单片机课程设计报告LED点阵显示.docx

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单片机课程设计报告LED点阵显示

电气工程学院

微机原理课程设计

设计题目：

　LED点阵显示

学　　号：

姓名：

同组人：

指导教师：

设计时间：

2014年3月20日~27日

设计地点：

电气学院实验中心

微机原理课程设计成绩评定表

姓名

学号

课程设计题目：

LED点阵显示

课程设计答辩或提问记录：

成绩评定依据：

课程设计预习报告及方案设计情况（20％）：

课程设计考勤情况（5％）：

电路焊接情况（15%）

课程设计调试情况（40％）：

课程设计总结报告与答辩情况（20％）：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日

微机原理课程设计任务书

学生：

指导教师：

一、课程设计题目：

LED点阵显示

二、课程设计要求

1.根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方确、步骤完整；

2.查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；

3.完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；

4.进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；

5.撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。

三、进度安排

1．时间安排

序号

容

学时安排（天）

1

方案论证和系统设计

1

2

完成电路仿真，写预习报告

1

3

电路调试

3

4

写设计总结报告与答辩

2

合计

7

设计调试地点：

电气楼410

2．执行要求

微机原理与接口技术课程成绩80分以上的同学可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。

，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。

第一章系统方案设计……………………………………………5

第二章仿真………………………………………………………7

第三章调试………………………………………………………11

第四章结论………………………………………………………13

第五章心得体会与建议…………………………………………13

参考文献……………………………………………………………14

附录：

元件清单……………………………………………………15

第一章系统方案设计

一、题目要求

本次课设的题目要：

应用51控制器加驱动（74LS245、UA2003或者74LS573）,控制8×8的led点阵显示模块显示数字与文字,显示的容分为稳定显示和动画显示两种。

显示的具体容为：

稳定显示部分为汉字“上”,动画显示为汉字“交大”。

二、LED点阵原理

8×8点阵屏的部电路原理图如下图所示，点阵有共阴和共阳两个类型，本次课程设计中实验室提供的是共阳极的点阵，下图给出了其部电路原理及相应的管脚图。

LED点阵的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。

对于共阳型的点阵来说，当某一点所在的行对应高电平“1”并且其所在的列对应低电平“0”的时候，这一点就会被点亮。

将每一行的显示时间进行一定的延时,由于人的视觉暂留现象，就会感觉到8行LED是在同时显示的。

若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。

三、单片机控制点阵的原理

利用51单片机来控制LED显示汉字，即考虑采用P0口和P2口分别输出行和列的控制信号，经过驱动电路来驱动二极管发光，从而显示不同字形。

同计算机一样，单片机控制点阵显示中的数据也是以“0”和“1”代码来表示的。

一般地，根据编码的不同，最终会显示出不同的字符。

对于8×8点阵来说，一个汉字需要64个点显示，一个字节对应8个点，所以一个汉字需要8个字节来存储。

不同的汉字对应着不同的代码，将这些代码放入单片机存储器中，通过逻辑控制，最终可将代码读出到硬件驱动电路上，显示出不同的汉字。

下面是本次课程设计要显示的“上”字和“交大”的字模代码。

DB01H,11H,11H,11H,0FFH,01H,01H,01H;上

DB0AFH,69H,28H,2CH,0EAH,29H,28H,28H;北

DB0B9H,05AH,18H,3CH,24H,3CH,0FFH,18H;京

DB0C3H,24H,18H,099H,66H,24H,0FFH,18H;交

DB81H,42H,24H,18H,18H,0FFH,18H,18H;大

系统方案设计框图

四、程序编写

通过汇编语言编程对单片机的控制口进行控制操作，整个程序的详细流程大致如下：

（1）PO，P2端口分别清零。

为了避免其它的数据影响端口，首先对屏幕进行清屏；

（2）输入延时时间，确保每一个字符都能够显示完毕；

（3）选中点阵的第一列进行扫描；

（4）列选址信号选通，行数据开始输送Table中的数据给P0、P2端口；

（5）读取下一列；

（6）判断是否显示完一个汉字，若是，则继续下一个汉字；否则，继续读取；

（7）当显示完一个汉字后，调用延时，字能够持续显示所设置的时间；

（8）判断是否已显示完4个汉字，若是，则跳出；否则，继续下一个汉字的读取。

第二章仿真

根据系统设计方案，利用Proteus软件进行电路仿真，电路图如下：

源程序如下：

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:

