单片机系统课程设计16×16.docx

《单片机系统课程设计16×16.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机系统课程设计16×16.docx（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、单片机系统课程设计报告16*16点阵设计业:测控技术与仪器姓名：刘宝琪 韦魏号：kL.kL.kL.kL.kL.kL.kL.kL.kL.kL.个个个个个个个个个个 个个个个个个个个个个师:完成日期：2011年12月30日目录一设计任务3二设计方案31任务分析32方案设计33系统构图4三系统硬件设计51硬件选择52单片机的最小系统53点阵驱动设计64 led点阵的介绍75 led点阵显示模块的方法8四系统软件设计81主程序设计82主程序流程图9五、调试及性能分析101调试分析102性能分析10六、心得体会10七、参考文献11附录一:系统原理图12附录二:程序清单13_设计任务设计一个16X16的L

2、ED点阵图文显示屏，可显示图形和文字，显示图形 和文字应稳定、清晰，各点亮度均匀。图形和文字显示有静态、移入和移出 等显示方式。掉电时能保存显示的信息。选做：设计系统与上位机的串行通信电路，用上位计算机控制LED显示器 的显示内容。二设计方案1任务分析LED点阵显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显 示屏幕。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环 境适应能力强等优点。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公 共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到 现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显

3、示屏的 应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。LED点阵显示屏可以显示数字或符号，通常用来显示时间、速度、系统状 态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的16X16点阵LED显示屏的设计 方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。 在负载范围内，只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉 的图文显示方案。2方案设计按照系统设计的功能的要求，采用动态扫描方式。动态扫描方式是逐行轮 流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以16 X16点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光 管的阴极

4、连在一起（共阳的接法），先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存， 然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第16行之后，又重新燃亮 第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视 觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制 方式较灵活，而且节省单片机的资源。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共 用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式 顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存 在一个显

5、示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方 式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大， 相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。3系统构图三系统硬件设计1硬件选择此次设计的硬件选择如下：AT89C51芯片、LED、74LS138、LED的驱动三极管、电阻等一些单片机外围应用电路组成。2单片机的最小系统ATMEL公司生产的AT89C51单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用 12MHz，复位电路采取按键复位方式。GND -| fXTAL1C2zY1T 12MHzXTAL233pF单片机系统的晶振电路VCCSW-PBR.4G

6、ND-| JT1K单片机系统的复位电路3点阵驱动设计74ls138作为列驱动74LS138为3线一8线译码器，其工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B）为 低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出。利用G1、/（G2A）和/（G2B）可级联扩展成24线译码器；若外接一个反 相器还可级联扩展成32线译码器。用两片74ls138接成的4线16线译码器第（1）片74LS138H作而第（2）片74LS138禁止，将的00000111这8个代 码译成8个低电平信号。而式（3.3.9）表明时，第（2）片74LS138 工作，

7、第（1） 片74LS138禁止，将的10001111这8个代码译成8个低电平信号。这样就用 两个3线一8线译码器扩展成一个4线一16线的译码器了。同时用P1 口控制74ls138的输入用单片机的P0 口，P2 口作为行驱动注意：必须要加上拉电阻。单片机的自身驱动能力很小，必须要接大电阻进行分压，才能正常运行。4 led点阵的介绍8*8单色点阵共需要64个发光二级管组成，且每个发光二级管放在行线与列 线的叉点上。8*8点阵内部结构图如下：点阵内部图4个8*8点阵级联构成16*16点阵如下图:5 led点阵显示模块的方法1）水平方向扫描，即逐列扫描，此时用一个p 口输出列码决定哪一列能亮（相 当于

8、位码），用另外的一个P 口输出行码（列数据），决定该行上哪个led亮（相 当于断码）。能亮的列从左到右扫描完16列（相当于位码循环移动16次）即显 示出一个完整的图像。2）竖直方向扫描，即逐行扫描，此时用一个？ 口输出决定哪一行能亮（相当 于位码，另外一个P 口输出列码决定该行上哪些led灯亮（相当于断码）。能亮 的行从上到下扫描完16行即显示一帧完整的图像。本设计采用的第一种扫描方式，即水平扫描法。系统软件设计1主程序设计系统软件的主要功能是向LED显示器提供显示数据，并产生行扫描 信号和其它控制信号，配合完成LED显示器的扫描显示工作。其中要有延时程 序，即显示程序之后调用延时。系统软件可

9、用汇编语言完成，也可以用C语言 编写。系统主程序开始以后，首先初始化；然后根据设计好的效果显示图形或文 字。由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统不断地循环执行显示效果。显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器重新赋初值，以保证LED显示 器刷新率的稳定性。然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓冲区内读 取下一行的显示数据，并发送出去。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现 象，驱动程序首先要关闭显示器，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并锁存， 然后再输出新的行号，重新打开显示。2主程序流程图谢用业示程序3延时程序模块本次设计采用了 c51编程方法，相比汇编，在字节上长但是语句很少，延时

