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1、永城职业学院毕业论文永城职业学院单片机课程设计设计题目：点阵LED显示器 班 级；08二班 专 业：矿山机电姓 名：指 导 老 师： 日期：2010年6月3日目录摘要1.概述1.1 认识单片机1.2 单片机的发展1.3单片机的应用1.4单片机的特点2.LED点阵显示屏概述.2.1 LED显示屏控制技术状况2.2 串行传输与并行传输技术.2.3动态扫描与静态锁存技术2.4自动检测及远程控制技术3单片机的LED点阵显示总体设计任务3.1总设计任务书3.2本实验的主要目的.3.3，此试验需要的原件有4.硬件设计4.1硬件的介绍4.2硬件电路图4.3 8X8点阵LED工作原理说明4.4 LED驱动模块
2、的硬件设计.4.5 驱动电路的设计5.软件的设计5.1程序流程图和介绍52仿真器Keil介绍6.个人体会7参考文献题 目：单片机的LED点阵显示摘要随着电子技术的迅速发展，特别是随大规模集成电路产生而出现的微型计算机，给人类生活带来了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张他说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其高可靠性、高性能价格比，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发
3、和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。单片机系统的开发应用，给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。现代产品如汽车、机床、家电等的更新换代大多是由电子技术特别是单片机技术在各类产品上的应用带来的。单片机技术是一门应用性很强的课程，其理论与实践技能是从事电类、机类、机电类和计算机类工作的专业技术人员所不可缺少的。由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中
4、的主流。目前，可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。 半导体发光二极管(LED)，是指在半导体PN结通以正向电流时能发光的半导体显示器件。它具有寿命长、功耗低、体积小、多色显示、工作温度稳定性好，响应时间快等优点，已广泛用于各种仪器仪表、计算机、家用电器等领域，也可用于光纤通信、信息处理和自动控制。随着技术的发展，LED显示得到了日益广泛的应用，将单色或彩色发光二极管排列成矩阵板即构成LED显示屏，利用单片机或微机来进行控制，使显示内容变得丰富多彩。关键字：LED；点阵；单片
5、机；模块。概述1.1认识单片机单片机是近代计算机技术发展的一个分支嵌入式计算机系统。它是将计算机的主要部件：CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出接口电路等集成在一块大规模的集成电路中，形成芯片级的微型计算机，称为单片微型计算机（Single Chip Mpcrocom-puter），简称单片机。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按
6、照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机与现代微型计算机一样，系统结构均采用冯诺依曼提出的“存储程序”思想，即程序和数据都被存放内存中，采用二进制代替十进制进行运算和存储程序。人们将计算机要处理的数据和运算方法、步骤，事先按计算机要执行的操作命令和有关原始数据编制成程序（二进制代码），存放在计算机内部的存储中，计算机在运行时能够自动地、连续地从存储中取出并执行，不需要人工加以干预。通常一个基本的单片机由以下几部分组成：（1）中央处理器CPU，包括运算器、控制器和寄存器；（2）存储器，包括ROM和RAM；（3）输入输出（I/O）接口，它与外部输入输出设备连接
7、。1.2单片机的发展单片机出现的历史并不长，但是发展 十分迅猛。单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：（1）低性能初级阶段以1976年Intel公司推出的MCS-48系列为代表，采用将8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时器/计数器、ROM和RAM等集成于一块半导体芯片上的单片结构，虽然其寻址范围有限（不大于4KB），也没有串行I/O，而且RAM、ROM容量小，中断系统较简单，指令系统功能也不强，但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等需要。（2）高性能提高阶段以Intel公司的MCS-51系列为代表，这一阶段推出的单片机普遍带有串行I/O接口，有多级中断处理系统及16位定时器/计数器。
8、片内RAM/ROM容量加大，且寻址范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换接口。接口体系逐步完善，性能也大大提高，面向控制的特点进一步突出增强了单片机的控制功能。（3）8位机巩固发展以及多品种共存阶段1983年，Inter推出MCS-96系列单片机是具有代表性的，片内集成16位CPU，RAM和ROM的容量也进一步增大，并带有I/O部件，带有多通道A/D转换器，8级中断处理能力使其具有更强的的实时处理功能。1.3单片机的应用单片机主要面向控制领域，能够实现系统的在线控制。目前，单片机的应用日益广泛，下面简单介绍其典型的应用领域。（1）智能化议表单片机用于各种仪器仪表，促使仪表向数字化、智能化、
