基于单片机LED点阵显示电子时钟设计毕业设计.docx

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基于单片机LED点阵显示电子时钟设计毕业设计

《单片机原理及应用》

课程设计报告

题目：

基于单片机LED点阵显示电子时钟设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

《单片机原理及应用》任务书

课题名称

基于单片机LED点阵显示电子时钟设计

指导教师

陶沙

执行时间

2015~2016学年第一学期第13周

学生姓名

学号

承担任务

评分

论文撰写及调试仿真

硬件电路绘制及程序编写

Keil与ISIS.的联调

仿真实验结果的验证

系统方案设计

查询文献与答辩

硬件模块电路分析

主要程序分析

设计

要求

1、设计一个LED点阵显示电子时钟电路

2、时钟显示的初始时间为12：

00。

3、时钟和分钟可以通过相应的按键以步进值为1进行变化。

摘要

LED显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设的标志,LED显示屏随着社会经济的不断进步，以及LED制造技术的完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广；LED显示屏经多年的开发、研制、生产，其技术目前已经成熟。

现在各种广告牌不再是白底黑字了，也不再是单一的非电产品，而是用上了丰富多彩的LED电子产品，为城市增添了一道靓丽的风景。

本次课程设计是基于AT89C52单片机的LED点阵电子显示器的设计，采用

的并行方式的显示方案来实现。

该电子时钟由AT89C51，74LS373数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时。

用keil软件生成.hex文件，用Proteus的ISIS软件实现了单片机LED点阵电子时钟系统的设计与仿真。

关键词：

单片机;LED点阵;电子显示器

第1章方案选择与论证

1.1设计任务与要求

（1）采用LED灯进行显示

（2）可以根据按键来对时间进行调整

（3）初始时间为12：

00.

1.2总体设计方案

1.2.1硬件部分的设计

这次硬件电路部分用PROTEUS软件，该软件主要用来进行元器件的绘制和原理图的绘制，PROTEUS软件对绘制好的原理图进行仿真和调试。

根据课程设计任务书的要求，经过思考和筛选，选择并行方式显示，I/O口通过锁存芯片来扩展，以此来控制LED点阵40个列线，双缓冲寄存器由5片锁存器74LS373来组成，可以驱动LED点阵8组列线，并用3/8译码器74LS138对LED点阵的8行进行扫描。

在送每一行的数据到LED点阵时，先把数据分别送到5个74LS373，然后再把数据一起输出到LED点阵列中，送出去的时间数据由AT89C51来控制。

电子钟由显示电路、行驱动电路、列驱动电路、中央控制器AT89C52、按键电路和复位电路组成。

图1.2.1系统框图

a） 显示模块的选择 

显示模块采用8*8的点阵LED数码管，这种模块由64个发光LED芯片以8*8的形式构成一个正方形模块，然后用两列12针引脚将内部电路接口引出，供驱动电路使用。

这种结构是市面上最通用，也是现在应用最为广泛采用的形式。

b） 时钟信号的选择 

秒信号由单片机提供，使用程序由时、分、秒计数。

采用这种方案的优点在于，它可以有效减少电路的复杂程度，减少多余芯片的使用，节约成本。

并可以减少时间误差，以达到设计要求。

 c） 总体设计方案 

根据以上方案所述本次毕业设计采取的总体方案如下：

用锁存芯片来扩展I/O口，控制LED点阵40个列线；5片锁存器74LS373组成双缓冲寄存器，驱动LED点阵8组列线；采用8*8的点阵LED数码管组成显示模块，显示出运行调试结果；主控系统由AT89C51组成，通过它的串行输出动态扫描来实现时和分的显示。

1.2.2软件部分设计

将需要实现的功能用Keil 软件写好程序，并对写入单片机的代码进行编译和调试。

第2章硬件电路的设计

2.1晶振电路设计

晶振电路部分由两个值为30uf的电容C1、C2和一个6MHz的晶振X1串联组成。

由它产生的振荡信号可以保证精度高而且稳定并且频率稳定在6MHz，次方波信号提供给单片机作为一个时钟信号，当定时器需要定时的时候使用。

图2-1晶振电路部分

2.2复位电路设计

复位电路由一个数值为10uf的电容和一个按键串联组成，电路中的复位设定为上电与按键均有效的模式，当电路上电时，RST引脚获得一个高电频，随着C3电容不断的在运行过程中充电，所以导致RST引脚的高电频不断地下降。