10、 程序编写很简单，但是需要注意的是扫描间隙延时，时间太长会造成闪烁，太短 会重影。void delay(unsigned int cnt)while(-cnt);五、调试及性能分析1调试分析软件调试主要是程序调试。对主程进行分块调试，即对各个子功能模块进 行调试。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及 测试结果如下：（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导 线是否完全连接，对未连接的进行修复。（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊， 经测试，各连接不存在问题。软件调试初期，发现led并不能正常显示，发现不能换字，才发

11、现在程序中 和软件系统中没有加入复位清零端，不能保证74138正常驱动，稍加改动后，可 以换字，但是却有重影的问题，得知扫描时间给的过短，不断更改调试，最终趋 于稳定。硬件调试中，在焊接完后，发现在封装画板的时候画错了很多地方，晶振 电路电源接反，要在后面用线重连，点阵也有行列画反的情况，出来的现象是阴 文，也要在后面进行搭线才能完成。2性能分析此点阵能够正常上电，复位，显示正常，亮度刚好，但是由于只能显示 个字，在生活中并不常用，在此基础上可以稍加扩展，做更大的多字点阵。六、心得体会虽然本设计只使用了一块16X16LED点阵，电路简单，但是已经包涵了 LED 显示屏的电路基本原理和基本程序，

12、在设计的过程中应该使显示图形和文字稳 定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本系统具有硬 件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。在此次设计中通过查阅大量的相关资料，详细了解了 LED的发光原理和 LED显示屏的原理，了解了 LED的现状，清楚地了解了 LED显示屏与其它显示 屏相比较有那些优点，明确了研究目标。通过这次课程设计，重新复习并进一步学习了 MCS-51；熟练掌握了 WORD 软件的使用。进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问 题的能力。但是从中也存在不足之处：对知识的积累还不够，有些问题自己不能 够独立解决，对实验操作还要进一

13、步熟练，只有这样才能让自己在不断的学习中 提高自己。七、参考文献1 胡汉才.单片机原理与接口技术M.北京：清华大学出版社，1995.6.2 楼然苗等.51系列单片机设计实例M.北京：北京航空航天出版社， 2003.3.3 何立民.单片机高级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2001.4 赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M.天津：天津大学出版社，2001.3.5 薛均义、张彦斌.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.-西安:西安交 通大学出版社2005.16夏继强.单片机实验与实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社, 2001.附录一：系统原理图附录二：程序清单#include sb

14、it D1=P3”0; unsignedcharconstone=0x00,0x00,0x3C,0x06,0x30,0x46,0x36,0x66,0x36,0x66,0x36,0x66,0x36,0x6 6,0x77,0xFE,0x77,0xFE,0x36,0x66,0x36,0x76,0x36,0x7E,0x36,0x6E,0x30,0x 66,0x3C,0x06,0x00,0x00; unsignedcharconstsecond=0x00,0x00,0x18,0x04,0x1A,0x0C,0x5B,0x1C,0x79,0xB0,0x78,0xE0 ,0x1F,0xF0,0x1C,0x1C

15、,0x18,0x08,0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x0 3,0x7F,0xFE,0x7F,0xFC,0x00,0x00; unsignedcharconstthird二0x10,0x08,0x31,0x0C,0x3F,0xF8,0x3F,0xF8,0x31,0x10,0x30,0x12,0x10,0x3 6,0x10,0x34,0x7F,0xFC,0x16,0xB8,0x16,0xB0,0x16,0xB0,0x7F,0xFC,0x7F,0x FC,0x10,0x36,0x00,0x20; unsignedcharcodeseg=0x00,0x01,0

16、x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0 d,0x0e,0x0f; /*延时程序*/ void delay(unsigned int cnt) ( while(-cnt); /*主程序 */main() (unsigned int i=0,j=0,k=0;P0=0x00;P2=0x00;P0=0x00;while(1)(for(k=0;k=900;k+) (P0=onei;/取显示数据i=i+1;P2=onei; /取位码D1=1;P1=segj;delay(300); /扫描间隙延时，时间太长会造成闪烁， D1=0;i

17、+;j+;if (i=30)i=0;if(15=j)j=0;delay(50);/*/for(k=0;k=900;k+)(P0=secondi;/取显示数据i=i+1;P2=secondi; /取位码D1=1;P1=segj;delay(300); /扫描间隙延时，时间太长会造成闪烁， D1=0;i+;j+;if (i=30)i=0;if(15=j)j=0;delay(50);/*/for(k=0;k=900;k+)(P0=thirdi;/取显示数据i=i+1;P2=thirdi; /取位码D1=1;P1=segj;delay(300); /扫描间隙延时，时间太长会造成闪烁， D1=0;i+;j+;if (i=30)i=0;if(15=j)j=0;太短会重影太短会重影太短会重影delay(50);