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1、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
2、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
3、 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
4、。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行信号位选Led 16*16点阵屏控制信列信号段选按键六位七段数码管74hc16474HC59574ls13874hc154Atmega16引脚图PtiW 朋 PB2 PRS 屋j peniMISO户削 (&CWP67 RfcStl 73 GW TAL? 2E2021J g n =A2 :3 心脸 G AT ME卜 n GMO 0CG7B5 432ifl7 C。哈 c c c c C nnnnnnnnn硬
5、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015 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
6、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015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。硬件模块二一一七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”
7、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
8、出的扩展。模块二硬件图三、系统设计所需资源及参数Atmega16单片机、8X8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
9、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。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。INPUTSOUTPUTSB17201815OP78911234560 o。Q 。DG2 G1 15 14 1312221312012345678910 GNDOUTPUTS2、74H
10、C595参数：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。QoOg
11、1161514131211719SCKSCLRQcQASERGRCKGNDQh3、741sl38参数DATA OUTPUTSA B C G2AG1 Y7 GND、*/ OUTPUTENABLESELECT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，Y0Y7为译码输出端，低电平有效。4、74ls164参数VCC Qh Qg Qf Qe clear clockI14131211109& 11I1234567土 m“ 如 & 也 gndSERIAL INPUTSOUTPUTSTL四、.测试过
12、程及数据1. 测试仪器：CVAVR 和 AVR Studio 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AVR Studio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。41、显示过程中，按key3键，实现显示效果的滚动快慢显示。51显示过程中，按key4键，显示正弦波动的的国旗。五、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
