88点阵数字显示的设计

1、宁夏理工学院课程设计报告单片机原理及应用课程设计题 目 名 称： 8×8点阵数字显示的设计 系 别： 电气信息工程学院 专 业/班 级： 电子信息工程09101班 学 生： 沈 达 学 号： 指 导 教 师： 摘要 电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制。生产也得到了迅猛的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。 本设计以at89c51单片机开发板作为控制模板，利用74hc573组成简单的外围电路驱动8*8led点阵显示屏，并

2、利用74hc164实现输出数据的串并转换，通过keil软件编程来实现数字的显示。用proteus软件来连接硬件电路及仿真。关键字： 单片机 at89c51 8*8led点阵 数字显示abstractthe rapid development of electronic technology, dot matrix display device as a modern information display important media, in the financial securities, sports, airport, transportation, commercial, adve

3、rtising, posts and telecommunications, commanding, military and many other fields have been widely applied in the. therefore the dot matrix display device. production has been rapid development, and gradually formed the industry, become the photoelectron industry in emerging industries.the design at

4、89c51 microcontroller development board as a control template, using 74hc573simple peripheral circuit drives the8*8led dot matrix display screen, and the use of74hc164 to achieve output data string and the conversion, through the keil software to realize digital display. using proteus software to co

5、nnect the hardware circuit and its simulation.keyword: scm at89c51 8*8led dot matrix display目录一、设计的任务与要求5二、硬件电路设计62.1芯片介绍6at89c51单片机62.1.2 74ls245芯片：82.1.3 系列单片机的引脚功能：82.1.4 8×8led点阵102.2 设计原理：112.3工作原理112.4 电路原理：112.4.1 原理框图：112.4.2 硬件设计原理图：12三、软件设计流程及描述：15四、程序内容164.1数字09点阵显示代码的形成164.2 汇编源程序18

6、4.3 c语言程序19五、调试过程：21六、收获体会23一 设计的任务与要求 led显示屏（led panel）介绍：led英文全称就是light emitting diode ，为发光二极管的英文缩写，简称led。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，它通常是由很多个红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。大规模集成的led显示屏是由led点阵组成，是可以用来显示文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕，又叫电子显示屏或者飘字屏幕。led显示屏不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点，内容还可以随时更换，且各部分组件都是

7、模块化结构。led之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。led的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。本次设计采用单片机at89c51驱动8×8点阵led显示屏，轮流显示09的数字。显示方式采用自左向左拉幕式显示元器件清单元件名称规格数量备注stc89c52单片机 一块附底座晶振12mhz一块 8*8点阵共阳led显示器共阳一块 按钮开关 一个四脚或两脚极性电容10

8、uf各一支 瓷片电容30pf两个 电阻1k、470八个、八个  电源插座 一个 电阻10k两个 二 硬件电路设计2.1芯片介绍at89c51单片机at89c51是一种低电压、高性能cmos 8位微处理器，它自带4k字节闪存可编程可擦除只读存储器（fperomflash programmable and erasable read only memory），俗称单片机。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

9、8位cpu和闪存存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器。at89c系列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。它的部分引脚功能介绍如下。p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0口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

10、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，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。当p3口写入“1”后，

11、它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输出，由于外部下拉为低电平，它将输出电流。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。at89c51单片机的外形及引脚排列说明如后页图示。at89c51单片机的外形及引脚排列如右图。2.1.2 74ls245芯片：74ls245能用来驱动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。74ls245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。片选端ce非是低电平有效，数据传输控制口ab/ba非=“0”时，信号由 b 向 a 传输；反之当该口为高电平“1”输入时，信号由 a 向 b 传输；当ce非

12、端口为高电平时，a、b均为高阻态，关断数据传输。当8051单片机的p0口总线负载达到或超过p0最大负载能力时，必须接入74ls245作总线驱动器。引脚说明：aa总线端bb总线端oe非三态允许端 ab/ba非 方向控制端74ls245电路符号和内部结构图： 2.1.3 系列单片机的引脚功能：主电源引脚 vss、vcc vss：接地，vcc：接+5v电源外接晶振引脚 xtal1、xtal2xtal1：片内反向放大器输入端，xtal2：片内反向放大器输出端输入/输出引脚 p0、p1、p2、p3p0.0p0.7：p0口的8个引脚，p0口是8位漏极开路型双向i/0端口，在接有片外存储器或i/0扩展接口时

