单片机课程设计-学生信息显示与查询系统设计.docx

单片机课程设计题 目: 学生信息显示与查询系统设计 院系名称：信息科学与工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 课程设计时间： 2016-7-42016-7-13 专业课程设计任务书学生姓名专业班级学院信息学院题 目学生信息显示与查询系统设计课程类别集中实践环节课程性质必修指导教师同组姓名主要内容用51单片机、16*32点阵式LED、4*4键盘以及串行接口组成学生信息的显示与查询系统设计。基本要求是在键盘输入学生姓名后，点阵LED屏能够滚动显示学生相关信息：如姓名、学号、性别、班级、组名等信息；亦可用LCD做为显示来设计。可提分内容：可以通过电路的串行接口接收上位机程序的指令和查询信息并在电路板LED屏上显示。要求开机信息显示必须是设计者本人信息，查询人员信息范围可在实验小组内查询。任务要求1 根据功能要求选择设计方案，并进行论证。2 完成系统整体设计方案，画出电路的总体方框图，并在proteus上设计出原理图。3 绘制程序说明及流程图并完成程序设计，要求用汇编程序编写或与C程序的混合编程。4 在Proteus对电路及程序进行仿真调试，直到正确显示所要求信息的直观显示效果。5 写出经验体会和总结，撰写课程设计报告。参考文献1 单片机技术有关教材2 电路设计手册3 其他资料审查意见指导教师签字： 教研室主任签字： 2016 年 7 月 13 日 目录1. 引 言 . 题目.摘要关键词2 设计意义 .3. 设计要求 .4. 设计所需实验环境 .5. 设计方案 .6. 设计电路图分述 .7 系统调试 .8. 结果分析 .9. 设计总结 .10 参考文献 .11. 附 录A：总电路图.12. 附录B：源程序 .1.引言题目：学生信息显示与查询系统设计摘要：用51单片机、16*16点阵式LED、4*4矩阵键盘组成学生信息的显示与查询系统设计。基本要求是点击相应按钮查询对应信息，点阵LED屏能够滚动显示学生相关信息：如姓名、性别、班级、学号等信息。关键词： 单片机 LED点阵显示 矩阵键盘2.设计意义 LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。本课题来源于实验室建设。点阵式LED滚动汉字显示系统包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、驱动电路和LED点阵电路，矩阵键盘电路等。本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对LED点阵进行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。本设计选用的单片机为ATMEL公司的AT89C51，3.设计要求根据功能要求选择设计方案，并进行论证。完成系统整体设计方案，画出电路的总体方框图，并在proteus上设计出原理图。绘制程序说明及流程图并完成程序设计，要求用汇编程序编写或与C程序的混合编程。在Proteus对电路及程序进行仿真调试，直到正确显示所要求信息的直观显示效果。写出经验体会和总结，撰写课程设计报4.设计所需实验环境 PC机、Proteus7.8版本、Keil515.设计方案总体设计系统主程序流程图6.设计电路图分述原理图一：C51单片机说明：AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。原理图二：说明：74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。当8051单片机的I/O口总线负载达到或超过I/O最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器原理图三：说明：74HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。任选一个使能输入端作为数据输入，74HC154可充当一个1-16的多路分配器。当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随应用的状态。真值表原理图四：说明：在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的本次实验采取的是程序扫面的方式，键盘扫面只是CPU的工作内容之一，为了能及时发现有键按下，CPU必须不断调用键盘处理程序，对键盘进行扫面，此方式为程序扫面。判断扫描子程序的功能为(1)判断有无按键按下：根据前述键盘扫面方法进行判断(2)按键的去抖动：在判断有键按下后，用软件延时的方法延时10ms，然后再读键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个按键按下，否则当做按键抖动来处理。(3)判断按键的键号：键号=行首键号+列号(4)判断闭合的键是否释放：按键闭合一次只能进行一次功能操作，因此等按键释放后才能根据键号执行相应的功能。原理图五：论证：图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中1616的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就1616的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示7.系统调试在Proteus7.8上，将原理图画好，检查错误并修改，无误后保存。在Keil51上编写程序，其原理在上一模块以作说明，在这里不再作说明，软件经调试无误，将然后进行编译并调试，再下载到单片机中，看是否达到所要的效果。 原理图8.结果分析：点击相应的按钮，LED就会滚动显示对应的信息9.设计总结经过两周的认真制作，终于顺利完成了本次课程设计的全部要求。从一开始得知本次课程设计的题目、硬件设计以及软件设计、驱动设计等，期间，遇到了诸多意想不到的难题，但是经过个人努力、上网查阅资料，图书馆借阅书籍等，最终都一一得到了解决。遇到难题时冷静分析沉着应对，然后在讨论中不断摸索前行，回首本次课程设计，我收获了很多很多，个人能力也逐步在实践中得以提高，最后真诚感谢学校和各位老师为我们提供这样一个学习和锻炼的机会，让我们在一次一次失败之后，一步一步走向成功，由于时间有限，加之所学知识的限制，本次设计还有不少方面存在缺陷。这些问题将在以后进一步予以研究和解决。最后，在文章中出现的不足之处，希望得到老师们的包含和指点这次课程设计让我深刻的意识到，只有把理论熟练的应用到实际中才叫掌握了这个知识点，而每一个知识点又是相关联的，所以不论我们学哪门课程，都要考虑它的实际价值，并且尝试着将它与实际相联系，把知识很好的融会贯通10.