单片机实现88点阵LED字符显示毕业设计论文word格式.docx
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单片机实现88点阵LED字符显示毕业设计论文word格式
51单片机实现8*8点阵LED字符显示
摘要:
MCS—51系列单片机以其结构的系统完整、特殊功能寄存器的规范化以及指令系统的控制功能特色,成为单片机中的主流机型。
而如今的娱乐信息或新闻广告,大多数都是通过小型或大型的显示屏来向社会展示的,且这些显示屏大多就是由点阵所构成的。
为了适应社会科技的发展,掌握单片机及点阵的使用和显示方式,把科学技术应用到实践中去,本人经过学习设计了一个8*8点阵LED字符显示器。
该显示器可以以逐字显示、向上滚动显示、向左滚动显示这三种方式显示“电子设计”四个文字。
关键词:
单片机点阵9012按键晶振
51MCU8*8dotmatrixLEDdisplaycharacters
Abstract:
MCS-51seriessingle-chipsystem,itsstructureintegrity,andspecialfunctionregisters,aswellasstandardizedcommandcontrolsystemcharacteristics,asasingle-chipmodelofthemainstream.Today,informationorentertainmentnewsadvertising,mostlythroughsmallorlargescreendisplaytothecommunity,andmostofthesedisplaysisthatposedbythelattice.
Inordertoadapttothedevelopmentofsocialscienceandtechnologytomastertheuseofsingle-chipanddot-matrixdisplayandtheapplicationofscienceandtechnologyintopractice,Istudywasdesignedafteran8*8dotmatrixLEDdisplaycharacters.Thedisplaycanshowverbatim,rollingupshowedthattheleftrollingthreewaysthatthisshow,"ElectronicDesign"fourwords.
Keywords:
MicorComputerUnitLattice9012Key-pressXTAL
第1章绪论
1.1单片机的应用现状………………………………………………………(3)
1.1.1单片机的优势………………………………………………………(3)
1.1.2单片机的应用领域…………………………………………………(3)
1.2点阵的应用现状…………………………………………………………(4)
1.3课题来源和目的…………………………………………………………(4)
第2章51单片机的介绍
2.1单片机的含义……………………………………………………………(5)
2.2单片机的发展……………………………………………………………(5)
2.3单片机的基本结构…………………………………………………(6)
2.4AT89C52单片机…………………………………………………………(7)
2.4.1AT89C52简介………………………………………………………(7)
2.4.2AT89C52的引脚功能………………………………………………(8)
第3章8*8点阵LED及9012的介绍
3.18*8点阵LED工作原理…………………………………………………(10)
3.1.18*8点阵LED外观及引脚图………………………………………(10)
3.1.28*8点阵LED的工作原理…………………………………………(10)
3.1.38*8点阵LED的扫描方法…………………………………………(11)
3.29012的相关介绍…………………………………………………………(11)
3.2.19012的简介…………………………………………………………(11)
3.2.29012的引脚图………………………………………………………(12)
第4章系统硬件电路的设计
4.1电路总体设计……………………………………………………………(13)
4.2点阵电路的设计与连接…………………………………………………(13)
4.2.1点阵电路的设计……………………………………………………(13)
4.2.2点阵与单片机的连接………………………………………………(14)
第5章系统主要程序的设计
5.1主程序……………………………………………………………………(16)
5.2初始化程序………………………………………………………………(17)
5.3键扫描子程序……………………………………………………………(18)
5.4显示程序…………………………………………………………………(18)
第6章调试
6.1硬件调试…………………………………………………………………(20)
6.2软件调试…………………………………………………………………(20)
6.3总调试……………………………………………………………………(20)
结束语……………………………………………………………………………(21)
致谢………………………………………………………………………………(21)
附录
附录1元器清单…………………………………………………………………(22)