13、，p0.0p0.7分时复用，作低8位地址总线与双向8位数据总线p1.0p1.7：p1口的8个引脚，p1口是一个带内部上拉电阻的8位双向i/o口，对于52子系列，p1.0还可用于定时器/计数器2的计数脉冲输入端2，1.1还可作定时器/计数器2的外部控制端t2ex。p2.0p2.7：p2口的8个引脚，p2口也是一个带内部上拉电阻的双向i/o口，在访问片外存储器或扩展i/o接口时，还用于提供高8位地址。p3.0p3.7：p3口的8个引脚，p3口也是一个带上拉电阻的i/o口，除可以作双向的输入输出口外，还具有第2功能。见表表 p3口第二功能表引脚第二功能p3.0p3.1p3.2p3.3p3.4p3.5

14、p3.6p3.7rxd（串行口输入）txd（串行口输出）int0（外部中断0输入）int1（外部中断1输入）t0（定时器0的外部中断）t1（定时器1的外部中断）wr（片外数据存储器写控制信号）rd（片外数据存储器读控制信号）控制线（4条）：ale/prog：双功能引脚。由于p0口的8个引脚是低8位地址总线与数据总线分时复用，因此必须将p0口输出的低8位地址进行锁存。在访问片外存储器时，每机器周期该信号出现2次。其下降沿用于控制锁存p0口输出的低8 位地址。即使不访问片外存储器，该引脚上仍出现上述频率的周期性信号，因此也可作为对外输出的时钟脉冲，频率为振荡器频率的1/6，必须注意的是：在访问片内

15、外存储器时，ale脉冲会跳空1个。对片内含有eprom的机型，此引脚在编程时可作为编程脉冲prog的输入端。 psen： 片外程序存储器读选通信号输出端，在cpu从片外程序存储器取指期间，此信号每个机器周期两次有效，以通过p0口读入指令，在访问片外数据存储器时，该信号不出现。ea/vpp： 双功能引脚，为片外程序存储器选用端。当该引脚信号有效时，选择片外程序存储器，即ea/vpp=1时，访问片内程序存储器。 对片内含有eprom的机型，此引脚在编程期间用于施加+21v的编程电压。rst/vpo： 双功能引脚，在单片机工作期间，当此引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可实现复位操作。 在vcc掉

16、电期间，若该引脚接备用电源（+5v），可向片内ram供电，以保存片内ram中的信息。2.1.4 8×8led点阵8×8led点阵可作为信息输出器件。它是由发光二极管阵列按8排8列的方式排列起来，由x和y引脚输入的电信号对其进行选通，使不同位置的二极管被点亮，相应地显示出文字或图案等信息来。led点阵的元件符号及内部结构图：2.2 设计原理：单片机利用外部晶振作为时钟信号输入，rst端口接入上电复位信号使它加电后自动进行复位操作。将要显示的字符码表编入单片机的程序中，由单片机控制时序输出相应的扫描数据和字符数据。行码数据由单片机p0口输出，经一个双向总线收发器控制传输方向后进

17、入led点阵，点亮相应的发光二极管。列码扫描信号由p3口输出后，直接输入led点阵控制8列的扫描，每列选通时间为5ms，看上去就像8列同时显示的效果一样。加上行中相应的led灯被点亮，就能看到显示的数字了。2.3工作原理由于是8*8点阵屏设计，需要端口16个，可采用静态显示模式，用p0口控制行，p1口控制列，通过软件编程，即可实现汉字的显示，并可上移下移，左移，右移，动态流动显示。如果是16*16点阵屏占用端口较多，则需采用动态扫描的方式实现。2.4 电路原理：2.4.1 原理框图：2.4.2 硬件设计原理图： 驱动电路2.4.3 proteus各部分硬件图： 以此电路显示数字 时钟振荡电路

18、复位及启动电路三 软件设计流程及描述：单片机在上电后能自动执行一次复位操作，同时开始接收外部晶振的信号输入。从程序中的列扫描序列中读取列码的地址，并从码字表中反复读取行码的地址，由i/o口输出信号对led点阵进行选通点亮，然后判断拉幕次数，显示出相应的字符来。显示一幕后拉幕次数加1，再送新的幕次和行码地址。程序流程图如下所示。开 始初始化端口幕次数加1幕次数计满数据输出取行数据地址取列扫描地址拉幕时序清0设定扫描时间送新的行码地址yesno四、程序内容4.1数字09点阵显示代码的形成如下图所示，假设显示数字“0”因此，形成的列代码为00h，00h，3eh，41h，41h，3eh，00h，00h

