x点阵单片机报告含程序

1、1 设计题目：阵式数字显示控制 22 设计内容与要求 23 设计目的要求和意义 23.1 设计的目的要求 23.2 系统设计意义 24 系统硬件电路图设计 25 程序流程图与源代码 35.1 程序流程图 35.2 程序源代码 4六 系统功能分析与说明 66.1 单片机部分 66.2 程序设计内容 126.3 电路板的制作 17七 设计总结 181一 设计题目：阵式数字显示控制二 设计内容与要求用AT89S51单片机控制阵式LED （8X8点阵）循环显示数字“ 09”，要求显示时 问可调。三 设计目的要求和意义3.1 设计的目的要求1. 进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，加深对单片机理论知

2、识的理解；2. 掌握单片机内部功能模块。如定时器/ 计数器、中断系统、存储器、I/O 口等；3. 掌握单片机的接口及相关外围芯片的特性、使用与控制方法；4. 掌握单片机的编程方法，调试方法；5. 掌握单片机应用系统的构建和使用，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的基础；6. 学会使用并熟练掌握电路绘制软件Protel99SE （或DXP） ；7. 掌握电路图绘制及PCB图布线技巧。3.2 系统设计意义1、在掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机最小应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤；2、 完成所需单片机最小应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计；3、完成系统所需的硬件设

3、计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识；4、进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作；5、通过单片机应用系统的设计将所学的知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力；领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系统的研制开发过程，为进一步的科研实践活动打下坚实的基础。四 系统硬件电路图设计整个设计主要包括单片机基本的晶振电路，按键复位电路，设计中需要的二极管，开关、按键等。具体的电路图如下图1 所示：2-49二二二71CR2 CR31七：- efi& 仁K7 CRflVCCp F F p F p F F图1系统原理图23五程序流程

4、图与源代码5.1程序流程图5.2程序源代码TIM EQU 30HCNTA EQU 31HCNTB EQU 32HORG 00H LJMP 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 D

5、PTR,#TABMOV A,CNTAMOVC A,A+DPTRMOV P3,AMOV DPTR,#DIGITMOV A,CNTBMOV B,#8MUL ABADD A,CNTAMOVC A,A+DPTRMOV P1,AINC CNTAMOV A,CNTACJNE A,#8,NEXTMOV CNTA,#00HNEXT: INC TIMMOV A,TIMCJNE A,#248， NEXMOV TIM,#00HINC CNTBMOV A,CNTBCJNE A,#10,NEXMOV CNTB,#00HNEX: RETITAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH

6、,07FHDIGIT: DB 00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00HDB 00H,00H,00H,00H,21H,7FH,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,4

7、9H,49H,49H,36H,00HENDDELAY:MOV R7,#100DELAY0:MOV R4,#17DELAY1:MOV R3,#28DJNZ R3,$DJNZ R4,DELAY1DJNZ R7,DELAY0RET六 系统功能分析与说明本次设计的单片机最小系统包括：单片机 AT89S51 部分， 预置初值跟按键识别部分，二极管显示部分以及软件设计部分。下面就针对其中部分的特点进行简要的说明。6.1 单片机部分1.AT89S51 介绍AT89S51 单片机是美国ATMEL 公司生产的低功耗，高性能CMOS 8 位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件

8、采用ATMEL公司的高密度， 非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可 在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价 AT89S51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。oP1 0 t140 vccPU 1239口 PO OP1.2 L33& PO J 001JP1 3 C437二 P0,2 (AD2)pi 4 d536,：P53 (AD3)PL5 C6B PQ.4 (AD4)P1,6 C7具二 PQ.5 储D5 jP1.T 匚8箝 PD 6 (AD6

9、iR6T匚52PS7 (AD?)fFEXD) P3 D C1Q31 EYPPiTXD)P3J 匚1130 ALEPROG(fMTO) P3.2 C1229 FSEN(JNT1) P3.3 C13Z& P2.7 (A15)C1427(A14)(T1> FX5 C2&二 P2.6 (A13)(WH) P3 6 C1025 P2.4 (A13)(RDl P3 7 L172i P2 3 (AH)XTAL2 匚182$ n.2 (A 10)XTAL1 C1922 ?2 11附GND C20213 PZ.O (ABj图2 AT89S51引脚图AT89S51是一个低功耗，高性能 CMO

