课程设计采用AT89C单片机为控制器控制点阵LED显示器进行显示单片机8X8点阵显示Word文档下载推荐.docx
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3.提高学生对工作认真负责、一丝不苟,对同学团结友爱,协作攻关的基本素质。
4.培养学生从资料文献、科学实验中获得知识的能力。
5.对学生掌握知识的深度、运用理论去处理问题的能力、实验能力、课程设计能力、书面及口头表达能力进行考核。
2总体设计
2.1设计思路
利用单片机对整个系统进行总体控制,进行显示所要显示的字符。
显示方式分为三种:
逐字显示、上滚显示、左滚显示。
其中显示字模数据由单片机输入显存,点阵的点亮过程有程序控制,由驱动电路完成,点阵采用单色显示,该显示器电路的特点是:
点阵的动态显示过程占用时间比较短,亮度比较高,而且亮度可以改变电阻进行调节。
2.2方案设计
单片机控制的时钟电路,根据不同的要求有不同的设计思路,根据我们现在的水平和现有的设计能力,我们选择了比较简单的那种电路,但是,也是有两种可以选择的方案。
方案一:
显示预先想要显示的内容,在本设计中要求显示“电子设计”四个文字,显示方式分三种:
逐字显示,向左滚动显示,向右滚动显示。
向上滚动显示,向下滚动显示,暂停黑屏滚动显示。
方案二:
在8X8LED点阵上显示柱形,让其先从左到右平滑移动三次,其次从右到左平滑移动三次,再次从上到下平滑移动三次,最后从下到上平滑移动三次,如此循环下去。
方案三:
点阵LED扫描介绍:
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。
若使用第二种和第三种方式,则频率必须大于16*7=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,否则亮度会不足。
根据烧入程序的不同而显示的方式就不同。
显示屏在设计与使用中存在如下问题:
1.由于要对显示屏上数以万计的像素进行控制,并且随着显示屏面积的增大,电路结构也非常庞大,因此系统的模块化设计成为重点考虑的问题。
2.为了在屏上显示动画,视频图像等信息,显示系统必须用30帧/秒以上的速度来更新显示画面,这就要求显示系统有非常高的处理速度。
3.为了在显示屏上细致的显示出信息所表示的形状,一般每帧有多至几百KB的显示数据送到显示屏,因此有非常大的数据传输量。
4.用LED器件制造的显示屏主要用于大型公共设施和室外场所,尺寸通常在几米到几十米长,显示数据传输距离达几百米到千米以上。
有上文可以看到LED显示屏的制造技术是集大容量的数据传输,高速处理,高速LED控制,超高亮度LED器件等技术于一体,涉及了计算机,信息,电子技术,色彩学等领域的综合产物,有着较高的技术难度和较大的生产工作量。
对于上文所述的难点有以下解决方案:
1.总体设计采用集散控制方案,在统一协调的基础上来进行分级递阶控制,并通过功能分散,危险分散来达到设计的优化。
2.化整为零,将显示屏分解为规模较小的显示单元,即用显示单元来组成显示系统。
3.显示单元本身具有与显示屏相同的控制功能,并具有良好的嵌入性。
4.显示单元具备稳定,高速,简洁的长距离数据传输系统。
5.显示单元组成的显示系统应结构简单,性能稳定。
3详细设计
3.1硬件系统电路设计
3.1.1控制电路设计
本字符显示器采用AT89C51单片机作控制器,12MHZ晶振,8*8点阵共阳LED显示器,其中,P0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(270*)的大小可改变显示字符的亮度,驱动用9012三极管。
AT89C51的引脚结构图:
图3-1电路结构图
AT89C51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AT89C51单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C51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,AT89C51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。
此外,AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
3.1.2主要功能特性:
·
兼容MCS-51指令系统
·
8k可反复擦写(>
1000次)ISPFlashROM
32个双向I/O口
4.5-5.5V工作电压
3个16位可编程定时/计数器
时钟频率0-33MHz
全双工UART串行中断口线