因为RST引脚上的高电频只能维持两个机器周期的时间，所以单片机就可以通过这个复位电路进行复位操作。

在电路运行期间，当按下按键开关的瞬间，RST上的电频立即变为高电频，以此来实现电路复位

图2-2复位电路部分

2.3时分调节电路设计

由AT89C51的P3.2端口接入按键S1，P3.3端口接入按键S2，再将二者并联，分别接入74LS138的E2和E3端口，以此来实现按键调节时分的设计。

当电路运行时，LED显示器初始值为12:

00。

每按一次S1按键，分针数字就会加1，当分针数字满60再次按下按键S1，就会回归为0；每按下按键S2时，时针数字就会依次加1，当时针为12时再次按下按键S2，时针为就会显示为0。

图2-3时分电路部分

2.4驱动电路设计

驱动部分采用5个74LS373并行的方式，该芯片是常用的三态门8D锁存器。

只有当同时满足以下两个条件时，D端的数据才会被锁存到锁存器的输出端，即有正脉冲输入到门控端G，有效的高电频输出控制OE。

其它情况下，当G为低电频，输出Q保持不变；当OE为低电频，输出Q为高阻态。

图2-4驱动电路部分

2.5总原理图

图2-5总原理图

第3章系统软件设计

3.1软件流程图

设计中，计时采用定时器T0中断完成，其余状态循环调用显示子程序，当端口开关按下时，转入相应功能程序。

 当计时中断开始时，LED显示器开始接受信号，接受到一个信号时秒数增加1，当秒数累计加到60时，则分数为主动进1，分数位累计加到60时，时数位主动增加1。

秒针、分针、时针只要有一位未接受到信号，那么系统就会自动结束。

其程序执行流程见下图

N

Y

N

Y

N

Y

图3-1程序执行流程图

3.2主要软件程序内容

3.2.1定时器工作程序

MOVSP,#60H

MOVTMOD,#01H

MOVTL0,#0e0H

MOVTH0,#0b1H

MOVIE,#87H

MOV30H,#01H;//时十位

MOV31H,#02H;//时个位

MOV32H,#0AH;//光标点位

MOV33H,#00H;//分十位

MOV34H,#00H;//分个位

MOV35H,#00H;//秒十位

MOV36H,#00H;//秒个位

SETBIT0//IT0变成1（IT0为外部中断0，1为下降沿触发，是按键功能）

SETBIT1//同理

SETBPT0

SETBTR0//TR0为定时器开关，开定时器0

3.2.2数字显示程序

LOOP00:

MOVA,3BH

MOVDPTR,#TABE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,R4

MOVP0,A

MOVP1,#0FEH

INC3BH

INCR4

LCALLDELAY

DJNZR5,LOOP00

MOVA,31H;显示要显档的数字

MOVB,#08H

MULAB

MOV3BH,A

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

LOOP11:

MOVA,3BH

MOVDPTR,#TABE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,R4

MOVP0,A

MOVP1,#0FDH

INC3BH

INCR4

LCALLDELAY

DJNZR5,LOOP11

MOVA,32H;显示要显档的数字

MOVB,#08H

MULAB

MOV3BH,A

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

LOOP22:

MOVA,3BH

MOVDPTR,#TABE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,R4

MOVP0,A

MOVP1,#0FBH

INC3BH

INCR4

LCALLDELAY

DJNZR5,LOOP22

MOVA,33H;显示要显档的数字

MOVB,#08H

MULAB

MOV3BH,A

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

LOOP33:

MOVA,3BH

MOVDPTR,#TABE，

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,R4

MOVP0,A

MOVP1,#0F7H

INC3BH

INCR4

LCALLDELAY

DJNZR5,LOOP33

MOVA,34H;显示要显档的数字

MOVB,#08H

MULAB

MOV3BH,A

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

LOOP44:

MOVA,3BH

MOVDPTR,#TABE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,R4

MOVP0,A

MOVP1,#0EFH

INC3BH

INCR4

LCALLDELAY

DJNZR5,LOOP44

POPPSW

POPACC

RET

第4章系统调试与仿真

Keil是德国KeilSoftware公司出品的单片机集成开发软件，该软件支持51单片机的所有变种（目前共有400多种型号）。

Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理及一个功能强大的仿真调试在内的完整开发方案，并通过一个集成开发环境（μVision2）将这些部分组合在一起。