10、S位单片机，片内含 8k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATME公司的 高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM, 32个外部双向输入/输出（I/O） 口，5个中断优先级2 层中断嵌套中

11、断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT 电路，片内时钟振荡器。2 AT89S51的运行模式（1）空闲模式在空闲模式下，CPUt于睡眠状态，振荡器和所有片内外围电路仍然有效。空闲模 式可由软件设置进入（设IDL=1）。在这种模式下，片内RAMF口 SFR中的内容保持不变。 空闲模式可通过任何一个允许中断或硬件复位退出。若用硬件复位方式结束空闲模式，则在片内复位控制逻辑发生作用前长达约两个机 器周期时间内，器件从断点处开始执行程序。片内硬件禁止访问内部RAM但不禁止访问端口。为避免采用复位方式退出空闲模式时对端口的不应有的访问，在紧随设置进入 空闲指令（即设IDL=1

12、）的后面，不能是写端口或外部 RAM勺指令。（2）掉电模式引起掉电模式的指令是执行程序中的最后一条指令（使PD= 1的指令）。在掉电模式下，振荡器停止工作，CPU和片内所有外围部件均停止工作，但片内 RAM和SFR 中的内容保留不变，直到掉电模式结束。退出掉电模式可用硬件复位或任何一个有效的外部中断 INTO和INT1。复位可重新 设置SFR中的内容，但不改变片内RAM中的内容。在Vcc电源恢复到正常值并维持足 够长的时间之后，允许振荡器恢复并达到稳定，方可进行复位，以退出掉电模式。MCS-5保列单片机的并行I/O 口接口电路是微机必不可少的组成部分，并行输入确出接口是CPU5外部进行信息交换

13、的主要通道。MSC- 51系列单片有4个8位并行双向I/O 口 P0P3,共32根I/O线。每一 根线能独立用作输入或输出。单片机可以外接键盘、显示器等外围设备.还可以进行系 统扩展，以解决硬件资源不足问题。4个并行口都是双向口，既可以输入又可以输出。 P0、P2口经常作外部扩展存储器时的数据、地址线，P3口除作I/O 口外，每一根都有第二功能。这4个I/O 口结构基本相同，但仍存在差别。(1) P1 口是最常用的I/O 口如图3所示，因为不作数据地址线，具结构中没有数据地 址线，也没有多路开关MUX输出驱动电路接有上拉电阻。P1 口输入输出时与P0I/O时 相似，输出数据时.先写入锁存器，经

14、 Q端反相，再经场效应管反相输出到引脚。输入 时，先向锁存器写l ,使v管截止.外部引脚信号由下方读缓冲器送入内部总线，完成读 引脚操作。P1 口也可以读锁存器。外部提升电阻将引脚拉升至高电平，但输人的低电平 信号能将其拉低，不会影响低电平的输入。误忸赛卷1vcc_<0内部总娥一读引脚写入-图3 P1 口一位结构P3 口为双功能口，当P3 口作为通用I/O 口使用时，它为准双向口，且每位都可定义 为输入或输出口，其工作原理同 P1 口类似。(3) P3 口还具有第二功能，具引脚描述，P3 口特殊功能口线特殊功能信号名称P3.0RXD用行输入口P3.1TXD用行输出口P3.2外部中断0输入

15、口P3.3外部中断1输入口P3.4T0定时器0外部输入口P3.5T1定时器1外部输入口P3.6WR写选通输出口P3.7RD读选通输出口3晶振电路电源引脚Vcc和VssVcc：电源端，接+ 5V。Vss：接地端。时钟电路弓I脚XTAL1和XTAL2XTAL1 :接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使 用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。XTAL2:接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存 P0 口输出的低8位地址，从而实现数据 与低位地址的复用。图4系统晶

16、振电路系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路(如图5所示)。AT89S单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL俐XTAL协别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容 C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片

17、靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。外部程序存储器读选通信号，是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。程序存储器地址允许输入端/VPP。当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当 PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当为低电平时，CPU 只执行片外程序存储器指令。输入/输出口引脚P0、P1、P2和P3。P0 口(P0.0P0.7):该端口为漏极开路的8位准双向口，负载能力位8高LSTTL负载，它为 8 位地址线和8 位数据线的复用端口。P1 口(P1.0P1.7):它是一个内部带上拉电阻的 8位准双向I/O 口，P1 口的驱动能力为 4 个