9、多功能化、柔性化方向发展，将监控、处理、控制等功能一体化，简化了仪器仪表的硬件结构，可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、分析仪和智能传感器等。（2）实时工业控制用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、数据采集系统等，达到测量与控制的目的。典型应用如电机转速控制，报警系统和生产过程自动控制等。（3）机电一体化产品机电一体化产品集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，单片机与传统的机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化。典型产品如机器人、数控机床、可编程控制器等。（4）智能接口在计算机控制系统，特别是在较大型的工业测控系统中，经常要采用分布式
10、测控系统完成大量的分布参数的采集。单片机被作为分布式系统的前端采集模块，进行接口的控制与管理。（5）办公自动化现在大多数办公设备都采用了单片机进行控制，如打印机、复印机、传真机和考勤机等。（6）商业营销商业营销系统广泛使用单片机构成的专用系统，如电子称、收款机、条形码阅读器、商场保安系统、空气调节系统和冷冻保鲜系统等。（7）家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔，如空调、电冰箱、微波炉、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、VCD和录像机手机等。另外，单片机在交通、网络与通信及航天等领域中也有广泛应用。2，LED点阵显示屏概述2.1 LED显示屏控制技术状况显示屏的控制系统包括输入接
11、口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。2.2 串行传输与并行传输技术LED显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技术，显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间，每个时钟仅传送一位数据。采用这种方式的驱动IC种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比，具体工程实现也较为容易。2.3动态扫描与静态锁存技术LED显示屏控制系统实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种方式。一般室
12、内显示屏多采用动态扫描技术，即一行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目，分为1/4,1/16扫描等。室外显示屏基本上采用静态锁存技术，即每一个发光一极管都对应有一个驱动寄存器，无需时分工作，从而保证了每一个发光一极管的亮度占空比为100%。动态扫描法可以大大减少控制器的I/O口，因此应用较广。2.4自动检测及远程控制技术LED显示屏的构成复杂，特别是室外显示屏，供电、环境亮度、环境温度条件等都直接影响显示屏的正常运行。在LED显示屏的控制系统中，因根据需要对温度、亮度、电源等进行自动检测控制，也可根据需要，远程实现对显示屏的亮度、色度调节、图像水平和垂直位置
13、的调节以及工作方式的转换等。3单片机的LED点阵显示总体设计任务3.1总设计任务书说明和要求：点阵LED 显示器是将许多LED 类似矩阵一样排列在一起组成的显示器件。当单片机输出的控制信号，使得点阵中的LED 有些发光，有些不发光，即可显示出特定的信息，包括汉字、图形等。由微机控制点阵LED 大屏幕广告宣传牌随处可见。因此，本次利用点阵LED显示器，显示自己设计的汉字。3.2本实验的主要目的；1、了解点阵LED显示器的基本原理。2、掌握点阵LED汉字显示程序的编码方法。3、掌握单片机用8X8矩阵式LED显示汉字的编程方法。3.3，此试验需要的原件有：实验模块（CPU模块）1块，串行通信模块1块
14、，8X8矩阵模块1块，（所需器件：8X8点阵2块，9012三极管8个，5千欧电阻8个，100欧电阻8个，70mmX50mm万用板一块，插针、针冒和连接线若干），编写程序。 4.硬件设计4.1硬件的介绍本实验采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路、8X8LED点阵5部分组成，其中，AT89C51是一种带4KB字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带
15、2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。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，单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51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。因此，现在许多智能化的电子产品设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。时钟电路由AT89C51得18、19脚的时钟端（XATLL 1及XTAL 2）以及12 MHz晶振X、电容C1、C2组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复
16、位电路，主要由R1、R2，电容C，开关组成，分别接至AT89C51的RST复位输入端上。实验仪上设有一个共阳极8X8LED点阵结构如图所示。该点阵对外引出8条行线，8条列线。若使某一个LED发光，只要将与其LED连接行线加高电平，列线加低电平；若使某一列LED发光，只要将8根行线全加高电平，此列线加低电平；若使某一列LED部分发光，只要将需发光的行线加高电平，此列线加低电平。其引脚图如下；4.2硬件电路图实验仪上的点阵LED及驱动电路如下图所示（与单片机之间由实验者自连）。单片机P2口（实验时可自定）输出的数据通过行驱动（7407）加至点阵的8条行线上，单片机P1口（实验时可自定）输出的数据通