Keil单片机集成开发软件可以运行在Windows98/NT/2000及XP等操作系统下。

4.1开发过程

a）建立项目

图4-1（a-1）建立新项目

图4-1（a-2）保存新项目

图4-1（a-3）选择CPU

b）新建文件,将文件保存并改成abc.c文件，再将程序输入到文件中并进行编译。

图4-1（b-1）创建程序文件

图4-1（b-2）保存程序文件

c）生成hex文件并进行编译

图4-1（c）生成hex文件

4.2下载、调试

a）打开Proteus，双击单片机并将hex文件加进去，点击“OK”即可。

图4-2（a）

b）按下仿真键，即出现如下图初始仿真结果。

初始时间显示为12：

00，所有元器件未报错，结果正确。

图4-2（b）初始仿真结果图

c）电路仿真过程中，按下按键S1时LED显示器的分钟显示将以步进为1进行进位变化。

当按下按键S2时LED显示器的时钟显示也以步进为1进行进位变化，调试结果如下图所示：

LED分别显示为12:

03和13：

02，说明元器件连接正确，程序编写没有出现错误。

图4-2（c）分钟部分仿真结果图

图4-2（c）时钟部分仿真结果图

总结    

经过一个星期的奋战我们的课程设计终于完成了。

在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这本学期来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。

 在课程设计中我们设计了基于AT89C52单片机的LED点阵电子钟，采用的并行方式的显示方案来实现。

该电子时钟由AT89C52，74LS373数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时。

单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。

电子显示器就是利用单片机的上述优点，采用目前市场上性能价格比较高的AT89C52单片机设计而成的最小系统。

它在实际生活中具有广泛的应用。

 电子钟由显示电路，行驱动电路，列驱动电路，中央控制器，按键电路和复位电路组成。

 在这次课设中，LED点阵作为电子时钟的显示屏，最大的优点在于其显示内容的多样性，为用户提供了灵活的人机交互界面。

同时由于在这里采用带晶振的单片机，使得电子时钟不仅走准确，而且可以利用单片机的高度灵活性，为电子时钟扩充许多显来诸如定时自动报警、按时自动打铃、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动等。

课程设计前前后后一共进行了一个星期，这一周的时间里，从电路的绘制到调试仿真，再到到论文的完成，遇到了许多的挫折和失败。

在遇到困难时我不断寻找出路解决难题，在老师和同学的帮助下最终完成了这篇课程设计。

我深深地认识到在书本上学知识是完全不够的，只有将理论与实际相结合，将知识运用到现实中，才能发挥最大力量。

在今后的工作中将面临更大的挑战，通过这次的毕设我懂得了只要将知识转化为力量，一切难题都可以迎刃而解。

参考文献

[1]皮大能，党楠，齐家敏.单片机原理及应用.西北工业大学出版社,2015.1

[2]周景润.PROTEUS入门实用教程[M]北京.机械工业出版社,2007

[3]楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例[M]北京：

北京航空航天大学出版社，2003

[4]徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言汇编与μVision2应用实践[M]北京：

电子工业出版社，2008.

附录

ORG=0000H

LJMPMAIN

ORG0003H

LJMPPINT0

ORG000BH

LJMPINTT0

ORG0013H

LJMPPINT1

ORG0030H

MAIN:

MOVSP,#60H

MOVTMOD,#01H

MOVTL0,#0e0H

MOVTH0,#0b1H

MOVIE,#87H

MOV30H,#01H;时十位

MOV31H,#02H;时个位

MOV32H,#0AH;光标点位

MOV33H,#00H;分十位

MOV34H,#00H;分个位

MOV35H,#00H;秒十位

MOV36H,#00H;秒个位

SETBIT0

SETBIT1

SETBPT0

SETBTR0

LOOP0:

LCALLDISP

LJMPLOOP0

INTT0:

MOVTL0,#0e0H

MOVTH0,#0b1H

PUSHACC

PUSHPSW

INC36H

MOVA,36H

CJNEA,#25,PLL

MOV32H,#0BH

PLL:

CJNEA,#50,ENDD;1S

MOV32H,#0AH

MOV36H,#00H

INC35H

MOVA,35H

CJNEA,#60,ENDd;分个位

MOV35H,#00H

INC34H

MOVA,34H

CJNEA,#0AH,ENDd;分个位

MOV34H,#00H

INC33H

MOVA,33H

CJNEA,#06H,ENDd;分十位

MOV33H,#00H

INC31H

MOVA,30H

CJNEA,#02H,END1

MOVA,31H

CJNEA,#04H,END1;时个位

MOV31H,#00H

MOV30H,#00H

END1:

MOVA,31H

CJNEA,#0AH,ENDd;时个位

MOV31H,#00H

INC30H

ENDd:

POPPSW

POPACC

RETI

DISP:

PUSHACC

PUSHPSW

MOVA,30H;显示要显示的数字

MOVB,#08H

MULAB

MOV3BH,A

MOVR4,#00H

MOVR5,#08H

LOOP00:

MOVA,3BH

MOVDPTR,#TABE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,R4

MOVP0,A

MOV