附录2本显示器控制源程序……………………………………………………(22)
附录3设计运行图示……………………………………………………………(30)
参考文献…………………………………………………………………………(33)
1绪论
1.1单片机的应用现状
1.1.1单片机的优势
目前,市场上销售的单片机有4位、8位、16位、32位,并且单片机朝着高性能多品种方向发展,尤其是8位单片机已经成为当前单片机的主流,主要体现在CPU功能增强、内部资源增多、引脚的多功能化、低电压和低功耗化。
正是因为单片机的性能不断完善,品种大量增加,在功能、功耗、体积、价格等方面能满足各种复杂的或简单的应用场合需求,所以单片机应用深入到各行业和消费类的电子产品中[1]。
1.1.2单片机的应用领域[3]
(1)家用电器领域
目前国内各种家用电器已普遍用单片机控制取代传统的控制电路,而做成单片机控制系统,例如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、电视机、录象机及其他视频音响设备的控制器。
(2)办公自动化领域
现代办公室中所使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机,如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、传真机及考勤机等。
(3)商业营销领域
在商业营销系统已广泛使用的电子天平、收款机、条形码阅读器、仓库安全检测系统、商场保安系统、空气调节系统及冷冻保鲜系统中,目前已纷纷采用单片机构成专业系统。
(4)工业自动化
工业过程控制、过程监测、工业控制及机电一体化控制等系统除一些小型工控机之外,许多都是一单片机为核心的单机或多机网络系统。
如工业机器人的控制系统就是由中央控制器、感觉系统、行走系统及擒拿系统等节点构成的多机网络系统。
(5)智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路
(6)汽车电子与航空航天电子系统
通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力检测控制系统、自动驾驶系统、通信系统以及监视器(黑匣子)等都要构成沉余的网络系统。
1.2点阵的应用现状
目前点阵被广泛运用于各种广告牌,是厂商用来向消费者展示推广产品的有利途径。
此外,在大型活动广场、医院、公司、学校等地方都大量使用电子屏来传递信息,而这些电子屏的基础就是运用电阵显示汉字、字母等。
1.3课题来源和目的
基于对单片机的学习、了解和兴趣,并认识到目前市场对它需求,本人现于毕业设计运用AT89C52单片机结合8*8点阵制作一个电子产品。
制作目的是要用8*8点阵LED字符显示器能显示“电子设计”四个文字。
显示方式可由K1、K2和K3选择,K1为逐字显示,K2为向上滚动显示,K3为向左滚动显示。
251单片机的介绍
2.1单片机的含义
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:
CPU、内存、内部和外部总线系统,目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
由于单片机从功能和形态来说都是作为控制领域应用的要求而诞生的,并且发展到一代80C51、M68HCO5、M68C11系列单片机时,在其中着力扩展了各种控制功能,如模/数(A/D)转换、脉宽调治、计数器捕获/比较逻辑、高速I/O口和WDT等,已突破了微型计算机的传统内容。
所以更准确的反映单片机本质的叫法应该是微控制器(MCU)。
[3]
根据单片机的结构和微电子设计的特点,虽然应用系统中往往仅一单片机为核心,但是它已完全融入应用系统之中,故而也有将单片机称为嵌入式微控制器的。
[3]
2.2单片机的发展
1970年微处理器研制成功之后,随之出现了单片机。
1971年美国Inter公司生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008,特别是1976年9月Inter公司的MCS-48单片机问世以来,在短短的十几年间,经历四次更新换代,其发展速度大约两、三年要更新一代,集成速度增加一倍,功能翻一翻。
发展速度之快,应用范围之广已到达了惊人的地步。
它已经渗透生产生活的各个领域,可谓无所不在。
[3]
总的来说单片机自从诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
(1)SCM即单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
(2)MCU即微控制器(MicroControllerUnit)阶段,主要的技术发展方向是:
不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
(3)单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
2.3单片机的基本结构
单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的单片机微型计算机。
一台典型的单片机的基本组成结构如图2.1所示。
其中中央处理器是通过内部总线与ROM、RAM、I/O接口以及定时计数器相连的。
图2.1典型单片机的基本组成结构
2.4AT89C52单片机
2.4.1AT89C52简介
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
