88 LED点阵显示课设文档格式.docx

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　　4.2.2软件调试

　　4.2.3硬件软件联调

　　4.3测试结果

　心得体会

　致谢

　参考文献

LED是发光二极管LightEmittingDiode的英文缩写,是一种能够将电能转化为可见光的半导体。

LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件,在我们日常生活的电器中随处可见，极为普通也广为人知。

特别是它的发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的，它采用低电压扫描驱动，具有：

耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活种等特点。

目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。

随着社会经济的不断进步，以及LED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将越来越深入，其应用领域将会越来越广。

引言

自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。

在我国改革开放之后，提别是进入90年代国民经济的高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈。

而LED显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设的标志,LED显示屏随着社会经济的不断进步，以及LED制造技术的完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广；

LED显示屏经多年的开发、研制、生产，其技术目前已经成熟。

现在各种广告牌不再是白底黑字了，也不再是单一的非电产品，而是用上了丰富多彩的LED电子产品，为城市的增添了一道靓丽的风景。

而且它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、发光效率高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、组态灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等特点。

近年来LED显示屏市场得到了迅猛的发展，已经广泛应用到银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等需要进行多种公告、宣传的场合。

通过设计一个可显示数字的8*8点阵控制器来学习和熟悉LED的使用。

1.1本设计任务

结合微机原理、单片机技术知识，查阅有关资料，设计一个以单片机为核心的LED点阵显示器系统，采用点阵LED作为显示器显示倒计时“9”~“0”。

1.2总体设计方案和论证

8*8显示器设计电路（PROTUES）：

1.3任务分配

黎萌：

定时控制设计、整体程序校验

钱小娇：

扫描设计

张晓莹：

数字显示设计

施英俊（组长）：

数字库设计

2.1AT89C51单片机的结构

2.1.151系列单片机的概述

单片机也被称作“单片机微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”，国际上采用“MCU”（MicroControllerUnit）称呼单片机。

如果将8位单片机的推出作为起点（1976年），那么单片机的发展的历史大致可以分为4个阶段。

第一阶段是单片机探索阶段，主要探索如何把计算机的主要部件集成在单芯上；

第二阶段是单片机完善阶段，完善了8位单片机的并行总线结构、外围功能单元由CPU集中管理模式、体现控制特性的位地址空间和位操作方式、指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令；

第三阶段是向微控制器发展的阶段，说的是在51系列的基本结构的基础上，加强了外围电路的功能，突出了单片机的控制功能，将一些用测控对象的模数转换器、数模转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入芯片中，体现单片机的微控制器特征；

第四阶段是单片机的全面发展阶段，很多大半导体和电气厂商都开始加入单片机的研制和生产，单片机世界出现了百花齐放，欣欣向荣的景象。

随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机，以及小型谦价的专用型单片机。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装等方面发展。

2.1.2单片机的组成

下图是单片机典型组成框图，由图可见它通过内部总线把计算机的各主要部件连为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。

其中，地址总线的作用是为进行数据交换时提供地址，CPU通过将地址输出到存储器或I/O接口；

数据总线用于在CPU与存储器或I/O接口之间或存储器与外设之间交换数据；

控制总路线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答线等。

单片机结构框图

51系列有3种封装形式，一种是DIP（DualInlinePackage）封装形式，一种是LCC（QuadFlatPackage）封装形式。

这种形式是具有44个“J”形脚的方型芯片。

另一种是QFP（QuadFlatPackage）封装形式,这种形式是具有44个“J”形脚的方型芯片,但它的体积更小、更薄，是一种表面贴焊的封装形式。

下面介绍下89S52单片机的引脚的功能和其内部结构图。

AT89S52单片机实际有郊的引脚为40个，以下是89S52单片机的DIP封装形式的引脚的名称，如图8。

下图是89c51的内部结构图，由图可以看到在单片机内部除了有CPU、RAM、ROM和定时器、串行口等主要功能部件之外，还有驱动器、锁存器、指令寄存器、地址寄存器等辅助电路部分，以及各功能模块在单片机中的位置和相互关系。

