强烈推荐基于AT89C52LED点阵显示电子钟的制作毕业论文报告书.docx

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强烈推荐基于AT89C52LED点阵显示电子钟的制作毕业论文报告书

海南大学

《单片机原理与应用技术》

课程设计报告书

题目：

基于AT89C52LED点阵显示电子钟的制作

学院：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

完成日期：

2015年6月25日

摘要：

介绍了基于AT89C51为控制器的LED点阵显示屏的设计,包括硬件设计和软件设计两部分。

系统硬件部分由单片机、行驱动电路、列驱动电路、上位PC机,RS-232通讯接口等部分组成;软件设计采用动态显示模式的16×16点阵显示屏,LED点阵模块选用8×8基础模块,每4块排列构成一个16×16的点阵屏。

并且可以对其进行设置。

基于AT98C52单片机的LED点阵显示电子钟具有结构简单，性能靠，价格低和灵活等优点，因此得到了广泛应用。

利用单片机来设计的系统，既能实现系统所需的功能，也可以满足计数的准确性、迅速性，并且电路简单、操作简单、通用性强。

关键词：

单片机；LED点阵；电子钟

Abstract:

ThedesignofLEDdotmatrixdisplaybasedonAT89C51isintroduced,whichincludestwoparts,andsoftwaredesign.Systemdrivercircuit,PC,RS-232communicationinterfaceparts;softwaredesignusingadynamicdisplay16*16dotmatrixdisplay,LEDdotmatrixmoduleselectionof8*8basicmoduleandarrangedineachoffourblocksconstitutea16*16dotmatrixscreen.Andcanbesetup.BasedonAT98C52microcontrollerLEDdotmatrixdisplayelectronicclockwidelyused.Theuseofsingle-chipmicrocomputertodesignthesystem,bothtoachievethesystemfunctions,butalsotomeettheaccuracyofthecount,andfast,simpleoperation,simpleoperation,general.

目录：

一、绪论-1-

1.1：

前言-1-

1.2：

设计任务和要求-1-

1.3：

工艺要求-2-

二、系统方案-2-

2.1：

方案一-2-

2.2：

方案二-3-

三、器件介绍-3-

3.1：

STC89C52-3-

3.2：

LED点阵-4-

3.3：

74LS373-7-

3.4：

74LS245-7-

3.5：

74LS138-8-

3.6：

74LS04-9-

3.7：

74LS30-9-

四、系统的硬件设计-9-

4.1：

晶振电路-10-

4.2：

复位电路-11-

4.3：

按键电路-12-

4.4：

显示电路-12-

五、软件设计及程序分析-13-

六、仿真与测试-16-

七、实验-18-

八、结论-19-

九、感谢-19-

参考文献：

-19-

附件一：

C51源代码-20-

附件二：

PCB原理图-25-

附件三：

PCB板图-26-

1、绪论

1.1：

前言

数字时钟是为了满足人们对精确度的更高要求应运而生的。

数字时钟是真正实现了对时、分、秒进行数字显示的计时装置，并具有成本低、构造简单以及易于携带等多个优点。

本文介绍了单片机数字时钟的系统设计，包括软件设计与硬件设计等，并对系统进行了调试，以此为以后的相关研究提供借鉴。

数字钟是采用数字电路实现对月，日，时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

下面是单片机的主要发展趋势。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

[1] 

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现月，日，时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟已成为人们日常生活中：

必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。

由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点。

1.2：

设计任务和要求

采用STC89C52单片机和LED点阵显示；

能显示当前的月、日、时、分、秒，24小时制；

月、日、时、分、秒均可以单独设置，设置时该项目闪烁；

外接3个按键，一个用于选择需要设置的项目，一个增加、一个减少。

主要技术指标：

计时精度误差：

≤1秒日；

LED显示清晰，不能有明显的残影、乱码；

电源：

DC5V、2A。

1.3：

工艺要求

印刷电路板布局合理、走线清晰整洁；

IC装在插座上，发热元、器件应考虑散热的方法；

在印制板上应留出定位孔及固定支架所占用的位置；

焊点大小适中、呈锥状、美观、结实、光亮、无虚焊；跳线整齐美观；

程序采用C51语言编写，适当注释，具备良好的编程风格；

在PCB版上应用记号笔明显标识作者姓名。

2、系统方案

2.1：

方案一

由中断产生的秒、分、小时、日、月数据，经转换子程序转换成适应LED点阵显示屏显示的数据，并通过单片机的输出功能输入到LED点阵显示屏，再通过显示扫描程序，显示出时钟的走时时间。

