单片机课程设计16乘16点阵显示.docx
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单片机课程设计16乘16点阵显示
单片机课程设计
课题:
系别:
专业:
姓名:
学号:
河南城建学院
年月日
成绩评定·
一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。
二、评分
评分项目
设计报告评分
答辩评分
平时表现评分
合计
(100分)
任务完成
情况
(20分)
课程设计
报告质量
(40分)
表达情况
(10分)
回答问题
情况
(10分)
工作态度与纪律
(10分)
独立工作
能力
(10分)
得分
课程设计成绩评定
班级姓名学号
成绩:
分(折合等级)
指导教师签字年月日
目录
一课程设计的目的及功能1
1.1课程设计的目的1
1.2课程设计的功能1
二基础知识1
2.1单片机的应用1
2.2AT89C52单片机概述1
2.2.1AT89C52单片机1
2.2.2管脚说明2
2.3LED显示说明4
2.474LS273说明5
三系统设计过程6
3.1设计原理图6
3.2系统硬件电路6
3.2.1振荡电路7
3.2.2复位电路7
3.316*16LED显示屏电路和原理7
四电路总图9
五设计程序9
5.1程序设计9
5.2程序说明15
六参考文献16
一课程设计的目的及功能
1.1设计的目的
1了解16*16矩阵式LED的工作原理
2掌握单片机扩展16*16点阵LED显示汉字的编程方法
1.2功能说明
本设计采用四片锁存器74LS273扩展了一片16*16的共阳极LED显示器,1#和2#用于控制,3#和4#用于控制,每列扫描一列,数据分两次送入,共扫描16次
在本设计中给出了两个汉字显示的点阵图,要求在LED显示器上轮流显示‘亚菊‘两字’。
二基础知识
2.1单片机的应用
单片机是生活必不可缺的,顾名思义单片机的应用是很广泛的,导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通讯和数据传输、工业自动化过程和实时控制数据处理、广泛使用的智能IC卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录像机和摄像机、全自动洗衣机的控制、以及程控玩具、电子宠物等等。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
2.2AT89C51单片机概述
AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器(FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory,FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器,俗称单片机。
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,能够进行1000次写/擦循环,数据保留时间为10年。
他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价廉的方案。
因此,在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C52芯片。
图1AT89C52引脚图
2管脚说明
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
3振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.3LED显示说明
随着现代光电技术、微电子技术及计算机技术的飞速发展和普及,LED显示屏已遍及社会的各个领域。
简单的讲,显示屏就是由若干个可组合拼接的显示单元构成屏体,再加上一套适当的控制器。
所以多种规格的显示板配合不同技术的控制器就可以组成许多种LED显示屏,以满足不同环境,不同显示要求的需要。
LED显示屏是由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。
利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。
目前应用最广的是红色、绿色、黄色。
而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED显示屏的分类:
按颜色可以分为单基色显示屏、双基色显示屏、全基色显示屏;按显示器分类LED数码显示屏、LED点阵图文显示屏;按实用场合分类有室内显示屏和室外显示屏。
仔细分解一个LED显示屏,它有以下一些要素构成:
金属结构框架、显示单元、扫描控制板、开关电源、双绞线传输电缆、主控制仪、专用显示卡及多媒体卡、电脑及其外设、其它信息源。
16*16点阵显示LED有两种形式:
共阳极形式和共阴极形式,本练习中字符采用16*16点阵排列,将字型分为上下两个部分,上半部16列,每列用一个字节表示(8)个点,下半部分也是16列,每列也用一个字节表示(8个点),因此每个字需要32个字节来表示。
下图1是一种共阳极形式
图2LED共阳极形式
2.474LS273锁存器
74LS273是8位数据/地址锁存器,他是一种带清除功能的8D触发器,下面我介绍一下他的管脚图功能表等资料。
(1).1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位;
(2).当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上.