256x8bit内部RAM
2个外部中断源·
低功耗空闲和省电模式·
中断唤醒省电模式
3级加密位·
看门狗(WDT)电路
软件设置空闲和省电功能
灵活的ISP字节和分页编程
双数据寄存器指针
8X8点阵LED结构如下图所示:
图3-2LED内部结构图
从上图中可以看出,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,如上图所示,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。
3.2控制系统的软件设计
3.2.1主程序
在刚上电时对系统进行初始化,然后读一次键开关状态,由键标志位值(00H、01H、02H)决定显示的方式。
主程序流程图如下:
图3-3主程序流程图
3.2.2初始化程序
在系统初始化时,对四个端口进行复位,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”中的每个字占用8个地址单元。
3.2.3显示程序
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。
下图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:
图3-4控制程序流程图
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,减少文字显示时的闪烁现象。
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。
3.2.4程序设计清单
参见附录三
4实现
4.1元器件的选择
单片机我们采用了AT89C51,此单片机的使用和外围连接见硬件系统的电路设计原理说明。
三极管驱动采用PNP型的,…………,晶振是12MHZ,电源为+5V的电压。
外中断的等待用的是单片机的P3.7口,按键是轻触开关。
详细目录见附录二。
4.2元器件焊接
4.2.1焊接准备
焊接开始前必须清理工作台面,准备好焊料、焊剂和镊子等必备的工具。
更重要的是要准备好电烙铁。
“准备好电烙铁”不仅是要选好一只功率合适的电烙铁,而且是说要调整好电烙铁的工作温度。
不可让温度过高,否则烙铁头就会被烧死。
所谓‘烧死’,是指烙铁头前端工作面上的镀锡层在过高的温度下被氧化掉,表面形成一层黑色的氧化铜壳层。
此时的烙铁头既不传热也不再吃锡,如果勉强压在焊锡上,过了很长时间后焊锡才会突然熔化,滚向一边,决不与烙铁头亲和。
烙铁头一旦烧死就必须锉掉表层重新上锡,这对于长寿烙铁头来说就是致命的损失了。
必须注意调节电烙铁的工作温度,使其大约维持在300°
C左右。
实际操作的准则是:
在不至于烧死烙铁头的前提下尽量调高一些。
一定要让烙铁头尖端的工作部位永远保持银白色的吃锡的状态。
4.2.2焊接过程
①元器件引出脚的上锡
即将元器件引出脚及焊片、焊盘等被焊物分别地预先用烙铁搪上一层焊锡。
这样可以基本保证不出现虚焊。
在焊接操作中,一定要养成将元器件预先上锡的良好习惯。
对于那些表面氧化、有污渍的引脚和有绝缘漆的线头,上锡前还必须进行表面的清洁处理,手工焊接时一般采用刮削的办法处理。
刮削时必须注意做到全面、均匀。
尤其是处理那些小直径线头时,不能在刮削的起始部位留下伤痕。
较粗的引出脚可以压在粗糙的工作台板的边缘上边转边刮,细线头则应该夹在刀片和手指之间进行。
②焊接的操作手法
手工焊接有两种基本手法:
一种是用实芯焊锡条时的手法,一种是使用松香焊锡丝作焊料时的手法。
学会了怎么样用烙铁来运载、调节焊料,体会到怎样使焊剂在焊接过程中发挥它的作用,才能真正做好焊接。
③焊接的质量检验
检验焊接质量有多种方法,比较先进的方法是用仪器进行。
而在通常条件下,则采用观察外观和用烙铁重焊的方法来检验。
a)外观观察检验法
一个焊点的焊接质量最主要的是要看它是否为虚焊,其次才是外观。
—个良好的焊点其表面应该光洁、明亮,不得有拉尖、起皱、鼓气泡、夹渣、出现麻点等现象;
其焊料到被焊金属的过渡处应呈现圆滑流畅的浸润状凹曲面。
用观察法检查焊点质量时最好使用一只3—5倍的放大镜,在放大镜下可以很清楚地观察到焊点表面焊锡与被焊物相接处的细节,而这里正是判断焊点质量的关键所在,焊料在冷却前是否曾经浸润金属表面,在放大镜下就会一目了然。
B)带松香重焊检验法
检验一个焊点虚实真假最可靠的方法就是重新焊一下:
用满带松香焊剂、缺少焊锡的烙铁重新熔融焊点,从旁边或下方撤走烙铁,若有虚焊,其焊锡一定都会被强大的表面张力收走,使虚焊处暴露无余。
带松香重焊是最可靠的检
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