基于单片机的LED自适应调光系统设计

基于单片机的发光二极管点阵显示电子钟设计毕业设计规范基于单片机的发光二极管点阵显示器电子钟的设计专业的电子信息工程学生姓名班级学生身份证教师完工日期2013年5月31日基于单片机的发光二极管点阵显示电子钟设计摘要：毕业设计是基于AT89C51单片机的LED点阵电子显示器的设计，采用并行显示方案实现。电子钟由AT89C51、74LS373数码管等组成。晶体振荡器电路用作驱动电路，由延迟程序和循环程序产生的一秒定时可以达到每分钟的定时。十六进制文件由keil软件生成，基于单片机的LED点阵电子钟系统的设计和仿真由Proteus ISIS软件实现。单片机具有体积小、成本低、抗干扰能力强、面向控制的优点，并能实现扩展单元的分布式控制。电子显示器是市场上用高性能、高价格的AT89C51单片机设计的最小系统。它在现实生活中有着广泛的应用。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。在设计中，采用发光二极管点阵作为电子钟的显示屏。其最大的优势在于其显示内容的多样性，为用户提供了一个灵活的人机交互界面。同时，由于这里采用了带晶体振荡器的单片机，电子钟不仅可以走得准确，还可以利用单片机的高灵活性为电子钟扩展多种显示，如定时自动报警、定时自动振铃、定时广播、路灯自动启闭、定时开关烤箱、开关电源设备，甚至各种定时电器的自动启动。关键词：单片机；发光二极管点阵；电子显示器基于单片机的发光二极管点阵设计显示电子钟摘要：毕业设计是基于AT89C51单片机的LED点阵电子显示器的设计，我们用并行显示的程序来实现。该电子钟由AT89C51、74LS373数字控制构成，作为使用晶体振荡器电路的驱动电路，程序和循环程序由延时一秒的计时器产生，每分钟计时器达到。使用keil软件生成。十六进制文件，用Proteus ISIS软件对单片机LED点阵电子钟系统进行设计和仿真。单片机具有体积小、成本低、抗干扰能力强、面向控制、可实现分布式控制的扩展等特点。电子显示器是利用单片机的上述优点，采用当今市场上性价比较高的AT89C51单片机设计的最小系统。在现实生活中，它有着广泛的应用。电子钟由显示电路、线路驱动电路、列驱动电路、中央控制器、按键电路和复位电路组成。在全套中，发光二极管点阵显示器作为电子钟，最大优势在于其内容显示的多样性，为用户提供了灵活的交互式界面。由于这里使用的是同一个单片机c晶体振荡器，使得电子钟不仅走得准，而且还可以利用单片机高度的灵活性，使电子钟大幅扩展为多种定时自动报警、自动报时、定时广播、自动关灯、烤箱定时开关、开关电源设备，甚至各种定时电动自动启动等。关键词：厘米；发光二极管点阵；电子显示器内容1概述11.1课题1的研究背景和意义1.2项目设计内容12方案1的选择和论证2.1设计任务和要求12.2总体设计方案22.2.1硬件设计22.2.2软件设计32.3部件选择32.3.1 AT89C5132.3.2 74LS37352.3.3 74LS13872.3.4发光二极管点阵显示器83系统硬件电路设计103.1晶体振荡器电路设计103.2复位电路设计113.3时分调节电路设计113.4驱动电路设计123.5显示电路设计123.6控制装置的硬件原理图133.6.1示意图绘制工具简介133.6.2示意图144系统软件设计144.1软件流程图144.2软件程序内容154.2.1编程软件简介154.2.2计时器工作程序174.2.3数字显示程序175系统模拟和调试195.1模拟软件介绍195.1.1 Proteus软件简介19功能特征205.2系统调试20代码调试205.2.2电路连接245.3模拟结果和调试24电路模拟245.3.2模拟图25的调试5.4绩效分析266结束语27参考文献28谢谢你附录30附录1程序代码31附录2发光二极管点阵电子钟模拟图38附录3发光二极管点阵电子钟示意图39本科毕业设计手册(2013)基于单片机的发光二极管点阵显示电子钟设计1概述1.1研究背景和意义自20世纪80年代后期以来，随着发光二极管制造技术的不断提高，它在国外得到了广泛的应用。中国改革开放后，特别是20世纪90年代国民经济快速增长，公众对信息的需求日益强烈。作为信息传播的重要手段，LED显示屏已经成为城市信息现代化的标志。随着社会经济的不断进步和发光二极管制造技术的提高，人们对发光二极管显示屏的了解越来越多，其应用领域也将越来越广泛。经过多年的开发、研究和生产，LED显示屏技术现已成熟。