用计时程序来完成计时，数时功能，再通过单片机综合控制将数字显示出来。

由此可见，通过AT89C52单片机的控制功能，完全可以实现LED点阵显示电子钟。

2.1.1：

硬件结构：

根据项目的功能和要求，可采用AT89C52单片机作为核心控制器。

LED点钟电子钟系统组成包括：

晶振电路模块、复位电路模块、显示电路模块、显示行驱动电路模块、按键电路模块以及电源模块。

2.1.2：

控制思路：

LED点阵电子钟程序主要功能是屏幕显示时间稳定，精确。

所以按照分块设计的法可以把程序分为主程序、显示程序、计时程序。

主程序主要是用来初始化系统和控制各个子程序之间执行的顺序。

显示程序用来完成字在LED点阵上的显示，时钟的显示是使用5块8×8点阵显示屏。

计时程序用来完成计时，数时功能。

2.2：

方案二

由振荡器产生的稳定的高频时钟脉冲信号，作为数字钟的时钟标准，通过单片机对电路进行控制，输出标准秒脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后就向时计数器进位，小时计数器按照24进制规律计数。

而计数器的输出则分别经译码后，传送到通过LED七段显示器显示出来。

[2]闹钟电路来完成闹钟功能，温度显示电路完成实时温度检测并通过数码管显示出来。

整机电路原理框图如图所示：

3、器件介绍

3.1：

STC89C52

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位IO口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35MHz，6T12T可选。

STC89C52的引脚分布图和实物图如下：

3.2：

LED点阵

LED点阵模块是LED电子显示屏的基本组成单元，以发光二极管为像素，用高亮度发光二极管芯阵组合后，经环氧树脂和塑模封装而成。

常见的LED点阵模块有5×7、5×8、8×8、16×16等，根据像素颜色的数目可分为单色、双基色、三基色等。

像素颜色不同，所显示的文字、图像等内容的颜色也不同。

单色点阵只能显示固定色彩（如红、绿、黄等单色），双基色和三基色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定，如红、绿都亮是可显示黄色。

[3]

本次课程设计采用单红色点阵模块显示字符。

人眼的亮度感觉不会因光源的消失而立即消失，要有一个延迟时间，这就是视觉的惰性。

视觉惰性可以理解为光线对人眼视觉的作用、传输、处理等过程都需要时间，因而使视觉具有一定的低通性。

实验表明，当外界光源突然消失时，人眼的亮度感觉是按指数规律逐渐减小的。

这样当一个光源反复通断，在通断频率较低时，人眼可以发现亮度的变化；而通断频率增高时，视觉就逐渐不能发现相应的亮度变化了。

不致于引起闪烁感觉的最低反复通断频率称为临界闪烁频率。

通过实验证明临界闪烁频率大约为24Hz。

因此采用每秒24幅画面的电影，在人看起来就是连续活动的图象了。

同样的原理，日光灯每秒通断50次，而人看起来却是一直亮的。

由于视觉具有惰性，人们在观察高于临界闪烁频率的反复通断的光线时，所得到的主观亮度感受实际上是客观亮度的平均值。

视觉惰性可以说是LED显示屏得以广泛应用的生理基础。

首先，在LED显示屏中可以利用视觉惰性，改善驱动电路的设计，形成了目前广为采用的扫描驱动方式。

扫描驱动方式的优点在于LED显示屏不必对每个发光灯提供单独的驱动电路，而是若干个发光灯为一组共用一个驱动电路，通过扫描的方法，使各组发光灯依次点燃，只要扫描频率高于临界闪烁频率，人眼看起来各组灯都在发光。

由于LED显示屏所使用的发光灯数量很大，一般在几千只到几十万只的范围，所以节约驱动电路的效益是十分可观的。

[4]

一个8×8的点阵是由64个发光二极管按一个规律组成的如下图所示的发光二极管，行接低电平，列接高电平，发光二极管导通发光。

以简单的8X8点阵为例，它共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则9脚接高电平13脚接低电平，则第