51单片机点阵设计江海东.docx

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51单片机点阵设计江海东

班级：

电信3班

姓名：

江海东

学号：

2220083421

一．实验目的

用TOP-23088DH-U8x8LED点阵块设计制作一个8×16点阵汉字显示器，通过51单片机作为控制系统，由8255的A口为段数据口向两块点阵提供数据，B口提供扫描信息，通过74LS154译码后进行扫描。

同时C口接3个开关，形成控制功能选择。

二．设计要求

1、能显示16×8的汉字，显示“老师”，“大连”等。

2、通过按键控制可以改变显示的汉字，图形和符号。

3、通过按键控制可以实现汉字静态显示“老师”以及左移显示“大连”。

4、可以实现简单的图形的从外向内周期显示以及从内向外周期显示。

5、增加了驱动电路，提高了现实亮度。

6、增加了现实图形：

点阵从内向外周期显示后又相反显示，显示正弦波形（左移），显示正弦波形（右移）。

三．实验元器件

需要器件名称

数量

8051单片机（实验箱集成）

8255（实验箱集成）

TOP-23088DH-U8x8LED

74LS154

74LS245

面包板

导线

若干

开关（实验箱集成）

四.原理分析

（1）TOP-23088DH-U8x8LED点阵电路原理图及其使用说明

有标记的一侧

正面图，脚线分布

说明：

TOP-23088DH-U8x8LED点阵属于共阴极点阵

其中

1至8

控制行

行为阳极

低电平0有效

9至16

控制列

列为阴极

高电平1有效

要点亮某盏小灯时，应先把小灯所位置的行置于低电平。

然后控制列的高电平

编程时按“高位往低位”的顺序编写代码

如果，当你所选购的8x8LED点阵型号是别的型号，而你又没有得到相关电路图时，可以自己用数字万用表去检测。

方法如下：

1．以有标记的那一端在上，建立坐标系。

2．将数字万用表调到测试二极管的那端，如后将红笔固定在某一引脚上，然后将黑笔分别与其他引脚相接。

观察哪一行或者那一列的小灯是否被点亮，然后记下坐标。

如果小灯没亮，则将黑笔与红笔换位，再重复测量。

3．然后重复上述步骤2。

之后整理所得的数据，即可得到该8x8LED点阵的电路图了。

点阵模块图如下：

如上图所示，本实验通过列扫描方式，扫描同时给行线送显示数据。

当扫描到某列，则该列选通，其他列截止，选通瞬间送显示数据，则所对应的二极管亮。

显示的基本原理：

点阵依靠循环点亮每一列（或行），快速循环形成一屏图像，而每一屏快速交替，可进一步形成动画的效果。

（2）同时，74LS245的管脚图如下图

（3）74LS154管脚图如下图：

五．实验方案

（1）方案论证

控制模块

整个系统由8051、74LS154，8255组成，其中，8051，8255，以及开关都集成在实验箱上。

并且集成了时钟等必须器件。

74LS154

是4线转16线译码器，4线端接8255的PB.0-PB.3口接收列扫描信息，16线端低电平有效，控制点阵的16列

74LS245

是对列的驱动，8255的PA.0-PA.7用于将行扫描数据进行高速串-并转换，实验箱内部便可提供较大电流总够控制点阵的8行，这样，点阵的128个点中被选通的就亮。

显示模块

由2块TOP-23088DH-U8x8LED点阵组成

（2）流程图

（3）硬件连接

（4）软件部分

编程思路为：

先对相关变量进行初始化，循环扫描点亮16列LED，一帧图像扫描完毕后，列指针向右移动一位，再扫描下一帧图像。

依此类推，列指针共向右移动16位，这样主观上就感觉向左滚动，移动一个汉字（列指针右移16位）后，字指针指向下一个汉字，这样就能在显示屏上看到汉字滚动。

（5）实验程序

ORG0000H

LJMPSTART

ORG3000H

START:

MOVDPTR,#8003H

MOVA,#81H

MOVX@DPTR,A

MOVR6,#2

MOVR7,#10H

MOVDPTR,#8002H

MOVXA,@DPTR

JNBACC.0,L1

JNBACC.1,L2

JNBACC.2,L3

JNBACC.3,L41

JNBACC.4,L51

L41:

LJMPL4

L51:

LJMPL5

SJMPSTART

L1:

MOVR0,#00H

MOVR1,#00H

LOOP1:

MOVA,R1

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#TAB1

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8000H

MOVX@DPTR,A

LCALLDELAY

INCR0

INCR1

DJNZR7,LOOP1

MOVR7,#10H

LJMPSTART

L2:

MOVR4,#00H

MOVA,R4

MOVR0,A

LOOP2:

MOVR1,#00H

KK2:

MOVA,R1

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#TAB2

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8000H

MOVX@DPTR,A

INCR0

INCR1

LCALLDELAY

DJNZR7,KK2

MOVA,R4

MOVR0,A

MOVR7,#10H

DJNZR6,LOOP2

LCALLDELAY

INCR4

MOVA,R4

MOVR0,A;

MOVR7,#10H

MOVR6,#02H

CJNER4,#16,LOOP2

LJMPSTART

L3:

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

MOVA,R4

MOVR0,A

MOVR1,#00H

LOOP3:

MOVA,R1

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#TAB3

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8000H

MOVX@DPTR,A

LCALLDELAY

INCR0

INCR1

DJNZR7,LOOP3

MOVR7,#10H

MOVA,R4

MOVR0,A

DJNZR6,LOOP3

MOVR6,#2

MOVA,#16

ADDA,R4

MOVR4,A

MOVR0,A

DJNZR5,LOOP3

LJMPSTART

L4:

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

MOVA,R4

MOVR0,A

MOVR1,#00H

LOOP4:

MOVA,R1

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#TAB4

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8000H

MOVX@DPTR,A

LCALLDELAY

INCR0

INCR1

DJNZR7,LOOP4

MOVR7,#10H

MOVA,R4

MOVR0,A

DJNZR6,LOOP4

MOVR6,#2

MOVA,#16

ADDA,R4

MOVR4,A

MOVR0,A

DJNZR5,LOOP4

L6:

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

MOVA,R4

MOVR0,A

MOVR1,#00H

LOOP6:

MOVA,R1

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#TAB6

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8000H

MOVX@DPTR,A

LCALLDELAY

INCR0

INCR1

DJNZR7,LOOP6

MOVR7,#10H

MOVA,R4

MOVR0,A

DJNZR6,LOOP6

MOVR6,#2

MOVA,#16

ADDA,R4

MOVR4,A

MOVR0,A

DJNZR5,LOOP6

LJMPSTART

L5:

MOVR4,#00H

MOVA,R4

MOVR0,A

LOOP5:

MOVR1,#00H

KK5:

MOVA,R1

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#TAB5

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8000H

MOVX@DPTR,A

INCR0

INCR1

LCALLDELAY

DJNZR7,KK5

MOVA,R4

MOVR0,A

MOVR7,#10H

DJNZR6,LOOP5

LCALLDELAY

INCR4

MOVA,R4

MOVR0,A;

MOVR7,#10H

MOVR6,#02H

CJNER4,#16,LOOP5

LJMPSTART

DELAY:

MOVR2,#0FH

PP:

MOVR3,#0FH

DJNZR3,$

DJNZR2,PP

RET

TAB1:

DB88H,4AH,2AH,0FFH,0CAH,0AEH,88H,0C0H,18H,0FFH,00H,3CH,05H,0FFH,05H,3CH

TAB2:

DB44H,24H,14H,0FH,14H,24H,44H,00H,8BH,0F6H,0AAH,0AEH,0ABH,0FEH,0AAH,0AAH

TAB3:

DB0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

DB00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

DB00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

DB00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH

TAB4:

