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基于单片机的LED点阵显示系统设计.doc

发布时间：2022-06-15 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.52M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第一章 设计说明及要求
    1.1设计任务
    1.2设计要求
    第二章 设计方案以及原理
    2.1设计方案
    2.2 LED显示的基本原理
    2.2.1 8×8点阵简介
    第三章 硬件电路设计
    3.1 74HC595工作原理
    3.1.1 引脚说明
    3.1.2 功能表
    3.2 74HC154功能简介
    3.2.1 引脚说明
    3.2.2 地址/全能输入对应输出表
    第四章 系统软件设计
    4.1流程图设计
    4.2 系统源程序设计
    4.2.1 主程序
    4.2.2 显示驱动程序
    参考文献
    学 号 0970011* 天津**** 单片机原理及接口技术课程设计 设计说明书 基于单片机的 LED 点阵显示系统设计 起止日期： 201* 年 1 月 4 日 至 201* 年 1 月 10 日 学 生 姓 名 李 炯 班 成 级 绩 指 导 教 师 ( 签 字 ) 0* 电 信 一 班 计算机与信息工程学院 201*年 1 月 9 日
    天津**** 课程设计任务书 201* —201*学年第 1 学期 计算机与信息工程学院 电子信息工程专业 班级 0*电信 1 班 学号 0*700113 课程设计名称： 单片机原理及接口技术课程设计 设计题目： 基于单片机的 LED 点阵显示系统设计 完成期限：自 201* 年 1 月 4 日至 201* 年 1 月 10 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一．程设计的目的 1. 进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。 2. 掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。 3. 通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。 4. 通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。 5. 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的 全过程，为今后从事相应打下基础。 二．课程设计的基本要求 1. 认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培 养科学的设计思想和良好的设计作风。 2. 提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。 3. 提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。 4. 课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。 5. 课程设计说明书封面格式要求见附表 1。 三．课程设计具体要求 a) 要求每位同学独立完成设计任务。 b) 原理图设计。 1． 原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。 2． 图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明。 3． 原理图要完整，CPU，外围器件，扩器接口，输入/输出装置要一应俱全。 c) 程序调计 1． 根据要求，将总体项能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功 能。 2． 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设直出完整的程序
    程序流程图。 d) 设计说明书 1． 原理图设计说明 简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程 及顺序。 2． 程序设计说明 对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较 详细的描述。 3． 画出工作原理图，程序流程图如并给出相应的程序清单。 四． 设计任务 利用单片机 AT89S51 实现控制的 LED 点阵显示应用控制系统中的接口和编程设计， 完成 LED 点阵显示等相关功能。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期： 201*年 12 月 22 日
    目 录 第一章 设计说明及要求................................................................................................................... 1 1.1 设计任务....................................................................................................................................1 1.2 设计要求....................................................................................................................................1 第二章 设计方案以及原理............................................................................................................... 2 2.1 设计方案....................................................................................................................................2 2.2 LED 显示的基本原理............................................................................................................... 3 2.2.1 8×8 点阵简介...................................................................................................................... 3 第三章 硬件电路设计....................................................................................................................... 4 3.1 74HC595 工作原理................................................................................................................... 4 3.1.1 引脚说明............................................................................................................................ 5 3.1.2 功能表................................................................................................................................ 5 3.2 74HC154 功能简介................................................................................................................... 6 3.2.1 引脚说明............................................................................................................................ 6 3.2.2 地址/全能输入对应输出表............................................................................................... 