MOV40H,#01H

MOV60H,#01H

START:

MOV30H,#00H

MOVDPTR,#TAB2;查表地址

MOVR1,#01H

MOVR4,#32;最后一个字码偏移量

DISPLAY1:

MOVR5,#5

MOVR3,#8;八列

DISPLAY2:

MOVR2,#00H

DISPLAY3:

MOVP2,#00H;清屏

MOVA,R2

MOVCA,A+DPTR;查表

CPLA

MOVP0,A

INCR2;显示缓冲区地址加1

MOVA,R1

MOVP2,A;第一行送“1”，亮

LCALLDELAY

LCALLDELAY

LCALLDELAY

LCALLDELAY

LCALLDELAY;延时

RLA

MOVR1,A;左移行

DJNZR3,DISPLAY3;判断第一个字是否显示完

MOVR3,#8

DJNZR5,DISPLAY2

INCDPL

MOVA,#0FFH

MOVP2,A

MOVA,P1

JNBACC.0,SHANG;如果按键按下则跳转显示静态‘上’字

DJNZR4,DISPLAY1

LJMPSTART;如果没有按键按下且“交大”都显示完成

DELAY:

MOVR6,#0FFH

MOVR7,#0FFH

DJNZR7,$

DJNZR6,$

RET;延时子程序

SHANG:

MOV30H,#00H

MOVDPTR,#TAB1

MOVR1,#0FEH;列控制码

MOVR3,#8;8列

MOVR4,#100

MOVR5,#5

SHANG1:

MOVR3,#8

MOVR2,30H

SHANG2:

MOVP0,#0FFH;清屏

MOVA,R2

MOVCA,A+DPTR;取当前列的显示字的一个字节

MOVP2,A

INCR2

MOVA,R1

MOVP0,A;列控制码

LCALLDELAY

LCALLDELAY

LCALLDELAY

LCALLDELAY

RLA;列控制码左移，显示下一列

MOVR1,A

DJNZR3,SHANG2;判断是否扫描完8列

MOVA,P2

CJNEA,#0FFH,SHANG3

LJMPSHANG4

SHANG3:

LJMPSHANG1

SHANG4:

LJMPMAIN

TAB1:

DB01H,11H,11H,11H,0FFH,01H,01H,01H;上

TAB2:

DB0AFH,69H,28H,2CH,0EAH,29H,28H,28H;北

DB0B9H,05AH,18H,3CH,24H,3CH,0FFH,18H;京

DB0C3H,24H,18H,099H,66H,24H,0FFH,18H;交

DB81H,42H,24H,18H,18H,0FFH,18H,18H;大

DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H;滚动最后的空屏段

END

第三章调试

从实验室领取到了电路板和各种所需器件后，便开始了实物的焊接。

首先按照老师的建议，对点阵进行测试，经测试二极管均能点亮，并且得知其管脚排列顺序如下：

实际点阵的管脚图

按照仿真电路图和点阵管脚图在电路板上进行布线焊接，完成实物如下：

正面图：

背面图：

经检查，排除了漏焊和虚焊的点之后，焊接全部完成。

接下来就是烧程序，经过再次确认仿真源程序无误后，把程序烧进了STC89C52中，插入电路板上的芯片座中，接通电源，观察结果。

第一次的结果是功能基本实现，但滚动的“交大”四个字是反的，镜像对称的字，经过分析思考，我们改变了读取字模的方向，重新编写了字形表，经过三次改变之后终于得到了正确方向的字。