17、过列驱动（ULN2003A）反相后加至点阵的8条列线上。若要使该点阵显示汉字信息，只要通过P2口、P1口输出特定的数据，控制点阵LED逐行或逐列循环发光即可。4.3 8X8点阵LED工作原理说明从图3-3-1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；因此要实现一根柱形的亮法，如图49所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。3-3-18X
18、8点阵LED结构4.4 LED驱动模块的硬件设计软件是该LED显示屏控制系统的重要组成部分，在系统的软件设计中我们也才用了模块化设计，将系统的各部分功能编写成子模块的形式，这样增强了系统软件的可读性和可移植性。LED驱动模块是LED显示屏设计的关键部分，驱动电路设计的好坏直接关系到LED显示屏的亮度、稳定度等重要指标。本课程设计中LED的驱动是采用三极管和74LS154实现的。4.5 驱动电路的设计此系统中驱动电路是由74LS154和三极管组成的，原理图如图3-2-1所示5.软件的设计5.1程序流程图和介绍在本系统中单片机89C51的主要功能就是实现LED点阵显示器上字样的显示、移位、变化、数
19、据的读取等功能其主要流程图如下图所示： 52仿真器Keil介绍Keil软件是一个非常好用的C语言和汇编语言的编辑和调试软件。他的功能非常大，一般所支持的汇编语言或者C语言的编辑、编译都可以做到。在试验箱中设置了仿真器SST89E564RD,可以利用Keil来做在线仿真。操作步骤：1，打开Keil软件建立新的工程并重新命名新的文件夹，并将此文件保存。如下图所示：2.点击保存之后按所选的单片机型号选择SST中的SST89E564RD型号的单片机点击确定3，建立Target14.建立新的文件夹5.向文件夹中 6.输入程序：ORG 0HSTART:MOV R5,#0A0H PP:MOV DPTR,#D
20、ATA1 ;指向点阵代码首页 MOV R2,#80H ；80H使第七列（最左一列）阴极为低电平 CLR CDISP:MOV A,#0 MOVC A,A+DPTR ；取一列点阵代码 MOV P2,A ；加至阳极 MOV P1,R2 ；使一列阳极为低电平 CALL DELAY ；延时 INC DPTR ；指向下一列代码 MOV A,R2 ；R2右移一位，为下一列阴极输出低电平做准备 RRC A MOV R2,A JNC DISP ；八列未完转 DJNZ R5,PP AJMP START1DELAY:MOV R1,#0 ；延时子程序DELAY0:DJNZ R1,DELAY0 RETDATA1:DB
21、00h,00H,38H,28H,0FFH,28H,38H,00H ；中的点阵代码START1:MOV R4,#0A0HQQ:MOV DPTR,#DATA2 ；指向点阵代码首页 MOV R2,#80H ；80H使第七列（最左一列）阴极为低电平 CLR CDISP1:MOV A,#0 MOVC A,A+DPTR ；取一列点阵代码 MOV P2,A ；加至阳极 MOV P1,R2 ；使一列阴极为低电平 CALL DELAY ；延时 INC DPTR ；指向下一列代码 MOV A,R2 ；R2右移一位，为下一列阴极输出低电平做准备 RRC A MOV R2,A JNC DISP1 ；8列未完转 MOV
22、 R1,#0DELAY9:DJNZ R1,DELAY9 DJNZ R4,QQ AJMP STARTDATA2:DB 00H,0FFH,0D3H,0D3H,0FFH,0D7H,0D3H,0FFHLOOP:MOV R7,#00HFF:MOV R6,#00H MM:DJNZ R6,MMDJNZ R7,FFRETEND7将输入的程序另存为新的文件夹并命名为（.a51）并将文件保存。打开如下图所示的文件;将上述文件打开点击添加、关闭8.右键点击Target1点击第二页。更改文件中的数据9.除错。10.运行所输入的程序。6.个人体会通过这次课程设计，我认为我学到了很多东西，知识方面；我们查阅了更多的资料，
23、对于单片机有了更多的了解，也锻炼了我们的组织能力，掌握理论的能力。在与同学们的相处中，也增加了我们的友谊，让我们懂得了团结的重要性。这次的实训以制做一个8X8点阵式汉字LED显示器作为主线，融入我们学到的各种基础知识和一些实践经验。再拓展到各种计算机知识。以上这些与连接编程工作相比，连接编程的工作是更大量、更费时间和精力的，也是更重要的。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功
24、的一项非常有力的条件，且是重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。同学之间的帮助和老师的耐心指导无不处处的打动着我们，相信只要我们用心的去做没有什么可以难倒我们。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆通过这样的实训，有利于我们更好的掌握理论知识，有利于我们更好了解单片机的结构和理解单片机工作原理，也有利于我们更好的提高动手能力和创新思维能力。让我体会到了同学之间的互帮互助以及老师的耐心指导，因此我们每一位同学都非常珍惜这次设计的机会。努力的做好每一份设计这次课程设计，我认为是非常必要
25、的，他锻炼了我们很多方面的能力，也让我对单片机有了进一步的了解和认识。7.参考文献【1】 单片机原理与接口技术（第三版），李明、毕万新编著，大连理工大学出版社【2】 MCS51单片机应用设计，张毅刚等编著，哈尔滨工业大学出版社【3】 MCS51单片机原理及实用技术，张振荣、晋明武、王毅平编著，人民邮电出版社【4】 单片机实用系统设计技术，房小翠、王金凤编著，国防工业大学出版社【5】 单片机程序设计基础，周航慈、饶运涛编著，北京航空航天大学出版社【6】 单片机开发与典型应用设计，谢筑森编著，中国科学技术大学出版社【7】 显示技术与显示器件，彭国贤编著，人民邮电出版社【8】 电子显示技术，张兴义编著，北京理工大学出版社。【9】 单片微型计算机及其应第 - 16 - 页共 16 页