6 第四章 系统软件设计....................................................................................................................... 7 4.1 流程图设计................................................................................................................................7 4.2 系统源程序设计....................................................................................................................... 8 4.2.1 主程序................................................................................................................................ 8 4.2.2 显示驱动程序.................................................................................................................... 9 参考文献........................................................................................................................................... 10
    第一章 设计说明及要求 1.1 设计任务 基于单片机 AT89S51 控制的 LED 点阵显示应用设计，完成 LED 点阵显示等相关功能。 1.2 设计要求 a) 原理图设计。 1． 原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。 2． 图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明。 3． 原理图要完整，CPU，外围器件，扩器接口，输入/输出装置要一应俱全。 b) 程序调计 1． 根据要求，将总体项能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。 2． 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程图。 c) 设计说明书 1． 原理图设计说明 简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。 2． 程序设计说明 对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。 3． 画出工作原理图，程序流程图如并给出相应的程序清单。 1
    第二章 设计方案以及原理 2.1 设计方案 由于要交替显示三个字符，因此需要采用动态扫描显示。我们可以采用单片机来实现控制，程序设计 时要求：首先选中 8×8LED 的某一行，然后通过查表指令得到这一行要点亮的状态所对应的码型，并送 到相应的端口，延时 1ms，接着选中下一行、送该行的显示状态码型、送端口、延时……如此循环直至 8 行均显示一遍，时间为 8ms，然后再从第一行开始循环扫描，每个字符扫描 255 遍，那么每个字符共显示 约 2s，利用人的视觉暂停作用，就可以看到一个清晰的字符了；然后就可以显示下一个字符了，这时只需 要修改显示的状态码即可。 系统框图如图 2.1 所示给出的是可以显示一个 16×16 汉字系统的框图。 电路特点：AT89C51 是一种带 4K 字节 闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、 高性能 CM0S8 位微处理器。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，为很多嵌 入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价 的方案。 图 2.1 系统框图 其主要特点性有： 1） 8031 CPU 与 MCS-51 兼容 2） 4K 字节可编程 FLASH 存储器（寿命：1000 写/擦循环） 3） 全静态工作：0Hz-24KHz 4） 三级程序存储器保密锁定 5） 128*8 位内部 RAM 6） 32 条可编程 I/O 线 7） 两个 16 位定时器/计数器 8） 6 个中断源 9） 可编程串行通道 10）低功耗的闲置和掉电模式 11）片内振荡器和时钟电路 2
    2.2 LED 显示的基本原理 LED 显示屏是一种由半导体发光二极管构成的显示点阵,通过控制每个 LED 的亮灭实现图形或字符的 显示。无论是单个的 LED 还是 LED7 段显示器，大多不能显示字符（含汉字）及更为复杂的图形信息，主 要是因为它们没有足够的信息显示单位。LED 点阵显示是把很多的 LED 按矩阵方式排列在一起，通过对 各 LED 发光和不发光的控制来完成各种字符和图形的显示。最常见的 LED 点阵显示模块有 5×7（5 列 7 行）、7×9、8×8 结构，前两种主要用于显示各种西文字符，后一种可作为大型电子显示屏的基本组成单 元。本文主要介绍 8×8 点阵显示模块的工作原理。 2.2.1 8×8 点阵简介 8×8 点阵的外观及引脚如图 2.2 所示，其等效电路如图 2.3 所示。 由等效电路中可以看出，只要合理 的控制各个 LED 的阳极和阴极的 电位，就可以控制 LED 的点亮和熄 灭。LED 大屏幕显示可分为静态显 示和动态扫描显示两种。静态显示 只有一屏就可以了，而当要显示的 字符较多或者图形要求变化时，则 要用到动态扫描显示了。静态显示 下，每一个像素都需要一套驱动电 路，如果显示屏为 n×m 个像素， 则需要 n×m 套驱动电路；而动态 扫描时显示方式则采用复用技术， 如果是 P 路复用，则每 P 个 像素需要一套驱动电路，个像素 仅需 n×m/P 套驱动电路，可见， 动态扫描时，P 越大，驱动电路越 少，成本越低。 图 2.2 8×8 点阵的外观及引脚图 图 2.3 8×8 点阵的等效电路 3
    第三章 硬件电路设计 系统由 AT89C51 最小系统、显示屏、列驱动电路、行驱动电路和控制键构成。AT89C51 为主控芯片, 显示屏由 4 块 8×8LED 共阴连接组成,其列驱动电路由 2 片 74HC595 构成,扩展为具有锁存、串并移位和三 态输出的 16 位移位寄存器,字模数据由此输出;行驱动电路由 1 片 4-16 线译码器 74HC154 构成,从 DCBA 输 入增量数据,将输出逐行扫描信号。该系统在 Proteus 软件环境下的原理图如图 3-1 所示： 3.1 74HC595 工作原理 图 3-1 设计总电路 74HC595 是硅结构的 CMOS 器件，兼容低电压 TTL 电路，遵守 JEDEC 标准。74HC595 是具有 8 位 移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在 SH 的上升沿输入， 在 STCP 的上升沿进入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起， 则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串 行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7’）,和一个异步的低电平 复位，存储寄存器有一个并行 8 位的，具备三态的总线输出，当使 能 OE 时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。其引脚图 如图 3-2 所示。 8 位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关 断状态。三态。 将串行输入的 8 位数字，转变为并行输出的 8 位数字，例 如控制一个 8 位数码管，将不会有闪烁。 4 图 3-2 74HC595 引脚图
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