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1、河南理工大学计算机科学与技术学院课程设计报告200 9 20 10 学年第 一 学期课程名称 单片机原理与应用实例仿真 设计题目 点阵电子显示屏的设计 学生姓名 学 号 310709010426 专业班级 计算机 指导教师 2010年 1月 3日一、设计题目：点阵电子显示屏的设计二、设计要求：用88点阵LED字符显示器和键盘，按1健，显示“单片机”三个字，按2键，显示“电子设计”四个字。三、设计目的：通过课程设计及研究论文，使我们对单片机的应用有更深入的理解，并具有较简单的单片机应用的设计能力。四、设计方案：串行输入，并行输出，动态行扫描显示汉字。通过串并转换器扩展I0口，达到控制LED点阵的
2、64个列线的目的。方案中运用8片串并转换器74HC595级联，锁存4个字的一行数据，并用4/16译码器74HC154选择对应的行线，在主程序中通过逐行扫描使8片串并转换器锁存的数据依次输入到点阵的列线端口上，这样依据人体视觉暂留，可以完整的看到扫描后的汉字。五、硬件设计硬件：Atmel89C52单片机，74HC154，74HC595（锁存器/驱动器），MATRIX-8*8-RED（8*8绿色LED矩阵），电阻，BUTTON（按键）AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C
3、52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52主要特性：与MCS-51产品指令和引脚完全兼容、8Kbyte字节可重复擦写flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:0-24MHz时钟频率、三级加密程序存储器、256x8字节内部RAM、32个可编程I/O口 、3个16位定时器/计数器 、8个中断源、可编程串行UART通道、支持低功耗空闲及掉电模式 。 如图为AT89C52引脚针试图和内部框架图。AT89C52为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51
4、内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制
5、端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能.。P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻
6、。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。由于显示多个汉字，需要多块LED点阵块，就需要采用级联多只串并转换器7
7、4HC595从而实现点阵的扩展。左图是74HC595的引脚分布图，各引脚功能为：QAQH: 并行数据输出，即存储器的数据输出QH 9 串行数据输出SCK 11 移位寄存器时钟输入RCK 12 存储寄存器时钟输入G 13 输出有效（低电平）SCLR 10 主复位（低电平）SER 14 串行数据输入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使用独立的时钟。数据在SH_CP的上升沿输入，在ST_CP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器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入端DS，一个串行输出Q7和第二片74HC595的D
8、S连接实现多片扩展。OE是输出使能端，该端为低电平时数据从74HC595寄存器内输出到数据总线上。简介：4线16线译码器,可以实现地址的扩展。4-Line to 16-Line Decoder/Demultiplexer 引脚说明1-11 13-17 ：输出端。（outputs (active LOW)）12：Gnd电源地 （ground (0 V)）18-19：使能输入端 (enable inputs (active LOW)20-23地址输入端 (address inputs)24：VCC电源正 (positive supply voltage)LED点阵显示屏是一种通过控制半导体发光二极
9、管的显示方式，用来显示文字图形等各种信息的显示屏幕。8*8点阵由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。当点阵中的某一行置高电平，某一列置低电平，则该行列线交叉点的二极管就点亮。因此要实现某一列的发光二极管都点亮，则该列的列线上都应送上低电平，所有行线送高电平；若实现某一行的发光二极管都点亮，则该行的行线上都应送上高电平，所有列线送低电平，这一操作可以利用软件扫描的方法来实现。硬件框图（仿真图）：原理图：单片机按键控制416译码器级联的串并转换器74HC59516*32点阵显示屏六、软件分析（含程序流程图，程序清单要有注释）主要程序流程图如下：主函数YNYY调用ke
10、yscan()开始flagScan(flag)1流程图YYYYKeycsan()入口key0=0Delayms(5)key0=0flag=1key1=0Delayms(5)key1=0flag=2keyscan()函数流程图Scan()调用入口row=0;row1OE=1;ST_CP=0延迟函数delay(6)OE=0；输出端有效由m控制显示字for循环控制寄存器的时钟输入for循环控制寄存器的时钟输入ST_CP=1;上升沿锁存Scan()函数流程图具体程序如下：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned i
11、ntsbit DS=P24;/74HC595串行数据输入端sbit SH_CP=P25;/74HC595数据输入移位控制端sbit ST_CP=P26;/74HC595数据输入锁存端sbit OE=P27;/74HC595数据输出使能端sbit key0=P10;sbit key1=P11;uchar row;/列变量uchar flag;/按键标识位uint delayi,delayj;/us级延时变量uchar code table832=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0