现在各种广告牌不再是黑白字符，也不是单一的非电子产品。相反，他们使用彩色的发光二极管电子产品，为城市增添了一道美丽的风景。此外，它采用低压扫描驱动，具有低功耗、长寿命、低成本、高发光效率、故障少、视角大、视距长、可靠耐用、配置灵活、安全、响应时间短、环保、控制灵活、色彩丰富、对室内外环境适应性强等特点。近年来，发光二极管显示屏市场发展迅速，已广泛应用于银行、邮电、税务、机场、火车站、证券市场等交易市场、医院、电力、海关、体育场馆等需要各种公告和宣传的场合。随着广告媒体领域中发光二极管显示器的逐渐出现，它们的控制系统如雨后春笋般涌现。由于其控制系统都是基于嵌入式微处理器开发的，单片机也在其中占有一席之地。本次毕业设计就是基于上述社会背景设计了一款简单的基于单片机的发光二极管点阵电子显示时钟。1.2项目设计的内容基于单片机，设计了一种发光二极管电子显示系统。时间可以通过按键来调整和重置，并且可以通过8*8的发光二极管显示器来显示。当按下键1时，分数增加1；按下键2时，小时数增加1。误差应控制在1秒内。电路图设计完成后，用Altium Designer绘制原理图，用Proteus软件完成电路仿真图，并运行仿真结果对系统进行调试。2方案的选择和论证2.1设计任务和要求1)采用发光二极管点阵显示；b)可根据按键调整时间；c)误差小于1S。2.2总体设计计划2.2.1硬件设计根据毕业设计任务书的要求，经过思考和筛选，通过锁存器芯片扩展输入输出端口，控制40列发光二极管点阵。双缓冲寄存器由5个锁存器74LS373组成，可驱动8组发光二极管点阵的列线，用3/8解码器74LS138扫描8行发光二极管点阵。当向发光二极管点阵发送每一行数据时，首先分别发送到5 74LS373，然后一起输出到发光二极管点阵。发送的时间数据由AT89C51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AT89C51、按键电路和复位电路组成。系统框图如图2-1所示。电力网列驱动器电路AT89C51控制器显示教电流道路按键电路重接电路线条驱逐移动电流道路图2-1系统框图a)显示模块的选择显示模块采用88点阵发光二极管数码管，具有功耗低、体积小、性能高、价格低等特点。该模块由64个8*8形式的发光二极管芯片组成一个方形模块，然后用两列12引脚引出驱动电路的内部电路接口。这种结构在市场上最常见，也是使用最广泛的形式。b)时钟信号的选择第二个信号由单片机提供，程序用来计算时间、分钟和秒钟。该方案的优点是可以有效降低电路的复杂度，减少冗余芯片的使用，节约成本。并且可以减少时间误差，满足设计要求。c)总体设计方案根据以上方案，本次毕业设计采用的总体方案如下：锁存芯片用于扩展输入输出端口，控制40列发光二极管点阵行；五个锁存器74LS373形成双缓冲寄存器来驱动8组发光二极管点阵的列线。显示模块由88点阵发光二极管数码管组成，用于显示运行和调试结果。主控系统由AT89C51组成，通过串行输出动态扫描实现时间和分钟显示。2.2.2软件设计本次毕业设计主要使用三种计算机软件进行毕业设计，即Altium Designer、PROTEUS软件和Keil软件。Altium Designer软件主要用于绘制组件和原理图。PROTEUS软件模拟并调试绘制的原理图。Keil软件编译并调试写入单片机的代码。2.3组件选择2.3.1 AT89C51AT89C51，俗称单片机，是一种带4K字节的闪存。它具有低电压、高性能的特点。该芯片包含4k字节的可重写只读程序存储器和128字节的随机存取数据存储器。该设备由英特尔的高密度、非易失性存储技术生产。该芯片包含一个通用的4位中央处理器和闪存单元。强大的AT89C51微控制器适用于许多更复杂的控制应用。AT89C51的引脚图如图2-2所示。图2-2 at89c 51引脚图其主要特点如下：与MCS-51兼容；4K字节可编程闪存；c)寿命：1000次写入/擦除循环；d)数据保留时间：10年；e)全静态运行：0Hz-24Hz；f)三级程序内存锁定；1288位内部随机存取存储器；32条可编程输入输出线；I)两个16位定时器/计数器；J)5个中断源；k)可编程串行通道；l)低功耗的空闲和掉电模式；m)片内振荡器和时钟电路。其引脚的功能如下：Vcc(40):电源电压GND(20):地P0端口(32-39): P0端口是一个8位双向输入/输出接口，即地址/数据总线多路复用端口。当用作输出端口时，每个位吸收电流以驱动8个TTL逻辑门。当向端口P0写入“1”时，它可以用作高阻抗输入端