须是设计者本人信息，查询人员信息范围可在实验小组内查询。

任务要求

1．根据功能要求选择设计方案，并进行论证。

2．完成系统整体设计方案，画出电路的总体方框图，并在proteus上设计出原理图。

3．绘制程序说明及流程图并完成程序设计，要求用汇编程序编写或与C程序的混合编程。

4．在Proteus对电路及程序进行仿真调试，直到正确显示所要求信息的直观显示效果。

5．写出经验体会和总结，撰写课程设计报告。

参考文献

1．单片机技术有关教材

2．电路设计手册

3．其他资料

审查意见

指导教师签字：

王洪群

教研室主任签字：

年月日

说明：

本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页

目录

摘要 1

1. 引言 1

1.1. 设计意义 1

1.2. 系统功能要求 1

1.3. 本组成员所做的工作 1

2. 方案设计 2

2.1. 总体设计 2

2.2. 设计论证 2

3. 硬件设计 3

3.1. 原器件介绍 3

3.2. 点阵及其驱动部分 4

3.3. 模块设计 4

3.3.1时钟和复位及显示屏模块 4

3.3.2点阵屏驱动模块及点阵屏模块 5

3.3.3键盘模块. 5

4. 软件设计 5

4.1. 设计电路原理框图及仿真电路图 5

4.2. 程序流程图及程序编程 6

4.2. 系统主程序 6

5. 调试 6

6. 设计总结 6

7. 附录:

源程序 7

8. 参考文献 26

16×16点阵LED室内电子显示屏的设计单片机原理及应用课程设计

16×32点阵LED室内电子显示屏的设计

摘要：

LED显示屏作为一种新型的显示器件，是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成，通常用来显示时间、图文等信息。

本设计是基于ATS52单片机的16x32显示屏，其中包含了硬件、软件、调试等方案的设计。

此外、该设计只需简单的级联就能实现显示屏的拓展，但级联时要注意不要超过驱动负载范围。

关键词：

Ats52；LED；单片机

1.引言

1.1.设计意义

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

它的优点：

亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

1.2.系统功能要求

1.根据功能要求选择设计方案，并进行论证。

2.完成系统整体设计方案，画出电路的总体方框图，并在proteus上设计出

原理图。

3.绘制程序说明及流程图并完成程序设计，要求用汇编程序编写或与C程序

的混合编程。

4.在Proteus对电路及程序进行仿真调试，直到正确显示所要求信息的直观

显示效果。

1.3.本组成员所做的工作

方案原理论证：

王泽俊、白亚兵、刘春辉

仿真电路图:

王泽俊

过程分析：

白亚兵、刘春辉

设计报告：

白亚兵、王泽俊、刘春辉

2、方案设计

2.1总体设计

单

片

机

列驱动器

16*16矩阵键盘

电源

16X32LED显示点阵

行驱动器

图

（1）设计基本原理框图

2.2设计论证

图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ16的点阵需要256/8=32个锁存器。

这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。

因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。

动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。

具体就16ｘ32的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第32行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。

当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。

本设计的系统软件能使系统LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。

图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。

系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口；然后以“卷帘出”效果显示图形，停留约几秒；接着滚动显示，由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果。

3、硬件设计

3.1．原器件介绍

图

（2）AT89C51芯片　　图（3）74HC595芯片

AT89C51引脚功能

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0能够用于外部程序数据存储器，定义为数据/地址的第八位。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口作为低八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口输出地址的高八位。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。

P3.0RXD（串行输入口）。

P3.1TXD（串行输出口）。

P3.2/INT0（外部中断0）。

P3.3/INT1（外部中断1。

P3.4T0（记时器0外部输入）。

P3.5T1（记时器1外部输入）。

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）。

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）。

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出

3.2.点阵及其驱动部分

图（4）74HC595引脚功能图（5）8x8基本点阵屏

图五点阵及其驱动

3.3.模块设计

3.3.1时钟和复位及显示屏模块

常用的时钟电路设计有两种方式,一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。

本实验采用内部时钟方式，将XTAL1与XTAL2之间跨接一个石英晶振和微调电容，从而构成一个稳定的自激震荡器。

电容值取30pF左右，其大小将影响震荡频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。

为减少线间的寄生电容，晶振和电容应尽能安装得与单片机靠近，保证晶振稳定可靠的工作。

另一部分是复位部分。

上电自动复位电路是最简单的复位电路，只需要一个1K左右电阻、一个22pF左右的电容及12MHZ的晶振。

有时还需要按键手动复位，此时只要在电容上并联一个按键即可。

单片机信号输出采用串行输出，因此在下一模块的移位寄存器要与该部分的串行口P3.0（RXD）及P3.1（TXD）相连

3.3.2点阵屏驱动模块及点阵屏模块

图中点阵显示屏可以显示动态文字和静态文字，静态文字设计比较简单，本次课程设计要求点阵屏动态显示学生信息，另外本课程设计使用的是16x32点阵屏，由于在protues软件中没有没有这么大的显示屏，所以可以用8块8x8点阵屏组合成16x32的点阵屏，或者用4块8x8点阵屏组合成16x32的点阵屏。

本设计中16x32的点阵共有512个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口。

3.3.3键盘模块

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。

在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。

这样键盘中按键的个数是4×4个。

这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

键盘编程方法是先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。

先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。

再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。

将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。

然后再根据按键的特征编码，查表得到按键的顺序编码。

4、软件设计

4.1设计电路原理框图及仿真电路图

4.2程序流程图及程序编程

图（12）程序总流程图图（13）驱动程序流程图

4.3系统主程序

本设计的系统软件能使系统LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。

图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。

系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口；然后以“卷帘出”效果显示图形，停留约几秒；接着向上滚动显示“--------”这几个汉字及一个图形，然后以“卷帘入”效果隐去图形。

由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果。

单元显示屏可以接收来自控制器（主控制电路板）或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示板可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的显示内容。

如果想改变些事内容，先用字模产生字代码，将用这段代码覆盖原来的代码，即可显示你想要的内容。

5、调试

软件为老师所提供提供，其原理在上一模块以作说明，在这里再作说明，软

件经调试无误，直接将其下再到单片机中，看是否达到所要的效果软件部分是先参考书上的例子，然后自己根据硬件电路写程序，由于以前所学是单片机汇编语言，所以这个系统在编写程序过程中都采用汇编语言编