基于单片机88点阵控制系统设计单片机课程设计.docx

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基于单片机88点阵控制系统设计单片机课程设计

烟台南山学院

单片机课程设计

题目基于单片机8×8点阵控制系统设计

姓名：

所在学院：

烟台南山学院

所学专业：

电气工程及其自动化

班级：

电气工程1006

学号：

指导教师：

完成时间：

2013-9-5

摘要

本文研究了基于AT89C51单片机LED8×8点阵显示屏的设计并运用Proteus软件进行原理图绘制，运用Keil软件进行仿真和调试。

主要介绍了LED8×8点显示屏的硬件电路设计、汇编程序设计与调试、Proteus软件绘制原理图和实物制作等方面的内容，本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等优点。

能帮助广大电子爱好者了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力。

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。

关键字：

Keil软件；LED8×8点阵显示屏；Proteus软件；AT89C51单片机

目录

1绪论1

2总体设计方案1

2.1硬件电路组成及介绍1

2.1.1AT89C51单片机2

2.1.2LED显示屏4

2.2系统各单元电路设计4

2.2.1最小系统4

2.2.2驱动电路设计6

2.2.3上拉电阻7

2.2.4显示电路7

2.2.5时钟电路8

2.3字符的点阵显示原理及字库代码获取方法9

3程序设计11

3.1程序流程图11

3.2程序设计11

4调试及性能分析15

4.1系统调试15

4.1.1软件调试15

4.1.2硬件调试15

4.2性能分析15

4.3实物效果图16

5设计总结17

心得体会18

参考文献19

附录20

附录1原件清单20

附录2硬件原理图20

1绪论

 LED点阵显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。

同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。

目前大多数的LED点阵显示系统自带字库。

其显示和动态效果（主要是显示内容的滚动）的实现主要依靠硬件扫描驱动，该方法虽然比较方便，但显示只能按照预先的设计进行。

而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示，比如电梯运行中指示箭头的上下移动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。

这时一般的显示系统就很难达到要求。

另外，由于受到存储器本身的局限，其特殊字符往往难以显示，同时显示内容也不能随意更改。

    因此就提出了一种利用PC机和单片机控制的LED显示系统通信方法。

该方法可以对显示内容进行实时控制，从而实现诸如动态显示效果。

同时用户也可以在PC机上进行显示效果的预览，显示内容亦可以即时修改。

同时它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。

并广泛的用于公交汽车、商店、体育场馆、车站、学校、银行、高速公路等公共场所的信息发布和广告宣传。

LED显示屏发展较快，本文讲述了基于AT89C51单片机8×8LED汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编写与调试、Proteus软件仿真等基本环节和相关技术。

LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。

它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。

LED点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。

同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。

2总体设计方案

2.1硬件电路组成及介绍

本产品采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

我们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的字符了。

我们在实际应用中是将LED点阵的8条列线通过驱动电路接在P1口，8条行线通过限流电阻接在P0口。

单片机AT89C51按照设定的程序在P1和P0接口输出与内部字符对应的代码电平送至LED点阵的行列线（高电平驱动），从而选中相应的象素LED发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个字符的显示。

再改变取表地址实现字符的滚动显示。

LED点阵总体框图如图1.1所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。

控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。

在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。

点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。

由于两部分的电路在制板时可以放到一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。

此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。

由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描（把该行与电源的一端接通）。

另一方而，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。

接通的列，就在该行该列点燃相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。

可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换。

硬件电路组成框图如图1所示：

图1硬件电路组成框图

2.1.1AT89C51单片机

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图片见如下：

图2AT89C51

（1）．管脚说明

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：

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

2.1.2LED显示屏

本次设计中采用8*8点阵LED显示器，简称LED点阵板或LED矩阵板。

它是以发光二极管为像素，按照行与列的顺序排列起来，用集成工艺制成的显示器件。

有单色和双色之分，这种显示器有共阳极接法和共阴极接法两种，设计中用到的是共阳极的显示器。

LED显示屏色彩丰富，3基色的发光管的可以显示全彩色，显示显示方式变化多（文字、图形、动画、视频、电视画面等）、亮度高，是集光电子技术、微电子技术、计算

机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。

其次，LED显示屏的象素采用LED发光二极管，将多个发光二极管以序列的形式构成

LED显示阵列，这种显示屏具有耗电省、成本低、亮度清晰度高、寿命长等优点，而且LED显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，是信息传播设施划时代的产品。

再次，LED显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用LED电子显示屏，有巨大的社会效益和经济效益。

具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少视角大、可视距离远等特点,,是目前国际上使用广泛的显示系统。

2.2系统各单元电路设计

2.2.1最小系统

最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。

如图4所示：

图4AT89C51单片机最小系统

复位电路：

单片机在启动运行时需要复位，使CPU以及其他