前面方案设计中的就是最终正确的字形码。

最后功能都基本成功实现，但动态显示“交大”的时候字的亮度不够，并且亮度不同，比如“大”字的一横就比较暗，而其他部分比较亮，经过分析思考，得出以下几点：

（1）二极管的保护电阻采用的是330Ω，相对较大，限制了电流，使二极管的亮度较低；

（2）不是程序延时的问题，经过几次试验，改变延时会改变字的滚动速度，并且程序中设计的每个点延时时间长度相同，而实际问题是不同点的亮度不同；

（3）考虑是驱动的问题，因为电路中我们只在PO口接了排阻和74ls245驱动，而P2口并没有驱动，而是直接连接点阵管脚，而出现的问题也恰好是行较亮而列较暗。

综合以上分析，我们在P2口加上了排阻，观察到列的亮度整体有所提高，由于最初布线没有考虑在P2口加74ls245驱动，所以最终没能有空间给74ls245。

以下是我们改进后的系统结构框图：

第四章结论

本次课设我们利用STC89C52单片机芯片，设计了电路来通过P0口和P2口输出控制信号从而控制8×8LED点阵显示静态“上”字和滚动显示“交大”四个字，主程序滚动显示，当有按键按下时，跳转子程序显示静态的“上”字，功能基本成功实现，静态“上”字显示稳定清晰明显，但滚动显示的亮度不够，并且各点亮度有所差别，最终分析原因为列控制口未加排阻和74ls245驱动，经处理效果有所改善。

改进后的系统结构框图

第五章心得体会与建议

经过一个星期的单片机课程设计，我有了很大的收获。

首先，也是最大的收获，就是让我加深了对单片机的掌握和理解与应用。

修了单片机这门课，学习了理论知识，尽管也做了实验，但也仅仅是在实验箱上进行的。

如果没有这次课设，我不会知道什么叫点阵，什么叫烧芯片，怎么烧芯片，也不会知道单片机到底是怎样控制点阵，怎样应用在生活中的。

所以说这次课设真的让我收获很大。

并且我十分喜欢焊电路板，觉得通过自己的手把各种器件焊在板子上，思考怎样能最完美的布线，就像小朋友玩积木一样，最终拼出一件整齐干净美观的作品，看着就高兴，然而没有功能的板子就像不会眨眼睛的布娃娃，当我为她编入程序通上电源，她才有了灵魂，看到字形闪动的那一刻真是太有成就感了！

最后验收的时候我真的不舍得把她交给老师！

同时我又一次感受到了合作与交流的重要性，一个人思考可能要花上一星期的事，两个人一起讨论就快得多了。

我和我的同组人亮同学一起努力，从设计电路到仿真编程，再到焊板子，都合作的很愉快，尤其是在焊板子的时候我们配合的十分默契，轮流操作，有时候元件放不稳不好焊，就两人齐上阵，一个人用镊子扶住管脚，另一个人来焊接。

就这样最后可以说是成功完成了这次课程设计。

另外，我要感各位同学无私资助我焊锡。

最后十分感老师的指导和点拨，让我懂得了科研要善于思考，追求严谨，认真解决问题，才会有更多的收获，老师！

O（∩_∩）O

参考文献

［1］胡汉才，单片机原理及其接口技术（第3版），清华大学

［2］王浩然，会斌，LED点阵屏显示单元的设计与驱动控制，电子器件，2010

［3］周诗虎，单片机控制LED点阵显示屏，科技信息，2008

［4］富强，朱利强，基于单片机的LED点阵动态显示系统，工业控制计算机，2013，26

［5］延宁，立军，志勇，基于proteus的单片机汉字点阵显示电路设计，液晶与显示，2009

［6］胡建波，微机原理与接口技术实验——基于proteus仿真，机械工业，2011

附录：

元器件清单

STC89C52————1个（配40脚芯片座1个）

74LS245————1个（配20脚芯片座1个）

8×8点阵————1个（20脚芯片座一个）

12.0MHz晶振————1个

电容15p————2个

电容472（4.7uF）————1个

电解电容100uF————1个

电阻330Ω（最终分析知应改为100Ω较好）————8个

按键——————2个

排阻——————2个

导线——————若干