单片机报告.docx
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单片机报告
重庆三峡学院应用技术学院
单片机课程设计报告
题目：
8×8LED点阵显示器的设计
专业：
电子信息工程（仪器仪表）
姓名：
马英尚
年级：
2006级
学号：
200515190101
指导教师：
谢辉
完成课程设计时间：
2008年12月24日
目录
摘要……………………………………………………………………….1
一、引言……………………………………………………………………………….1
二、课程设计要求…………………………………………………………………….1
三、设计方案…………………………………………………………………………1
四、设计内容………………………………………………………………………….1
五、硬件系统设计…………………………………………………………………….1
5、1主要芯片选择..........................................................................................................................1
5、11单片机选择...……………………………………………………………………………1
5、12、74LS138芯片介绍……………………………………………………………………..4
5、13、8×8点阵LED字符显示器介绍……………………………………………………..4
5、2晶振及复位电路介绍………………………………………………………………………5
5、3硬件原理图说明……………………………………………………………………………5
5、4硬件电路设计原理图………………………………………………………………………6
六、软件系统设计……………………………………………………………………6
6、1程序设计思想……………………………………………………………………………….6
6、2程序流程图…………………………………………………………………………………6
6、3程序清单...…………………………………………………………………………………..7
七、不足和改进之处……………………………………………………………………………………….14
八、结束语………………………………………………………………...................15
九、致谢……………………………………………………………….......................15
十、参考文献…………………………………………………………………………16
附录1：
元件清单……………………………………………………………………16
附录2：
硬件实物图…………………………………………………...……………16
8×8LED点阵显示器的设计
摘要：
设计了一个基于单片机为核心的LED点阵显示实验。
可以显示“XX”两个字，字是右进左出滚动显示。
也可以将字改为从左到右，上进下出等等。
如将此设计加上大功率驱动，即可广泛应用到户外广告牌等。
因此本设计具有一定的理论和实际应用价值，也为同类设计提供了一定的参考价值
关键词：
单片机；LED点阵；驱动扫描
一、引言
点阵LED已经有近三十年的历史，广泛应用于指示灯、屏幕显示等。
由于LED具有使用寿命长、能经受较强的冲击和震动、可靠性高、工作电流小、可与数字电路兼容等优点，一直受到研究开发人员的重视。
近年来出现的高亮度、超高亮度的LED，生产成本降低，使用LED屏幕电子显示屏在国内外已被普遍采用。
目前，LED屏幕较为广泛的应用是在字符显示方面，如火车站的列车时刻表、票价情况显示以及证券银行业的汇率、利率等的显示。
而在图形图像显示方面则应用较少。
所以作为电子信息类的学生，学好点阵控制对于自己的前途以及社会的进步都是有裨益的。
二、课程设计要求
设计两个8×8点阵LED字符显示器，使其能显示指定的文字、字母或数字。
采用AT89C51片机作控制器，6MHZ晶振。
其中：
P0作为字符数据输出口，P2为字符数据输出口，RXD，TXD串行输出口。
第31脚（EA）接高电平，P1.0～P1.1口分别接开关K1、K2，改变电阻（4.7K）的大小可改变显示字符的亮度，用74L164作为串入并出驱动。
三、设计方案
由本次设计的要求可知，要求设计一个8×8点阵LED字符显示器，我们选用的单片机芯片是AT89C51，A89C51一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，它的性价比高，足以满足本次课程设计要求。
由于要显示字符数据，我们可采用点矩阵LED显示，即构成显示器的所有LED都依矩阵式排列。
另外，点矩阵显示器的种类可分为单色、双色、三色。
依LED的极性排列方式，又可分为共阴极与共阳极两种类型，因此本次课程设计我们采用两个单色共阳极8×8点矩阵LED。
因为采用串行口输出信号，我们选用74L164。
四、设计内容
以单片机为核心设计2个8×8的LED点阵显示器。
根据设计要求，采用AT89C51为核心部分，使用6MHZ的晶振和按键与上电复位电路进行控制，通过2个74LS164译码器分别控制2个8×8LED点阵，用编程器写入芯片，完成8×8的LED点阵显示器的制作。
另外，为了电路的正常运行，需加上拉电阻来降低电压，实现门电路电平的匹配。
五、硬件系统设：
5、1主要芯片选择
5、11单片机选择
当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。
常用的单片机有很多种。
如：
Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond（华邦）W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列系列、Microchip公司的PIC系列、Atmel的AT90S系列、台湾义隆的EM-78系列等。
根据我院单片机实验仪情况，本系统最终选用了ATMEL公司的AT89C51单片机。
该芯片与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，可在线系统编程，价格相对便宜，使用非常方便。
AT89C51单片机简介：
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
1、主要特性：
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：
1000写/擦循环
·数据保留时间：
10年
·全静态工作：
0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2、管脚说明：
图1AT89C51
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
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。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
