单片机课程设计报告.docx

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单片机课程设计报告

单片机课程设计报告

——电子课程表系统

组员：

高三垒尹燕利刘海生

摘要：

该实验设计基于AVRmega16开发板平台，根据点阵屏和七段数码管的基本原理，做出了方便实用的电子课表！

关键字：

单片机8*8点阵屏电子课表

前言：

AVR单片机是一款功能十分强大，集成度非常高的数字处理系统。

它集成了ADC与DAC的模块，而且还有硬件滤波器！

它基本上能够处理生活实时性不太强的模拟信号与数字信号，并实现通信！

近年来，广告的普及和生活水平的提高，点阵大屏的需求日益强烈！

LED因其体积小，耗电量低，高亮度及环保等优点而被广泛应用于公共场所的大屏显示上，LED点阵大屏可应用于户外广告，交通导航，大厅公告，比赛的多媒体实时显示等领域。

老校公教楼的点阵屏可以用来显示整幅课表。

我们的课程设计是基于AVR单片机，用8*8点阵显示滚动的课程英文名称，至于教室门口，可即时显示该教室内正在上的课程名称，方便师生选择合适的教室学习。

所作的点阵屏具有可移植性强，功能简单，可以简单继续添加更多相关功能的模型，也可以扩展成多块点阵屏的组合，以改良显示效果。

正文：

一·系统设计目的、用途以功能

经过一段时间的观察，我们发现，同学们上自习是经常遇到一个问题。

教室中有很多人，但不能确定里面是不是在上课，能不能到里面去自习。

公教楼进门的地方有电子大屏可以显示课程安排，但看起来过于麻烦，也不能具体到每一个教室。

所以我们设想，能不能设计一个电子课表，放在每个教室的门口，显示当前在上的课程，并可以通过一定的按键来及时改变课程，以应对临时变化。

后来经电子设计大赛的老师提醒，我们曾经想设计一种有控制终端的课程显示系统。

即每个教室门口都有一个电子课表，通过终端的控制完成所有课表的显示。

但后来发现，以我们的能力做这样的工作太过复杂，所以我们选择了更容易的方式：

单一的放在教室门口的电子课表，只显示当前的课程。

于是现在的作品应运而生。

电子课表的基本功能如下：

主要功能有

1实现LED点阵屏汉字名称的滚动显示。

2实现不通课程汉字名称的自动切换。

3实现按键控制课程名称的临时更改。

4实现节日动画的显示。

5实现6位七段数码管显示时分秒。

6实现按键控制时间的调整。

二硬件设计原理及内容

硬件设计思想：

通过按键输入控制信号，由单片机进行处理，并将行列信号分别通过显示驱动输入点阵屏和数码管，控制点阵和数码管的显示.

Atmega16引脚图

硬件模块一

——基于Atmega16单片机,利用4片点阵屏的组合来实现16*16的显示，从而使汉字的显示变成可能。

我们分别采用两片74ls595来控制行的显示，用一块74ls154来控列的显示。

本来计划要用两74ls138的级连来控制列的变化，后来在测试中发现出现一些问题，于是改为74ls154.且154的使用可以减少资源的占用。

如焊接图所示，将左右点阵屏的行的控制引脚相连接，按照测试好的顺序排成0～15号，通过100欧的电阻后接到三极管上，三极管的作用是增大亮度。

在三极管后同样使用100欧的电阻，最后接入两片74ls595.将595的电源和接地连好后，控制端连接到单片机的控制端，100欧的电阻起限流作用。

将上下点阵屏的列的控制引脚相连接，同样按照顺序排为0～15号，接入74LS154芯片，再将154芯片的电源和接地连接，控制端借入单片机的控制端。

设置普通键盘，连到单片机的控制端作为电子课表系统的控制按键。

该模块做为电子课程表的核心系统，能直观的显示所需目的，简便、快捷、容易理解。

围绕这一模块完成以后的拓展工作。

模块一硬件图

硬件模块二——七段数码管显示时分秒

1.用74hc164实现8路并口输出的扩展，占用单片机的两个端口。

编写hc164_send_byte（）函数，程序控制hc164_data（PD6）作为数据线，将一字节由高位到低位，依次输出，输出时先根据该位的数值置PD6为“1”或“0”，然后控制hc164_CLK（PA7）输出“1”，再输出“0”，模拟时钟信号，将PD6数据打入74hc164。