参考文献1单片机应用技术 韩克 薛迎霄著 电子工业出版社2电路设计手册3其他资料附录A：附录B： ORG 0000H TIM EQU 32H CNTA EQU 33HSTART:MOV DPTR,#JPT MOV TIM,#00H MOV CNTA,#00H MOV R4,#00HMAIN:MOV P3,#0F0H MOV A,P3 CJNE A,#0F0H,M SJMP MAINM: ACALL DELAY MOV P3,#0F0H MOV A,P3 CJNE A,#0F0H,MM SJMP MAINMM:MOV 20H,A MOV P3,#0FH MOV 31H,P3MMM:MOV P3,#0F0H MOV A,P3 CJNE A,#0F0H,MMM JNB 20H.4,E1 JNB 20H.5,E2 JNB 20H.6,E3 JNB 20H.7,E4 LJMP MAINE1:MOV 30H,#0 LJMP KEYHE2:MOV 30H,#4 LJMP KEYHE3:MOV 30H,#8 LJMP KEYHE4:MOV 30H,#12 LJMP KEYHKEYH:MOV A,31H JNB ACC.0,D0 JNB ACC.1,D1 JNB ACC.2,D2 JNB ACC.3,D3 LJMP MAIND0:MOV A,#0 ADD A,30H RL A JMP A+DPTRD1:MOV A,#1 ADD A,30H RL A JMP A+DPTRD2:MOV A,#2 ADD A,30H RL A JMP A+DPTRD3:MOV A,#3 ADD A,30H RL A JMP A+DPTRZERO: MOV A,CNTA MOV P1,A MOV DPTR,#DIGIT0 ADD A,R4 MOV 34H,A MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,34HMOV DPTR,#TAB0 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC CNTAACALL DELAY_1MS MOV A,CNTA CJNE A,#16,ZERO MOV CNTA,#00HINC TIM MOV A,TIM CJNE A,#5,ZERO MOV TIM,#00H INC R4 MOV A,R4 CJNE A,#98,ZERO MOV R4,#00HLJMP STARTONE: MOV A,CNTA MOV P1,A MOV DPTR,#DIGIT1 ADD A,R4 MOV 34H,A MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,34HMOV DPTR,#TAB1 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC CNTAACALL DELAY_1MS MOV A,CNTA CJNE A,#16,ONE MOV CNTA,#00HINC TIM MOV A,TIM CJNE A,#5,ONE MOV TIM,#00H INC R4 MOV A,R4 CJNE A,#66,ONE MOV R4,#00HLJMP STARTTWO: MOV A,CNTA MOV P1,A MOV DPTR,#DIGIT2 ADD A,R4 MOV 34H,A MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,34HAUTUMN:MOV DPTR,#TAB2 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC CNTA ACALL DELAY_1MS MOV A,CNTA CJNE A,#16,TWO MOV CNTA,#00H INC TIM MOV A,TIM CJNE A,#5,TWO MOV TIM,#00H INC R4 MOV A,R4 CJNE A,#114,TWO MOV R4,#00H LJMP STARTTHERE:MOV A,CNTA MOV P1,A MOV DPTR,#DIGIT3 ADD A,R4 MOV 34H,A MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,34H MOV DPTR,#TAB3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC CNTA ACALL DELAY_1MS MOV A,CNTA CJNE A,#16,THERE MOV CNTA,#00H INC TIM MOV A,TIM CJNE A,#5,THERE MOV TIM,#00H INC R4 MOV A,R4 CJNE A,#146,THERE MOV R4,#00H LJMP STARTFOUR:MOV A,CNTA MOV P1,A MOV DPTR,#DIGIT4 ADD A,R4 MOV 34H,A MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,34H MOV DPTR,#TAB4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC CNTA ACALL DELAY_1MS MOV A,CNTA CJNE A,#16,FOUR MOV CNTA,#00H INC TIM MOV A,TIM CJNE A,#5,FOUR MOV TIM,#00H INC R4 MOV A,R4 CJNE A,#64,FOUR MOV R4,#00H LJMP STARTDELAY:MOV R0,#3 Q:MOV R1,#255 DJNZ R1,$ DJNZ R0,Q RETDELAY_1MS:MOV R3,#02H H:MOV R5,#0F8H DJNZ R5,$ DJNZ R3,H RETJPT:AJMP ZERO AJMP ONE AJMP TWO AJMP THERE AJMP FOUR AJMP FOUR AJMP FOUR AJMP FOURDIGIT0:DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,10H,10H,0F0H,1FH,10H,0F0H,40H,3CH,10H,10H,0FFH,10H,10H,10H,00H DB 00H,00H,20H,20H,10H,08H,14H,67H,84H,44H,24H,14H,0CH,00H,00H,00H DB 00H,00H DB 00H,40H,40H,42H,0CCH,00H,04H,44H,64H,5CH,47H,0F4H,44H,44H,44H,04H DB 00H,10H,60H,02H,8CH,20H,90H,8EH,88H,88H,0FFH,88H,88H,88H,88H,80H DB 00H,40H,20H,58H,97H,24H,0C4H,3CH,10H,10H,0D0H,3FH,0D0H,12H,14H,10H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HTAB0: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,40H,22H,15H,08H,16H,21H,40H,42H,42H,42H,7FH,42H,42H,42H,40H DB 00H,04H,04H,04H,02H,0FEH,43H,43H,42H,42H,42H,42H,42H,0FEH,00H,00H DB 36H,36H DB 00H,00H,40H,20H,1FH,20H,44H,44H,44H,44H,44H,7FH,44H,44H,44H,44H DB 00H,04H,04H,7EH,01H,00H,00H,0FCH,44H,44H,44H,44H,44H,0FCH,00H,00H DB 00H,80H,68H,04H,02H,21H,0C0H,08H,04H,23H,0C0H,00H,00H,23H,0C4H,08H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDIGIT1:DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,0E0H,00H,0FFH,10H,20H,40H,3CH,10H,10H,0FFH,10H,10H,10H,00H DB 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