8×8LED点阵屏显示数字(韩余).doc

目录 1 设计目的设计目的 1 1 1 设计目的 1 1 2 设计内容和要求 1 1 3 设计思路 1 2 设计原理分析设计原理分析 2 2 1 定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统设计 2 2 2 定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统的功能要求 2 2 2 1 计时显示 2 2 2 2 中断设置 2 2 3 8 8LED 点阵屏显示数字系统的基本构成及原理 2 3 3 系统硬件电路的设计系统硬件电路的设计 4 3 1 系统硬件总电路构成及原理 4 3 2 主控制部分 AT89C51 单片机简介 4 3 2 1 AT89C51 的内部结构功能 5 3 2 2 51 单片机的串行接口工作方式 6 3 3 其它器件 7 3 4 定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统原理图 7 3 5 设计的连线图 9 3 5 1 单片机实物图 9 3 6 硬件资源及其分配 9 3 7 运行步骤 9 3 8 检测与调试 10 3 8 1 硬件调试 10 3 8 2 软件调试 11 4 系统软件程序的简单设计系统软件程序的简单设计 12 4 1 程序框图 12 4 2 程序流程图及程序 13 4 2 1 程序流程图 13 4 2 2 程序清单 13 4 2 3 仿真结果图 15 结结 论论 16 参考文献参考文献 17 沈阳理工大学课程设计 1 1 设计目的 1 1 设计目的 1 通过单片机课程设计 熟练掌握 C 语言的编程方法 将理论联系到实践 中去 提高我们的动脑和动手的能力 2 通过 8 8LED 点阵屏显示数字系统的设计 掌握数码管的使用方法 和 简单程序的编写 最终提高我们的逻辑抽象能力 1 2 设计内容和要求 内容 设计一个 8 8LED 点阵屏显示数字 要求 利用单片机的中断系统 令 8 8LED 点阵屏循环显示数字 0 9 1 3 设计思路 1 先熟悉实验原理 了解 8 8LED 点阵屏显示数字的工作过程 以及所需要 的组件 2 通过单片机的各个引脚的输出控制 8 8LED 点阵屏显示数字 3 绘制电路原理图 编写程序 并进行仿真 基本实现 8 8LED 点阵屏显示 数字 沈阳理工大学课程设计 2 2 设计原理分析 2 1 定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统设计 通过编写程序 实现用中断系统对 8 8LED 点阵屏的控制 使其每延时一 段时间 LED 点阵的显示数字就会进行状态转换 采用单片机内部的 I O 口上的 P0 和 P3 口可来控制 LED 点阵 2 2 定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统的功能要求 本设计能模拟基本的 LED 点阵显示系统 是用中断的方式定时控制 LED 点阵 显示的内容变换 2 2 1 计时显示 定时 计数器工作方式寄存器 定时器采用 T0 定时器工作于模式 0 位数 13 位计数范围 0 8192 2 2 2 中断设置 每累计 250 次定时器中断才执行一次换数 2 3 8 8LED 点阵屏显示数字系统的基本构成及原理 8 8LED 点阵屏显示数字系统 可用单片机直接控制信号灯的状态变化可以 广泛的应用到商业和工业的流程控制测电路当中 原理框图 图 2 1 系统的总体框图 据此 本设计系统以单片机为控制核心 连接成最小系统 系统的总体框 图如上所示 时钟 输入 复位 信号 AT89C51 列码扫描 行码数据 双向总线收发器 8 8LED 点阵 沈阳理工大学课程设计 3 3 3 系统硬件电路的设系统硬件电路的设计计 3 1 系统硬件总电路构成及原理 实现本设计要求的具体功能 可以选用 AT89C51 单片机及外围器件构成最 小控制系统 8 8 点阵指示模块等 主要器件的选择 表 3 1 元器件表 器件个数 74LS2451 AT89C511 CAP2 CAP ELEC1 CRYSTAL1 MATRIX 8X8 GREEN1 RES1 RESPACK 81 3 2 主控制部分 AT89C51 单片机简介 89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器 FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 CMOS 8 位微 处理器 俗称单片机 AT89C2051 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 AT89C2051 是它的一种精简版本 AT89C 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 沈阳理工大学课程设计 4 AT89C51 单片机为 40 引脚双列直插芯片 有 4 个 I O 口 P0 P1 P2 P3 单片机的最小系统如图所示 18 引脚和 19 引脚接时钟脉冲电路 XTAL1 接 外部晶振和微调电容的一端 在片内它是震荡器倒相放大器的输入 XTAL2 接外 部晶振和微调电容的另一端 在片内她是振荡器倒相放大器的输出端 第 引脚 为复位输入端 接上电容 电阻及开关后构成上电复位电路 20 引脚为接地端 40 引脚为电源端 如图所示 图 3 1 晶振与单片机的连接 3 2 1 AT89C51 的内部结构功能 中央处理器 中央处理器 CPU 是整个单片机的核心部件 是 8 位数据宽度的处理器 能 处理 8 位二进制数据或代码 CPU 负责控制 指挥和调度整个单元系统协调的工 作 完成运算和控制输入输出功能等操作 数据存储器 内部 RAM 数据存储器用于存放变化的数据 AT89S51 中数据存储器的地址空间为 256 个 RAM 单元 但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面 128 个 后 128 个被专用寄存器占用 沈阳理工大学课程设计 5 程序存储器 内部 ROM 程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等 通常采用只读存储器 且其 又多种类型 在 89 系列单片机中全部采用闪存 AT89C51 内部配置了 4KB 闪存 定时 计数器 T0 定时 计数器用于实现定时和计数功能 AT89C51 共有 2 个 16 位定时 计数器 并行输入输出 I O 口 8051 共有 4 组 8 位 I O 口 P0 P1 P2 或 P3 用于对外部数据的传输 每个口都由 1 个锁存器和一个驱动器组成 它们主要用于实现与外部设备中数据 的并行输入与输出 有些 I O 口还有其他功能 全双工串行口 A89C51 内置一个全双工串行通信口 用于与其它设备间的串行数据传送 该串行口既可以用作异步通信收发器 也可以当同步移位器使用 时钟电路 时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列 中断系统 中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管 AT89C51 共有 