19、；只要把这些代码分别送到相应的列线上面，即可实现“0”的数字显示。送显示代码过程如下所示送第一列线代码到p3端口，同时置第一行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，送第二列线代码到p3端口，同时置第二行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开始送。通过这种工具可以都到0-9的代码为：“0”的代码：00h，00h，3eh，41h，41h，3eh，00h，00h；“1”的代码：00h，00h，00h，00h，21h，7fh，01h，00h“2”的代码：00h，00h，27h，45h，45h，45h，39h，00h“3”的代码：00h，00h，2

20、2h，49h，49h，49h，36h，00h“4”的代码：00h，00h，0ch，14h，24h，7fh，04h，00h“5”的代码：00h，00h，72h，51h，51h，51h，4eh，00h“6”的代码：00h，00h，3eh，49h，49h，49h，26h，00h“7”的代码：00h，00h，40h，40h，40h，4fh，70h，00h“8”的代码：00h，00h，36h，49h，49h，49h，36h，00h“9”的代码：00h，00h，32h，49h，49h，49h，3eh，00h4.2 汇编源程序timequ 30hcntaequ 31hcntbequ 32horg 00hlj

21、mp startorg 0bhljmp t0xorg 30hstart:mov tim,#00hmov cnta,#00hmov cntb,#00hmov tmod,#01hmov th0,#(65536-4000)/256mov tl0,#(65536-4000) mod 256setb tr0setb et0setb easjmp $t0x:mov th0,#(65536-4000)/256mov tl0,#(65536-4000) mod 256mov dptr,#tabmov a,cntamovc a,a+dptrmov p3,amov dptr,#digitmov a,cntbmov

22、 b,#8mul abadd a,cntamovc a,a+dptr mov p1,ainc cntamov a,cntacjne a,#8,nextmov cnta,#00hnext:inc timmov a,timcjne a,#250,nexmov tim,#00hinc cntbmov a,cntbcjne a,#10,nexmov cntb,#00hnex:retitab:db 0feh,0fdh,0fbh,0f7h,0efh,0dfh,0bfh,07fhdigit:db 00h,00h,3eh,41h,41h,41h,3eh,00hdb 00h,00h,00h,00h,21h,7f

23、h,01h,00hdb 00h,00h,27h,45h,45h,45h,39h,00hdb 00h,00h,22h,49h,49h,49h,36h,00hdb 00h,00h,0ch,14h,24h,7fh,04h,00hdb 00h,00h,72h,51h,51h,51h,4eh,00hdb 00h,00h,3eh,49h,49h,49h,26h,00hdb 00h,00h,40h,40h,40h,4fh,70h,00hdb 00h,00h,36h,49h,49h,49h,36h,00hdb 00h,00h,32h,49h,49h,49h,3eh,00hend4.3 c语言程序#includ

24、e <at89x52.h>unsigned char code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code digittab108= 0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,/0 0x00,0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,/1 0x00,0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,/2 0x00,0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,/3 0x00,0x00,0x0c

25、,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,/4 0x00,0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,/5 0x00,0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,/6 0x00,0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,/7 0x00,0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,/8 0x00,0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00/9 ;unsigned int timecount;unsigned char cnta;unsigned char

26、cntb;void main(void) tmod=0x01; th0=(65536-3000)/256; tl0=(65536-3000)%256; tr0=1; et0=1; ea=1; while(1) ; void t0(void) interrupt 1 using 0 th0=(65536-3000)/256; tl0=(65536-3000)%256; p3=tabcnta; p1=digittabcntbcnta; cnta+; if(cnta=8) cnta=0; timecount+; if(timecount=333) timecount=0; cntb+; if(cnt

27、b=10) cntb=0; 五 调试过程：将电路按原理图连接好之后，把汇编程序编译产生的十六进制文件下载到单片机内。第一次做时是在实验箱上直接连接硬件电路，可是由于没有74ls245双向总线收发器，所以在led点阵和单片机i/o口之间就直接跳线连接了，因此没有将电平上拉，结果在实验箱上的led显示屏无法显示单片机输出的结果，所有的led灯都不亮。看来直接跳线时单片机i/o口输出的信号不足以驱动8乘8点阵工作。由于硬件条件的各种限制，因此本小组考虑改用软件仿真的方法来实现电路的设计与调试。在pc机上运行proteus软件，将电路原理图中的元件找出并相应地连接好线；在keil汇编软件中输入设计的程序，编译通过后生成十六进制文件，并再把该文件下载到虚拟的at89c51单片机内。因为单片机的