89c51的内部结构图

2.28×

显示屏是由发光二极管行列组成的LED点阵模块组成显示屏体。

2.2.1LED简介

LED发光灯结构如图2所示，它由芯片3、阳极引脚1、阴极引脚2和环氧树脂封装外壳四部分组成。

它核心部分是具有复合发光功能的PN结，即芯片3。

环氧树脂封装外壳具有保护芯片的作用，还有透光聚光的能力，以增强显示效果。

图2

随着LED应用领域的扩大，要求生产更为直接和方便的LED显示器件。

因而出现了数码管、字符管、电平管、LED点阵等多种LED显示器。

不管显示器的结构怎么变，它的核心部件仍然是发光半导体芯片。

例如一个8*8的点阵是由64个发光二极管按一个规律组成的，如图3。

如图3所示的发光二极管，行接低电平，列接高电平，发光二极管导通发光。

人眼的亮度感觉不会因光源的消失而立即消失，要有一个延迟时间，这就是视觉的惰性。

视觉惰性可以理解为光线对人眼视觉的作用、传输、处理等过程都需要时间，因而使视觉具有一定的低通性。

实验表明，当外界光源突然消失时，人眼的亮度感觉是按指数规律逐渐减小的。

这样当一个光源反复通断，在通断频率较低时，人眼可以发现亮度的变化；

而通断频率增高时，视觉就逐渐不能发现相应的亮度变化了。

不致于引起闪烁感觉的最低反复通断频率称为临界闪烁频率。

通过实验证明临界闪烁频率大约为24Hz。

因此采用每秒24幅画面的电影，在人看起来就是连续活动的图象了。

同样的原理，日光灯每秒通断50次，而人看起来却是一直亮的。

由于视觉具有惰性，人们在观察高于临界闪烁频率的反复通断的光线时，所得到的主观亮度感受实际上是客观亮度的平均值。

视觉惰性可以说是LED显示屏得以广泛应用的生理基础。

首先，在LED显示屏中可以利用视觉惰性，改善驱动电路的设计，形成了目前广为采用的扫描驱动方式。

扫描驱动方式的优点在于LED显示屏不必对每个发光灯提供单独的驱动电路，而是若干个发光灯为一组共用一个驱动电路，通过扫描的方法，使各组发光灯依次点燃，只要扫描频率高于临界闪烁频率，人眼看起来各组灯都在发光。

由于LED显示屏所使用的发光灯数量很大，一般在几千只到几十万只的范围，所以节约驱动电路的效益是十分可观的。

显示屏的原理图及结构

图4行扫描部分

图5列扫描部分

3.1软件流程

3.2数字字库的提取

　3.2.1数字的表示及编码原理

如显示10个数字，先将这10个数字的点阵从字库中读出，放到显示缓存,如果要实现左移或者其它的显示效果则将显示缓存中的每个位进行移位或者其它处理,然后再调用扫描显示函数就可以实现所规定的效果。

扫描显示函数是显示缓存的内容，如果要实现不同的内容，比如说图片、汉字、英文等内容，只需要将这些内容按扫描显示函数对显示缓存的协议要求就可以显示出来。

数字由8*8个发光二极管的亮管组成。

如‘5’

00H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H（字库）

第二，三．四，五，六，七，八，一列

0为暗，1为亮。

第一、二、三列为（00000000）B，所以均暗；

第四列为（01110010）B，所以2、3、4、7行为亮；

第五列为（01010001）B，所以2、4、8行为亮；

同理可知其它列的亮暗情况。

所有列的亮二极管组成数字‘5’。

同理可得‘9’~‘0’的数字显示情况。

　3.2.2提取数字的数字库

00H,00H,32H,49H,49H,49H,3EH,00H；

9

00H,00H,36H,49H,49H,49H,36H,00H；

8

00H,00H,40H,40H,40H,4FH,70H,00H；

7

00H,00H,3EH,49H,49H,49H,26H,00H；

600H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H；

5

00H,00H,0CH,14H,24H,7FH,04H,00H；

4

00H,00H,22H,49H,49H,49H,36H,00H；

3

00H,00H,27H,45H,45H,45H,39H,00H；

2

00H,00H,00H,00H,21H,7FH,01H,00H；

1

00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00H；

3.3程序代码的设计

TCOUNTEQU30H

R_CNTEQU31H

NUMBEQU32H

ORG00H

LJMPSTART

ORG0BH

LJMPINT_T0

START:

MOVTCOUNT,#00H

MOVR_CNT,#00H

MOVNUMB,#00H

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#（65536-4000）/256;

定时4毫秒

MOVTL0,#（65536-4000）MOD256

SETBTR0

MOVIE,#82H

SJMP$

INT_T0:

MOVTH0,#（65536-4000）/256

MOVDPTR,#TAB;

取列码

MOVA,R_CNT

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

MOVDPTR,#NUB;