18、 LSTTL 负载。P2 口(P2.0P2.7):它为一个内部带上拉电阻的 8位准双向I/O 口，P2 口的驱动能力也为 4 个 LSTTL 负载。在访问外部程序存储器时，它作存储器的高8 位地址线。P3 口(P3.0P3.7): P3 口同样是内部带上拉电阻的 8位准双向I/O 口，P3 口除了作为一般的 I/O 口使用之外，其还具有特殊功能。4 复位电路复位使单片机处于起始状态，并从此状态开始运行MCS5-5俾片机RSHI脚为复位端， 该引脚连续保持2 个机器周期(24 个时钟振荡周期) 以上的高电平。可使单片机复位。本论文使用的是外部复位电路，单片机在启动后要从复位状态开始运行，因此上电

19、时要完成复位工作，称上电复位，如图6 a 所示。上电瞬间电容两端的电压不能发生突变，只RST端为高电平+ 5v,上电后电容通过及 RC电路放电RST®电压逐渐下降，直至低 电平0V,如图6c所示。适当选择R C的值，使RS础的高I电平维持2个机器周期 以上即可完成复位。单片机L 在运行过程中，出于本身或外并干扰的原因会导致出错。这时可按复位键以重新开始远行，按键复位可分为按键电平复位或按健脉冲复位，如图6b所示。按键脉冲复位和上电平复值的原理是一样的，都是利用RC电路的放电原理，如图6 d所示。让RST端能保持一段时间的高电平，以完成复位，按键电平复位时， 按键时间也应保持在两个机器

20、周期以上。(a)上电复位(b)按键电平复位RC放电过程电平复位过程(d)图5单片机常用复位电路+5V电根据设计要求和计算简便的原则，我们选择 12M的石英晶振、30PF的电容、 源，最小系统如下：<hd|J (MLJDlw,34 m & 11 1 J -11 193m33933PPFPPPFP PPFPPFP 尸8 A POJQiLDO PO 1M.DI PO 3JA-D3 FV 协。3 PQ 4 Z POJJJLDSPO 7/A.D7JlLE 芮国 P2 7XAI5Pa.Att.l 3 P2 4M13 P9 3ttl I 依MU 口P2上小身 P2 0JOLTD图6单片机最小系

21、统6.2程序设计内容(1)硬件电路连线(1)把“单片机系统”区域中的P1端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“ DR1DR8” 端口上；(2)把“单片机系统”区域中的P3端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“ DC1DC8” 端口上；(2)数字0 9点阵显示代码的形成如下图所示，假设显示数字“ 0”00 00 3E 41 41 41 3E 00因此，形成的列代码为00H, 00H, 3EH 41H 41H, 3EH 00H, 00H;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“

22、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。数字“1”代码建立如下图所示其显示代码为 00H, 00H, 00H, 00H, 21H, 7FH, 01H, 00H数字“2”代码建立如下图所示00H, 00H, 27H, 45H, 45H, 45H, 39H, 00H数字“3”代码建立如下图所示1 2 3 4 5 6 7 800H, 00H, 22H, 49H, 49H, 49H, 36H, 00H数字“4”代码建立如下图所示00H, 00H, 0CH 14H, 24H, 7FH,

23、 04H, 00H数字“5”代码建立如下图所示00H, 00H, 72H, 51H, 51H, 51H, 4EH 00H数字“6”代码建立如下图所示00H, 00H, 3EH 49H, 49H, 49H, 26H, 00H数字“7”代码建立如下图所示00H, 00H, 40H, 40H, 40H, 4FH, 70H, 00H数字“8”代码建立如下图所示00H, 00H, 36H, 49H, 49H, 49H, 36H, 00H数字“9”代码建立如下图所示00H, 00H, 32H, 49H, 49H, 49H, 3EH 00H(3) 8X8点阵LED工作原理说明*8点阵LED结构如下图所示：图