循环移位8次后，将1字节的数据由低位到高位串行输入到74hc164中，即可在74hc164的输出端得到并行的8位数据,即七段数码管的段码值。

2.用74ls138实现6路并口输出的扩展，将位选的段码值依次打入74ls138，74ls138任一时刻只有一个输出口输出低电平，对应的一位数码管被选中，扫描6次后可以实现六位数码管的显示。

4.51欧电阻起限流的作用。

6.该模块可以实现时分秒的显示，补充并强化了电子课表的功能，为了节省单片机布局有些不合理的端口，用了两处串入并出的扩展。

模块二硬件图

3、系统设计所需资源及参数

Atmega16单片机、8×8共阳点阵屏4个、74HC595移位寄存器2个、74ls154译码器1个、100欧电阻32个、NPN8050三极管16个、排线若干、共阴三位七段数码管两块，74hc164移位寄存器一片，74ls138译码器一片，51欧电阻8个

1、74HC154参数：

描述:

74HC595是告诉的硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。

74HC595是有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。

移位寄存器和存储器是分别的时钟。

数据在SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。

如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。

移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7’）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。

特点：

8位串行输入/8位串行或并行输出存储状态寄存器，三种状态;输出寄存器可以直接清除100MHz的移位频率。

输出能力：

并行输出，总线驱动；串行输出；标准中等规模集成电路。

2、74HC595参数：

QA--QH:

八位并行输出端。

QH':

级联输出端。

SI:

串行数据输入端。

74595的控制端说明：

/SCLR（10脚）:

低点平时将移位寄存器的数据清零。

SCK（11脚）：

上升沿时数据寄存器的数据移位。

QA-->QB-->QC-->...-->QH；下降沿移位寄存器数据不变。

（脉冲宽度：

5V时，大于几十纳秒就行了）

RCK（12脚）：

上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。

（5V时，大于几十纳秒就行了），更新显示数据。

/G（13脚）:

高电平时禁止输出（高阻态）。

如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。

比通过数据端移位控制要省时省力。

3、74ls138参数

对3个输入信号进行译码。

得到8个输出状态。

G1,G2A,G2B,为数据允许输出端，G2A,G2B低电平有效。

G1高电平有效。

A,B,C为译码信号输出端，Y0~Y7为译码输出端，低电平有效。

4、74ls164参数

4、

测试过程及数据

1．测试仪器：

CVAVR和AVRStudio软件，JTAG下载线，easyavr开发板。

2．测试与分析：

（1）测试点阵：

把万用表调到测二极管的档，用红表笔触行输入端，用黑表笔触列输出端。

注意观察256个点是否正常亮。

（2）测试按键：

直接连接按键到单个可用LED发光二极管（这里采用实验板上发光二极管），按下每个按键看LED是否可亮，若亮，说明按键可用。

（3）程序调试：

通过Cvavr和AVRStudio在线仿真调试，知道程序编译并运行成功。

（4）正式操作过程。

1、通电之后，数码管开始显示11：

00：

30。

没有按键，则依次滚动显示原子物理学30s,课间休息20秒，无课30秒，之后停止显示。

2.显示过程中，若按下key1键，显示有活动，再按下，返回。

3、显示课间时，按key2,实现课间休息和心图案的转换。

4|、显示过程中，按key3键，实现显示效果的滚动快慢显示。

5|显示过程中，按key4键，显示正弦波动的的国旗。

5、成员分工及工作情况

高三垒：

程序编写及调试，帮助检测硬件电路

尹燕利：

焊接部分电路，编写字模

刘海生：

材料购买、硬件焊接、系统测试、论文撰写、心得总结。

我们组的每个成员都认真负责地完成了各自负责的一块工作，使整个系统得以完成。

六参考资料：

《AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践》马潮