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,AT89C52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。
主要功能特性:
·兼容MCS51指令系统
·8k可反复擦写(>1000次)FlashROM
·32个双向I/O口
·256x8bit内部RAM
·3个16位可编程定时/计数器中断
·时钟频率0-24MHz
·1个串行中断
·可编程UART串行通道
·2个外部中断源
·共6个中断源
·2个读写中断口线
·3级加密位
·低功耗空闲和掉电模式
·软件设置睡眠和唤醒功能
2.4.2AT89C52的引脚功能
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内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同。
其管脚图如图2.2所示。
图2.289C52的管脚图
主要引脚功能
(1)电源和晶振
Vcc运行和程序校验时加+5V
Vss接地
XTAL1输入到振荡器的反相放大器
XTAL2反相放大器的输出,输入到内部时钟发生器
用外部振荡器时,外接12MHZ晶振。
(2)I/O口
P0-P3为可编程通用I/O脚,其功能用途由软件定义
(3)控制线
RST复位输入信号,高电平有效,两个机器周期以上的高电平即可。
EA/Vpp片外程序存储器访问允许信号,低电平有效。
ALE/PROG地址锁存允许信号,输出。
PSEN片外程序存储器选通信号,低电平有效。
38*8点阵LED及9012的介绍
3.18*8点阵LED工作原理
3.1.18*8点阵LED外观及引脚图
下面图3.1为8*8点阵LED的外观及引脚图
图3.18*8点阵LED的外观及引脚图
3.1.28*8点阵LED的工作原理
下图3.2为8*8点阵LED的等效电路图,如图所示只要其对应的X、Y轴顺向偏压,即可使LED发亮。
例如如果想使左上角LED点亮,则Y0=1,X0=0即可。
应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。
图3.28×8点阵LED等效电路
3.1.38*8点阵LED的扫描方法
点阵LED一般采用扫描式显示,实际运用分为三种方式:
(1)点扫描;
(2)行扫描;
(3)列扫描。
若使用第一种方式,其扫描频率必须大于16×64=1024Hz,周期小于1ms即
可。
若使用第二和第三种方式,则频率必须大于16×8=128Hz,周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。
此外一次驱动一列或一行(8颗LED)时需外加驱动电路提高电流,否则LED亮度会不足。
针对此点在本设计中我就用到了PNP型三极管9012,用它来驱动电路。
接下来我就简单的介绍一下9012。
3.29012的相关介绍
3.2.19012的简介
三极管9012是一种低电压、大电流、小信号、小功率的普通PNP型硅管。
TO-92标准封装,三极管9012很常见,主要用于开关应用、射频放大,在收音机以及各种放大电路中我们经常可以看到它。
9012的相关参数:
集电极电流Ic:
Max-500mA;工作温度:
-55℃to+150℃;集电极-基极电压Vcbo:
-40V
3.2.29012的引脚图
如图3.3所示:
emitter是发射极collector是集电极base是基极
图3.39012三极管的引脚图
4系统硬件电路的设计
4.1电路总体设计
本字符显示器采用AT89C52单片机作为控制器,12MHz晶振,8*8点阵共阳LED显示器,其电路如图4.1所示。
如图所示,该电路用到了51单片机、8*8点阵LED、三极管、晶振、开关等电子元件,其中主要的元件我在前面几章已经做过了详细的介绍,这里就不再具体说明只是针对此设计图做出说明。
图4.1字符显示电路图
如图4.1所示,其中P0口作为字符数据输出口,P2为字符显示扫描输出口,第31脚(EA)接电源,P1.0—P1.2口分别接开关K1、K2、K3,改变电阻(270Ω)的大小可以改变显示字符的亮度,驱动用9012三极管。
4.2点阵电路的设计与连接
4.2.1点阵电路的设计
本设计采用的是8*8点阵公阳LED显示器,它的内部是由64个发光二极管排列组成的,共8行8列,点阵与单片机的硬件连接如图4.2所示。
图4.2点阵的局部电路图
4.2.2点阵与单片机的连接
如图4.2所示,点阵是通过单片机的串口P0、P2与单片机连接的。
点阵有对应于8行8列的16个引脚,其内部结构图如4.3(a)所示,8*8点阵LED显示器的引脚与P0、P2口的连接图如图4.3(b)所示。
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7
图4.3(a)内部结构图
(箭头标志为内部二极管导通方向)
P2.5P2.7
P2.2P0.3
P0.4P0.5
P2.0P2.4
P0.2P0.0
P0.1P2.6
P2.1P0.6
P2.3MLG-132088P0.7
图4.3(b)8*8点阵LED显示器引脚图
5系统主要程序的设计
5.1主程序
主程序在刚上电时系统进行初始化(下文会具体介绍初始化程序),然后读一次键开关状态,由键标志位值(00H、01H、02H)决定显示方式。
主程序流程图如图5.1所示。
开始
调用键扫描子程序
(KEYWORK)
Y
20H.0=1?
转逐字显示程序
程序(FUN0)
N
Y
20H.1=1?
转向上滚动显示
程序(FUN1)
N
Y
20H.2=1?