5 个中 断源 其中有 2 个外部中断源和 3 个内部中断源 3 2 2 51 单片机的串行接口工作方式 51 单片机的串行接口有四种工作方式 方式 0 是将 SBUF 作为 8 位同步移位 寄存器使用 固定波特率 方式 1 是 10 位异步通信方式 可变波特率 方式 2 是 11 位异步通信方式 固定波特率 方式 3 是 11 位异步通信方式 可变波特 率 沈阳理工大学课程设计 6 图 3 2 串行接口与单片机的连接 3 3 其它器件 发光二极管 根据本设计的特点 LED 点阵的显示不可少 LED 的点阵显示采用普通的发 光二极管 在硬件上连接图上也是对称分布的 如下图 3 3 所示 图 3 3 LED 点阵的连接 在本设计中 点阵屏共有 64 个 LED 灯 每次中断控制每一列使其为低电平 沈阳理工大学课程设计 7 对应的行为不同的高电平 其中均是低电平有效 所以在运行前 LED 灯的状态是 灭 3 4 定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统原理图 本系统以单片机为核心 系统硬件电路由单片机 电阻 LED 点阵显示等组成 其具体的硬件电路总图如图 3 6 所示 图 3 4 系统原理 沈阳理工大学课程设计 8 3 5 设计的连线图 3 5 1 单片机实物图 图 3 5 实物图 3 6 硬件资源及其分配 主要用到的硬件 P0 口 P3 口 8 8LED 点阵屏 定时器 T0 硬件分配 1 P1 口 做为输出口 与 8 8LED 点阵屏相连接 2 定时 计数器 T0 用来产生 1 秒的定时 3 7 运行步骤 1 接硬件图接线 为了确保 LED 灯能够对应显示 实验时 对 P0 口的接 线做了调整 即 P0 0 接 L1 P0 1 接 L2 P0 2 接 L3 P0 3 接 L4 2 开始连续运行 观察 4 个 LED 灯是与程序设计思路对应 如果有偏差 沈阳理工大学课程设计 9 则单步运行或断点运行 进行调试 直至满足设计要求 3 整体运行 观察 LED 显示是否都符合要求 如果不符合 则再调试 直 至满足要求 3 8 检测与调试 3 8 1 硬件调试 硬件调试是利用开发系统 基本测试仪器 万用表 示波器等 检查用户 系统硬件中存在的故障 硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行 静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测 第一步 目测 检查外部的各种元件或者是电路是否有断点 第二步 用万用表测试 先用万用表复核目测中有疑问的连接点 再检 测各种电源线与地线之间是否有短路现象 第三步 加电检测 给板加电 检测所有的插座或是器件的电源端是否符 合要求的值 第四步 是联机检查 因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的 调试 动态调试 动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件 内部故障 器件连接逻辑错误等的一种硬件检查 动态调试的一般方法是由近及 远 由分到合 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块 当调试电路 时 与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉 这样可以将故障范围 限定在某个局部的电路上 当各块电路无故障后 将各电路逐块加入系统 中 在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试 由 分到合的调试既告完成 由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的 分层 然后分层调试 调试时 仍采用去掉无关元件的方法 逐层调试下去 沈阳理工大学课程设计 10 就会定位故障元件了 3 8 2 软件调试 软件调试是通过对拥护程序的汇编 连接 执行来发现程序中存在的 语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程 程序后 编辑 查看程序是 否有逻辑的错误 沈阳理工大学课程设计 11 4 系统软件程序的简单设计系统软件程序的简单设计 4 1 程序框图 开始 初始化 全灭 显示图形 1 0 x0 500ms 显示图形 2 2x8 延时 500ms 显示图形 10 0 x0 延时 500ms 依次循 环直到 图形 10 图 4 1 程序框图 沈阳理工大学课程设计 12 4 2 程序流程图及程序 4 2 1 程序流程图 开始 定时器 1 初始化 有无中断 调用显示子函数 无 主循环体 有 定时中断函数 图 4 2 程序流程图 4 2 2 程序清单 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code Table OF Digits 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x18 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x3C 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x7E 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xFF 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xFF 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 沈阳理工大学课程设计 13 0 x7E 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x3C 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x18 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 uchar i 0 t 0 Num Index 0 void main P3 0 x80 Num Index 0 TMOD 0 x00 TH0 8192 2000 32 TL0 8192 2000 32 TR0 1 IE 0 x82 while 1 void LED Screen Display interrupt 1 TH0 8192 2000 32 TL0 8192 2000 32 P3 crol P3 1 P0 Table OF Digits Num Index 8 i if i 8 i 0 if t 250 t 0 x00 if Num Index 10 Num Index 0 沈阳理工大学课程设计 14 4 2 3 仿真结果图 图 4 2 实验仿真结果图 沈阳理工大学课程设计 15 结 论 8 8LED 点阵屏显示数字系统对于单片机初学者有着非常重要的作用 本文 完成了基于单片机的定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统的设计与模拟 包括显示方案的设