12、x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/空数据 0x10,0x00,0x10,0x10,0x11,0xF8,0x11,0x10,0xFD,0x10,0x11,0x10,0x31,0x10,0x39,0x10,0x55,0x10,0x51,0x10,0x91,0x10,0x11,0x10,0x11,0x12,0x12,0x12,0x14,0x0E,0x18,0x00,/机0x00,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x84
13、,0x3F,0xFE,0x20,0x00,0x20,0x00,0x3F,0xC0,0x20,0x40,0x20,0x40,0x20,0x40,0x20,0x40,0x20,0x40,0x40,0x40,0x80,0x40,/片0x10,0x10,0x08,0x20,0x04,0x48,0x3F,0xFC,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x00,0x01,0x04,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,/单0x00,0x40,0x20,0x40,0x10,
14、0x40,0x10,0x40,0x00,0x40,0x00,0x44,0xF7,0xFE,0x10,0x40,0x10,0x40,0x10,0x40,0x10,0x40,0x12,0x40,0x14,0x40,0x18,0x40,0x10,0x40,0x00,0x40,/计0x01,0xF0,0x21,0x10,0x11,0x10,0x11,0x10,0x01,0x10,0x02,0x0E,0xF4,0x00,0x13,0xF8,0x11,0x08,0x11,0x10,0x10,0x90,0x10,0xA0,0x14,0x40,0x18,0xB0,0x13,0x0E,0x0C,0x04,/设0
15、x00,0x00,0x3F,0xF0,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x40,0x01,0x80,0x01,0x04,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,/子 0x02,0x00,0x02,0x00,0x02,0x10,0x7F,0xF8,0x42,0x10,0x42,0x10,0x7F,0xF0,0x42,0x10,0x42,0x10,0x7F,0xF0,0x42,0x10,0x02,0x00,0x02,0x04,0x02,0x0
16、4,0x01,0xFC,0x00,0x00/电;/*1ms延时函数，用于按键消抖*/void Delayms(int z)int x,y;for(x=z;x=0;x-)for(y=120;y0;n-)for(delayi=0;delayi100;delayi+);/*逐行扫描数据函数,每次扫描16行*/Scan(uchar m) uchar i,j; uchar temp0,temp1; for(row=0;row1;OE=1;/关闭输出 ST_CP=0;/现在锁存器赋一个高电平 for(j=(4*m-4);j=(4*m-1);j+) temp0=tablejrow; temp1=tablej
17、row+1; for(i=0;i8;i+) SH_CP=0;/寄存器的时钟输入，上升沿有效 DS=temp1&0x80;/高位优先 temp1=1; SH_CP=1; for(i=0;i8;i+) SH_CP=0;/寄存器的时钟输入，上升沿有效 DS=temp0&0x80;/高位优先 temp0=1; SH_CP=1; ST_CP=1;/上升沿锁存输入的数据 OE=0;/输出端有效 delay(2);/800us延时,行暂存数据 /*按键扫描函数*/void keyscan()if(key0=0)Delayms(5);/按键消抖if(key0=0)flag=1;/按键标识位1if(key1=0
18、)Delayms(5);/按键消抖if(key1=0)flag=2;/按键标识位2/*主函数*/void main()while(1)keyscan();/按键扫描if(flag)Scan(flag);/按下1，显示“单片机”，按下2，显示“电子设计”七、总结与展望这次课程设计，我从设计过程的错误中学到了很多，首先是明白了理论知识不一定能做的很好，还有许多要去学，去实现。不仅通过这次实际操作是我对proteus这款软件的操作有了一个很大的进步 ，而且在这次设计中，如果没有查阅各种资料，就不知道怎样去用有限的IO口去实现16*32点阵的连接。对出去单片机外的芯片也有了一些认识明白了这些芯片的用途
19、。在编写这次的程序时，不知道如何下手，只是从延迟函数开始一点点的写出，里面用到几个子函数。对于延迟函数，一开始在Scan()函数里没有用到，但是结果显示出的子不完全，最后才想到需要用延迟函数，不然的话闪动太快，出现不完全的字体。纵观我们现在生活的各个领域，从导 弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据 处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些 东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用， 元器件不断老化，控制的精度自
20、然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们 只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成 本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的 人来接受它、使用它。在我国,单片机的开发应用已六年有余,已经形成一支庞大的技术开发队伍,为我国单片机应用积累了丰富的经验.随着电子技术、计算机芯片技术和微电子技术的飞速发展,促进了单片机应用技术一日千里的变化.面对这种形势,及时地了解国内外单片机应川技术的现状,总结应用经验和分析技术。涉及单片机开发的电子公司多如牛毛，单片机开发人才缺口巨大，所以学好单片机的话就业会很有前景的。八、参考文献1 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）.北京：北京航空航天大学出版社，19982 李广弟.单片机基础. 北京：北京航空航天大学出版社，19923 何立民.单片机应用技术大全. 北京：北京航空航天大学出版社， 19944 张毅刚.单片机原理及接口技术. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19905 谭浩强.单片机课程设计. 北京：清华大学出版社，19896李泉溪.单片机原理与应用实例仿真. 北京：北京航空航天大学出版社，2009