转向左滚动显示
程序(FUN2)
N
图5.1主程序流程图
5.2初始化程序
在系统初始化时,对CMS的四的端口P0-P3进行复位;将21H-24H单元清0,以便运行时将四个字符数据的最高位移入其中;此外还将显示用的字符数据从ROM表中装入内存单元50H-6FH中(“电子设计”中的每个文字占用8个地址单元)。
初始化程序如下:
CLEARMEN:
MOVA,#0FFH;四端口置1
MOVP1,A;
MOVP2,A;
MOVP3,A;
MOVP0,A;
MOVDPTR,#TAB;取"电子设计"字符表首址值
CLRA;
MOV21H,A;21H-24H内存单元清0
MOV22H,A;
MOV23H,A;
MOV24H,A;
MOVR3,A;R3寄存器清0
MOVR1,#50H;设字符表移入内存单元首址
MOVR2,#20H;设查表次数(32次)
CLLOOP:
MOVCA,@A+DPTR;查表将"电子设计"字符数据移入内存单元
MOV@R1,A;
MOVA,R3;
INCA;
MOVR3,A;
INCR1;
DJNZR2,CLLOOP;查表32次,不到转CLLOOP再查
RET;子程序返回
5.3键扫描子程序
在键扫描子程序中采用了延时消抖动的方法来准确的判断是否有按键按下及是哪一个按键,经过10ms的延时再次判断按键有没有按下,从而能够准确的响应操作达到理想的效果。
另外键扫描子程序在显示中充当了延时程序,在显示程序中我给于具体的说明。
5.4显示程序
显示程序由显示主程序和显示子程序组成。
显示主程序负责每次显示时的显示地址首址(在B寄存器中)、每个字的显示时间(由30H中的数据决定)和下一个显示地址的间隔(31H中的数据决定)的处理。
显示子程序则负责对指定8个地址单元的数据进行输出显示,显示一个完整文字的时间约为8ms。
在显示子程序中,1ms延时程序是用调用键扫描子程序的方法来实现的。
图5.2为逐字显示及向上滚动显示方式时的显示控制程序流程图。
[2]
逐字或上移显示开始
设1帧显示时间
及换帧步距
寄存器B、R4、R5赋初值
调显示子程序
(DISPLAY)
N
(R4)—1=0?
Y
Y
(B)=#68H?
转START1
N
显示首地址修改:
(B)+R5(B)
图5.2逐字显示及向上产动显示时间的程序流程图
利用键扫描程序代替显示程序中的1ms延时程序,既为了按键的快速响应,又可以提高动态显示的扫描频率,减少文字显示的闪烁现象。
对于多个文字的大屏幕显示,应该使用输出数据缓冲寄存器,才可以得到稳定的显示文字。
[2]
6调试
6.1硬件调试
完成电路的焊接以后,对照硬件电路图一步步检查连接是否正确,是否存在有虚焊等焊接问题等等。
坚持各个元器件的型号是否正确无误,电路中的电源、接地是否都连接上去了,是否正确。
加电后检查各插件上引脚的电位,仔细测量各点电位是否正常,尤其应注意单片机插座上的各点电位,若有高压,联机是将会损坏仿真器。
6.2软件调试
将源程序用伟幅进行编译调试,通过单拍、断点、跟踪、连续方式运行用户程序,运行过程中,在屏幕上显示出CPU的基本状态:
PC、PSW、SP、ACC以及各种特殊功能寄存器、I/O口和工作寄存器的内容以及当前指令的汇编,并可以输入各种读出/修改命令来读出或修改单片机内部RAM、SFR和外部RAM/IO的状态,使程序运行的结果显示在屏幕上,一切确认无误以后将其生成HEX文件再烧录在AT89C52单片机芯片中等待使用。
6.3总调试
将烧录好的51芯片安装在电路扳上,将8*8点阵安装在底座上。
电源调到+5V后待用,把电源的正极接在电路的+5V显示处,负极接在接地处等待它显示。
初始状态显示出来后可以通过按钮来转换显示方式,把每一个方式都运行过确定可以正常运行即可。
结束语
通过这次设计我更好的学习了51单片机的使用方法,51单片机的编程代码等相关知识,知道了8*8点阵LED的连接和显示字符的方法。
在这个设计中我能够很好的将单片机运用与点阵显示相结合,并达到了理想的显示效果,提高我的制作信心和兴趣,为以后的工作做了良好的铺垫。
致谢
在此主要感谢宋复成老师在百忙之中抽出宝贵的时间来辅导我们。
并且在每星
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