74ls273管脚功能:
1D~8D为数据输入端,1Q~8Q为数据输出端,正脉冲触发,低电平清除,常用作8位地址锁存器。
下图是74LS273的管脚图:
图374LS273管脚图
三设计过程
3.1设计原理图
复位电路
图4设计原理图
3.2系统硬件实现
1.单片机的振荡电路
单片机外围电路一般有两块:
时钟电路(如图3.2.3)和复位电路(3.2.4)
时钟电路由一个晶振和两个小电容组成,用来产生时钟频率
复位电路由一个电阻、按键和一个电容组成,用来产生复位信号,使单片机上电的时候复位。
图5振荡电路
AT89C52单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器,XTAL1和XTAL2分别为振荡器电路的输入端和输出端,时钟可由内部和外部生成,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路就会产生自激振荡。
系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶振频率选择12MHz,C1、成的电容值取22PF,电容的大小频率起微调的作用
2.单片机的复位电路
图6复位电路
单片机有多种复位电路,本系统采用电平式开关复位与上电复位方式,当上电时,C1相当于短路,使单片机复位,在正常工作时,按下复位时单片机复位。
在有时碰到干扰时会造成错误复位,但是大多数条件下,不会出现单片机错误复位,而可能会引起内部某些寄存器错误复位,在复位端加一个去耦电容,则会得
到很好的效果。
316*16LED显示屏电路和原理
16*16LED显示屏电路由四个8*8LED点阵组成的,其中二极管的正极控制器也就是AT89C52,负极接译码器也就是74LS138。
显示屏可以显示字符、汉字、动画等任何图形。
该电路充分利用了单片机的I/O口资源.使整机硬件达到最简。
816*16点阵的原理:
点阵LED扫描法介绍点阵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(16颗LED)时需外加驱动电路提高电流,否则LED亮度会不足。
16*16点阵LED工作原理说明:
16*16点阵共需要256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,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。
电路如图3.4所示:
图7显示屏电路
图8显示举例
四总电路图
图9电路总图
五设计程序及说明
5.1设计程序
1ORG0100H
2MAIN:
MOVR6,#40H
3XSH1:
LCALLDISP1
4DJNZR6,XSH1
5MOVR7,#40H
6XSH2:
LCALLDISP2
7DJNZR7,XSH2
8AJMPMAIN
9DISP1:
MOVR5,#00H
10MOVR1,#0FEH
11DSP0:
MOVDPTR,#0DFFFH
12MOVA,R1
13MOVX@DPTR,A
14MOVDPTR,#0EFFFH
15MOVA,#0FFH
16MOVX@DPTR,A
17MOVDPTR,TAB1
18MOVA,R5
19MOVCA,@A+DPTR
20MOVDPTR,#7FFFH
21MOVX@DPTR,A
22INCR5
23MOVA,R5
24MOVDPTR,TAB1
25MOVCA,@A+DPTR
26MOVDPTR,#0BFFFH
27MOVX@DPTR,A
28LCALLDELAY
29MOVA,R1
30RLA
31MOVR1,A
32INCR5
33CJNER5,#10H,DSP0
34MOVR1,#0FEH
35DSP1:
MOVDPTR,#0EFFFH
36MOVA,R1
37MOVX@DPTR,A
38MOVDPTR,#0DFFFH
39MOVA,0FFH
40MOVX@DPTR,A
41MOVDPTR,TAB1
42MOVA,R5
43MOVCA,@A+DPTR
44MOVDPTR,#7FFFH
45MOVX@DPTR,A
46INCR5
47MOVA,R5
48MOVDPTR,TAB1
49MOVCA,@A+DPTR
50MOVDPTR,#0BFFFH
51MOVX@DPTR,A
52LCALLDELAY
53MOVA,R1