取行码

MOVA,NUMB

MOVB,#8

MULAB

ADDA,R_CNT

CPLA

MOVP0,A;

输出行码

INCR_CNT

CJNEA,#8,NEXT

NEXT:

INCTCOUNT

MOVA,TCOUNT

CJNEA,#250,NEX;

每个数字显示1秒

MOVTCOUNT,#00H

INCNUMB

CJNEA,#10,NEX;

9到0循环显示

NEX:

RETI

TAB:

DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH

NUB:

DB00H,00H,32H,49H,49H,49H,3EH,00H

DB00H,00H,36H,49H,49H,49H,36H,00H

DB00H,00H,40H,40H,40H,4FH,70H,00H

DB00H,00H,3EH,49H,49H,49H,26H,00H

DB00H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H

DB00H,00H,0CH,14H,24H,7FH,04H,00H

DB00H,00H,22H,49H,49H,49H,36H,00H

DB00H,00H,27H,45H,45H,45H,39H,00H

DB00H,00H,00H,00H,21H,7FH,01H,00H

DB00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00H

END

　　第4章系统调试与测试结果分析

4.1元器件清单

8*8显示器

4.2系统调试

　4.2.1硬件调试

在PROTEUS界面画好硬件图形后，在“工具”栏选择“电气规则检查”得出

结论，即硬件调试通过。

　4.2.2软件调试

在KEIL的UV2调试程序，若无误，则软件调试通过。

　4.2.3硬件软件联调

1、假若KeilC与Proteus均已正确安装在C:

\ProgramFiles的目录里，把C:

\ProgramFiles\LabcenterElectronics\Proteus6Professional\MODELS\VDM51.dll复制到C:

\ProgramFiles\keilC\C51\BIN目录中。

2、用记事本打开C:

\ProgramFiles\keilC\C51\TOOLS.INI文件，在[C51]栏目下加入：

TDRV5=BIN\VDM51.DLL（"

ProteusVSMMonitor-51Driver"

）

其中“TDRV5”中的“5”要根据实际情况写，不要和原来的重复。

（步骤1和2只需在初次使用设置。

3、进入KeilCμVision2开发集成环境，创建一个新项目（Project），并为该项目选定合适的单片机CPU器件（如：

Atmel公司的AT89C51）。

并为该项目加入KeilC源程序。

4、单击“Project菜单/OptionsforTarget”选项或者点击工具栏的“optionfortarget”按钮

，弹出窗口，点击“Debug”按钮，出现如图所示页面。

在出现的对话框里在右栏上部的下拉菜单里选中“ProteusVSMMonitor一51Driver”。

并且还要点击一下“Use”前面表明选中的小圆点。

再点击“Setting”按钮，设置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一台电脑，则需要在这里添上另一台电脑的IP地址（另一台电脑也应安装Proteus）。

在“Port”后面添加“8000”。

设置好的情形如图所示，点击“OK”按钮即可。

最后将工程编译，进入调试状态，并运行。

5、Proteus的设置

进入Proteus的ISIS，鼠标左键点击菜单“Debug”，选中“useromotedebugermonitor”，如图所示。

此后，便可实现KeilC与Proteus连接调试。

6、KeilC与Proteus连接仿真调试

单击仿真运行开始按钮

，我们能清楚地观察到每一个引脚的电频变化，红色代表高电频，蓝色代表低电频。

在LED显示器上，循环显示9、8、7、6、5、4、3、2、1、0。

4.3测试结果

8*8显示器循环显示“9”——“0”。

心得体会

通过这次课设，成功实现了8*8点阵循环显示9到0。

虽然课设的时间只有5天，但在这些时间里，我们不仅与同组人相互合作，与其他组的成员相互交流，还通过查阅资料，自己动手完成课设目标，这对我们提高自主学习能力，无疑是一种巨大的帮助。

　　在课设期间内，我学到了单片机程序编写方面的方法和技巧，还掌握了简单的PROTEUS操作方法。

总之，在做课设的这段日子，我觉得是充实的。

参考文献

1、郑初华主编汇编语言、微机原理及接口技术第2版北京：

电子工业出版社2006

2、张友德等单片微型机原理、应用与实验第五版上海：

复旦大学出版社2003

3、李珍香等汇编语言课程设计案例精编北京：

中国水利水电出版社2004

4、朱定华微机原理汇编与接口技术北京：

清华大学出版社

5、沈美明等IBM－PC汇编语言程序设计第二版北京：

清华大学出版社2001