24、7二极管显示电路从图 7 中可以看出，8X8 点阵共需要64 个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1 电平，某一行置0 电平，则相应的二极管就亮。6.3 电路板的制作Protel99 功能强大，为我们进行电子电路原理图和印制板图的设计提供了良好的操作环境。用Protell99 进行电路设计分为两大部分：原理图的设计和电路板的设计。原理图的设计实在SCHS统中进行的，电路原理图是印刷板电路设计的基础，只有设计好原理图才有可能进行下一步的电路板设计。用 protel99 进行电路板设计的第一步是其原理图的设计。显然，原理图决定整个电路的基本功能，也是接下

25、来生成网表和设计印刷板电路的基础。具体步骤如下：( 1)图面设置：Protel99 允许用户根据电路的规模设置图面的大小，按照偏好和习惯设置图面的样式。 实际上， 设置图面就是设置了一个工作平面，以后的工作就要在这个平面上进行。所以图面应该设置得足够大，为进一步工作提供一个足够大的工作空间。( 2)放置元件：所谓放置元件就是从元件库中选取所需得元件，将其布置到图面上合适的位置，有时还要重定义元件的编号、封装。元件的封装很重要，要根据元件的实际尺寸和实际封装来决定，要是元件没封装好，将会给以后电路板的制作带来很大的麻烦。这些都是下一步工作的基础。Protel99 为用户提供了一个非完备的元件库，

26、并且允许用户对这个元件库进行编辑或者新建自己的元件库。电路板的 制作过程：(1) 打印：将生成的PCB图打印到热转印纸上，需注意线不能太窄，墨要加重，否则制板时容易断线，如果在操作过程中断了线，可用电烙铁将锡带过。(2) 熨烫：将热转印纸覆在铜板上，用电熨斗进行熨烫，关键要注意熨烫的时间，不能太久，也不能时间太短，否则，太久会把铜板烫坏，不够的话墨迹覆不上去。(3) 腐蚀：把铜板放到三氯化铁溶液中腐蚀，需注意溶液浓度要较高，最好用热水配置，这样腐蚀更快，一般3 分钟即可。如果时间过长，需剩下的铜线也可能被腐蚀。(4) 打孔：打孔时注意钻头尺寸，本次用的钻头大小是0.712mm的，最需注意的地方

27、是集成块 的管脚，如果打孔误差大，管座就很难插上。(5) 放置元件：放置前应先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均匀地涂上松香水(目的是防止铜线氧化，易于焊锡覆着焊盘，但多涂会导致焊接时焊点变黑，影响美观)。放置元件时注意集成块的管脚，二极管和电解电容的正负，这些都是平时比较容易出错的地方。(6) 焊接：焊接技术比较难掌握，焊锡、烙铁与焊盘的位置关系，焊锡熔化时间长短，松香水的浓度，烙铁的温度等等，都是影响焊点美观的因素。(7) 检查：检查是否有虚焊，集成块管脚位置是否正确，电源引线位置是否恰当等。检查完毕就能进行调试了。七 设计总结1、制作了这个最小系统后，基本理解了protel 软件的一些基本使

28、用思路：(1)主要分两个部分：一个为原理图，一个为PCB图。原理图为你所要实现电路的基本原理结构，只是实现其原理的框图。一个为 PCB就是你所做的电路的具体实现形 式，所做电路的大小，元件大小，导线大小都完全和做出后的电路板一模一样，做PCB的时候， 要考虑到很多的因素，比如导线的宽度，焊盘大小，安全间距，元件摆放位置，元件大小，干涉情况等。(2)原理图和PCB又是有关联的，它们电气特性是一样的，在一边的修改完全可以 反映到另一方面。这就使的设计思路的唯一性，也让改动变得更加合理以及人性化。(3)原理图和PCB都是由自己元件库里的元件和一些基本的电路线路组成的。在做 原理图和PCB的时候，最好先把它们的元件进行统一。使得原理图和PCBfg环环相扣，减少设计出错得可能性。2、在进行最小系统的编程设计时，不用以前学习的汇编编程，改用C 语言进行编程。学习了单片机的C语言编程后，发现C语言编单片机程序的时候比汇编更加直观， 逻辑性也更加强，也更加容易编出大的程序。由于 C语言强大的逻辑功能，有时候能编 出一些汇编无法或者很难编写出来的程序，或者是说用软件逻辑实现硬件控制的一些操作。虽然C编程的时候对时间延迟有些不足，但是经过网上搜索后也找到了比