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

DB00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H

DB00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H,00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H

DB00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H,00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H

DB0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH,0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH

TAB6:

DB0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH,0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH

DB00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H,00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H

DB00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H,00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H

DB00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

TAB5:

DB01H,02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H,80H,40H,20H,10H,08H,04H,02H,01H

END

六.实际制作与调试

（1）实际制作

使用keil先对软件程序进行编译测试并进行proteus仿真，调试成功后开始硬件部分。

再编一段小程序用来测试硬件，发现LED有显示，即可向下进行，在这个环节上，所编程序应将字型表先全设为0FFH，因为只有让LED全点亮才能测试出所有线路，LED，8051和8255能否正常工作、点阵的极性及是否有坏点。

在制作过程中，由于LED管脚并不是与每一行每一列一一对应的，所以上网站找到了关于该点阵的资料。

之后在用仪器测试74LS154，74LS245是否正常，然后按照之前设计好的线路连接硬件线路，电路连接需要仔细。

（2）调试过程

先通过韦弗的软件将程序下载到实验箱中，初始为黑屏，因为没有按键被按下。

之后通过按键进行控制，看显示是否正确，若点阵全都不亮，则首先要仔细检查程序，很可能是程序出了问题，因为之前已经对硬件进行测试了，若确定程序没有问题，则很可能是连线出现了断线，或者是连线连错了，点阵实验的线较多，所以需要在实验之前对每根线路进行检测，检测的方法是使用万用表检测是否出现短路现象。

由于线较多，所以很容易接连错了，也有可能是前面对LED的能否正常工作没有测试到位导致部分电路问题被遗漏。

若测试时就只有几个点不亮，这时就能确定点阵极性及那些点是坏点。

（3）实物图

七．实验总结

1.实验过程中的问题与分析：

（1）这次实验管教连线比较多，而且比较密集，一定要细心。

（2）点阵的每个管脚行与列要先通过测试后才能确定，或者是在网上寻找资料确定管脚，由于管脚并不是按顺序的，所以不能随便连接

（3）最好事先写一个测试程序，加一个延时判断一下。

（4）程序关键之处在于串口发送列数据的延时控制，否则很难观测到扫描图像。

同时，行数据的延时控制也很重要，这决定整个画面是否闪烁。

（5）为了控制汉字滚动速度，有时需对一帧图像扫描数次后才将列指针移位。

（6）为了是提高显示图形的亮度，加了一块74LS245芯片对行进行驱动。

（7）连接好硬件后，通过对各元件的测试，加深了对实验原理以及各元件的工作原理的理解。

（8）通过对实验程序的修改增加显示图形的变化，进一步加深了对试验程序的理解。

2．实验心得：

通过本次单片机课设，更加加深了对单片机硬件系统和8X8点阵、74LS245和74LS154等元件工作原理的理解；同时通过设计过程中的查询资料，初步掌握了keiluvision3和proteu以及8X8字模提取等软件的应用，进一步熟练掌握了伟福单片机仿真软件的应用；同时实际接触了各个功能芯片以及点阵实物，对各元器件有了比较形象的认识，了解了点阵的每个管脚的查询方法；同时学会了实现点阵静态显示、循环移动显示、周期显示以及各种变化图形的程序设计思路；此外，通过实验过程中出现的问题和解决问题的过程，提高了分析问题，了解问题本质，进而解决问题的能力。

总而言之，通过本次单片机课设，收获很大。

8．参考资料

[1]陈堂敏.刘焕平主编.单片机原理与应用.北京:

北京理工大学出版社,2007.

[2]沈美明.温动蝉编著.IBM-PC汇编语言程序设计.北京:

清华大学出版社,1994.

[3]张仰森等编.微型计算机常用软硬件技术速查手册.北京:

北京希望电脑公司,1994.

[4]江修汗等编.计算机控制原理与应用.西安:

西安电子科技大学出版社,1999.

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