54RLA
55MOVR1,A
56INCR5
57CJNER5,#20H,DSP1
58RET
59DISP2:
MOVR5,#00H
60MOVR1,#0FEH
61CSP0:
MOVDPTR,#0DFFFH
62MOVA,R1
63MOVX@DPTR,A
64MOVDPTR,#0EFFFH
65MOVA,#0FFH
66MOVX@DPTR,A
67MOVDPTR,TAB2
68MOVA,R5
69MOVCA,@A+DPTR
70MOVDPTR,#7FFFH
71MOVX@DPTR,A
72INCR5
73MOVA,R5
74MOVDPTR,TAB2
75MOVCA,@A+DPTR
76MOVDPTR,#0BFFFH
77MOVX@DPTR,A
78LCALLDELAY
79MOVA,R1
80RLA
81MOVR1,A
82INCR5
83CJNER5,#10H,CSP0
84MOVR1,#0EFFFH
85CSP1:
MOVDPTR,0EFFFH
86MOVA,R1
87MOVX@DPTR,A
88MOVDPTR,#0DFFFH
89MOVA,#0FFH
90MOVX@DPTR,A
91MOVDPTR,TAB2
92MOVA,R5
93MOVCA,@A+DPTR
94MOVDPTR,#7FFFH
95MOVX@DPTR,A
96INCR5
97MOVA,R5
98MOVDPTR,TAB2
99MOVCA,@A+DPTR
100MOVDPTR,#0BFFFH
101MOVX@DPTR,A
102LCALLDELAY
103MOVA,R1
104RLA
105MOVR1,A
106INCR5
107CJNER5,#20H,CSP1
108RET
109DELAY:
MOVR3,#0AH
110LOOP:
MOVR4,#0FAH
111DJNZR4,$
112DJNZR3,LOOP
113RET
114TAB1:
DB00H,00H,00H,00H,22H,40H,42H,40H
115DB82H,40H,FEH,7FH,02H,40H,02H,40H
116DB02H,40H,02H,40H,FEH,7FH,82H,40H
117DB42H,40H,22H,40H,00H,00H,00H,00H
118TAB2:
DB00H,00H,80H,00H,44H,00H,3CH,04H
119DBE4H,24H,2FH,15H,24H,0EH,E4H,7FH
120DB24H,0EH,2FH,15H,E4H,24H,24H,44H
121DBC4H,7FH,04H,00H,00H,00H,00H,00H
122END
5.2程序说明
2:
设置‘亚’字显示的延时时间常数
3:
调‘亚’字显示程序
4:
判断显示延时时间到否
5:
设置‘菊’字显示的延时时间常数
6:
调‘菊’字显示子程序
7:
判断显示延时时间到否
8:
程序循环执行
9:
‘亚’字显示子程序开始,显示数据计数器置初值
10~16:
前8列数据显示,选中第1列,DFFFH为3#锁存器的地址,EFFFH为4#锁存器的地址
17~21:
将第一列的点阵数据的上半部分送入LED,7FFFH为1#锁存器的地址
22~27:
将第一列的点阵数据的下半部分送入LED,BFFFH为2#锁存器的地址
28:
调延时1ms子程序
29~32:
准备选下一列
33:
判断前8列显示完否,如果没完继续显示,否则显示后8列
34~58:
后8列数据显示
59~108:
‘菊’字显示子程序
109~113:
延时1ms子程序
114~117:
‘亚’字点阵数据
118~121:
‘菊’字点阵数据
122:
结束
参考文献
【1】刘欣铭,张广斌.LED显示屏技术综述.黑龙江电力,2003
【2】阳进.基于单片机的LED显示屏的汉字显示.中国科技信息,2005
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中国水利水电出版社,2002
【4】王宜怀.单片机原理及其嵌入式应用教程.北京希望电子出版社,2002
【5】韩润萍,陈小萍.点阵LED显示屏控制系统.微计算机信息,2003
【6】肖洪兵等编著跟我学用单片机
【7】金龙国,单片机原理与应用[M].中国水力水电出版社,2008
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