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．振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
4．芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
5、12、74LS164芯片介绍：
74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器。
并带有清除端。
其中;Q0—Q7并行输出端。
A,B串行输入端。
MR清除端，为0时，输出清零。
CP时钟输入端。
图6.74LS164功能图
5、13、8×8点阵LED字符显示器介绍：
8×8点阵LED工作原理说明：
8×8点阵共需要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，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，如图3所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：
一根竖柱：
对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。
一根横柱：
对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。
图38×8点阵LED字符显示器说明
5、2晶振及复位电路介绍
复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。
其基本功能是：
系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图4晶阵及复位电路
5、3硬件原理图说明
本字符显示器采用AT89C51单片机作控制器，6MHZ晶振，按键与上电同时有效的复位电路，调节电路匹配的上拉电阻，2个8×8点阵共阳LED显示器组合显示8×16点阵。
其中，AT89C51的P0口作为字符数据行输出口，P2口为数据列输出口，RXD，TXD串行输出口。
第31脚（EA）接高电平，P1.0～P1.1口分别接开关K1、K2，改变电阻（4.7K）的大小可改变显示字符的亮度，用74L164作为串入并出驱动。
5、4硬件电路设计原理图
图5硬件电路原理图
六、软件系统设计
6、1程序设计思想
程序设计可用汇编语言、C语言等多种语言进行编程。
本次设计中，我们选用汇编语言进行编程。
根据设计要求实现基本显示功能。
先对程序进行端口说明等初始化并列出需要显示字符的代码，再依次进行键扫描，调用子程序模块，完成其显示功能，循环到有硬件中断为止，返回程序。
6、2程序流程图
6、3程序清单
ORG00H
start:
MOVR3,#128；初始化
MOVR0,#0
;---------------------------------------------------------
start1:
MOVR7,#50
loop:
MOVDPTR,#DATA1;指向点阵代码首址
MOVR2,#7FH;列初始值为01111111b
SETBC
DISP:
MOVSBUF,R2
JNBTI,$;判断是否传送完毕
MOVA,R0;R0增加8
xunh：
MOVR7，#8
DJNZR7,xunh
MOVA,R7
MOVR0，A
MOVCA,@A+DPTR;取一列点阵代码
MOVP2,A
ACALLDELAY
;----------------------------------------------------------
DISP1:
MOVSBUF,R2
JNBTI,$
MOVA,R0
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A;延时
INCDPTR
INCR6;指向下一列代码
MOVA,R2；R2向右移动一位
RRCA
MOVR2,A
JCDISP;8列未完,转
DJNZR7,loop
MOVA,R0
ADDA,#1
MOVR0,A
DJNZR3,start1
AJMPstart
;---------------------------------------------------------------
DELAY:
MOVR1,#0;延时子程序
DELY0:
DJNZR1,DELY0
RET
;---------------------------------------------------------------
DATA1:
DB00H7EH81H81H81H81H7EH00H;0
DB00H00H0FFH91H91H91H0F0H00H;6
DB3EH2AH2AH0FFH0AAH0AAH0BEH40H;电
DB08H09H89H0F9H0DH0BH08H08H;子
DB00H60H90H90H0FFH00H00H00H;d
DB00H3CH4AH4AH4AH2CH00H00H;e
DB00H00H66H49H49H3AH00H00H;s
DB00H00H00H0FAH00H00H00H00H;i
DB00H00H4EH91H91H91H0FEH00H;g
DB00H7CH02H02H02H7CH00H00H;n
END
七、不足和改进之处
通过理论与实践对比，发现实践中存在许多问题，比如说：
亮度不够，考虑过加上拉电阻及加驱动等。
经过实际操作，发现加上拉电阻可以使亮度提高最简单。
再就是焊接也是一个难题，稍微不细心就会导致虚焊、接错。
也是经过多次检查终于完成了实验。
八、结束语
两周的单片机实训结束了，回想这两周的实训，我感慨万千。
从刚开始的迷茫到现在成绩。
我感到很欣慰.
通过这次实训，我对单片机的认识更加深入，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
九、致谢
在本次实训中，得到老师和同学的帮助，尤其是谢辉老师，在此表示感谢。
十、参考文献
1、《片机应用技术》。
张晔、王玉民主编，倪志莲副主编。
高等教育出版社，2006
2、《51系列单片机设计实例》。
楼然苗、李光飞编著。
北京航空航天大学出版社，2003
附录1：
元件清单
编号
名称
型号
数量
单位
1
晶振
6MHZ
1
个
2
电阻
200
29
个
3
电阻
1K
1
个
4
电位器
5.1K
1
个
5
芯片
74LS164
3
片
7
芯片
74LS373
1
片
8
芯片
AT89C51
1
片
10
LED数码管
3
个
11
瓷片电容
30PF
2
个
12
电解电容
220Uf/50V
1
个
14
管脚座
20脚
1
个
15
管脚座
28脚
1
个
16
管脚座
40脚
2
个
17
导线
各色
3
米
18
万能板
15cmx20cm
1
个
19
焊锡
1
米
20
发光二极管
1
个
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