畢業(yè)論文設(shè)計(jì)通過(guò)版LED點(diǎn)陣式電子顯示屏設(shè)計(jì)與制作

1、i ledled點(diǎn)陣式電子顯示屏設(shè)計(jì)與制作點(diǎn)陣式電子顯示屏設(shè)計(jì)與制作摘摘 要要本論文研究的是設(shè)計(jì)與制作 led 點(diǎn)陣式電子顯示屏。本論文對(duì) led 電子顯示屏進(jìn)行一系列研究，完成的主要工作是 led 點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)、硬件電路的制作、軟件系統(tǒng)的編寫(xiě)、最后進(jìn)行仿真與調(diào)試。設(shè)計(jì)了一種電子顯示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由 pcb 板、at89s51 芯片、8*8 點(diǎn)陣顯示屏三部分組成。它具有成本低，顯示清晰的特點(diǎn)。本論文主要深入進(jìn)行下述三方面工作：設(shè)計(jì)了一種高精度、高穩(wěn)定性的硬件電路；設(shè)計(jì)了一種限流式電路來(lái)保證整個(gè) led 點(diǎn)陣電路的穩(wěn)定性，使電路的損壞機(jī)率達(dá)到最小。led 點(diǎn)陣顯示屏采用單面機(jī)的工藝庫(kù)、pro

2、teus 軟件進(jìn)行模擬仿真。從仿真結(jié)果可以得到，整個(gè) led 點(diǎn)陣顯示屏的性能已達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。當(dāng)今世界，電子技術(shù)迅猛發(fā)展，點(diǎn)陣式顯示器件作為現(xiàn)代信息顯示的重要媒體，在金融證券、體育、機(jī)場(chǎng)、交通、商業(yè)、廣告宣傳、郵電電信、指揮調(diào)度、國(guó)防軍事等許多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。因此點(diǎn)陣式顯示器件的研制、生產(chǎn)也的到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。目前，點(diǎn)陣式顯示器件具體包括 led 顯示模塊和 lcd 顯示模塊等?，F(xiàn)在發(fā)展的lcd 比較先進(jìn)，lcd 的優(yōu)點(diǎn)較為明顯，他體積小，容易控制，功能強(qiáng)，價(jià)格適宜，能夠適應(yīng)顯示器的發(fā)展方向，因而在通信、家電、大屏幕投影等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣

3、泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：at89s51 芯片 pcb 板 8*8 點(diǎn)陣顯示i abstractabstractthis thesis is the design and production of led dot matrix display panelsin this thesis, a series of led electronic display to complete the main task is the design of led dot matrix display, the production of hardware, software, system preparati

4、on, the final simulation and debugging.design of an electronic display structure, which by the pcb board, at89s51 chip, 8 * 8 dot matrix display consists of three parts. it has the characteristics of low cost and clear display. depth of this thesis the following three aspects: design of a high preci

5、sion and high stability of the hardware circuit; designed a current-limiting circuit to ensure the stability of the led matrix circuit, the probability of damage to the circuit minimum. led dot matrix display with single unit of library, proteus simulation software. can be obtained from the simulati

6、on results, the performance of the led dot matrix display has reached the design requirements.todays world, the rapid development of electronic technology, dot-matrix display shows the importance of modern information media, in financial securities, sports, airport, transportation, commerce, adverti

7、sing, posts and telecommunications, command and control, defense and many other areas have been widely used. therefore, dot matrix display of the development, production also of the rapid development, and gradually formed the industry to become the industrys emerging optoelectronics industries. at p

8、resent, the dot matrix display, including led display module and the specific lcd display module. now the development of more advanced lcd, lcds advantages are more obvious, his small size, easy to control, powerful, affordable, able to adapt to the development direction of the monitor, so in commun

9、ications, electronics, big screen projection and other fields have been increasingly widely application. key words: at89s51 chip pcb board 8 * 8 dot matrix displayiii目目 錄錄摘摘 要要.iabstractabstract.ii目目 錄錄 .iii第第 1 1 章、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案章、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案.51.1、設(shè)計(jì)要求.51.2 、總體設(shè)計(jì)方案和論證.51.2.1、 led 顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).51.2.2、系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì).

10、51.2.3 認(rèn)識(shí) led 點(diǎn)陣 .61.2.4 顯示方式.8第第 2 2 章、系統(tǒng)的功能概述章、系統(tǒng)的功能概述.82.1、電路的基本概述.92.1.1 、電路的基本組成.92.1.2、電路的特點(diǎn)及功能.92.2 、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo).92.2.1 、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容.92.2.2 、主要技術(shù)指標(biāo).102.3、led 顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).10第第 3 3 章、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)章、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).103.1 、硬件電路組成及工作原理.10at89s51 管腳說(shuō)明.122.2.2 單片機(jī)內(nèi)部 i/o 部件.142.3 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路設(shè)計(jì).143.5 、88 led 點(diǎn)陣顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)及工作原

11、理 .15第第 4 4 章、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)章、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).174.1 匯編源程序.21第第 5 5 章、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析章、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析.225.1、元器件清單和使用的儀器儀表.225.1.1、電子設(shè)計(jì)元件清單.225.1.2 、使用的儀器儀表.23iv5.2、系統(tǒng)調(diào)試.235.2.1、硬件調(diào)試.235.2.2、軟件調(diào)試.235.2.3、硬件軟件聯(lián)調(diào).255.3、測(cè)試結(jié)果.25結(jié)結(jié) 束束 語(yǔ)語(yǔ).26致致 謝謝.26參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).27附錄附錄 1 1 電路設(shè)計(jì)總原理圖電路設(shè)計(jì)總原理圖.29附錄附錄 2 2 程程 序序 清清 單單.3011第第1 1章、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)

12、方案章、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案1.1、設(shè)計(jì)要求以 at89s51 系單片機(jī)為核心器件，組成點(diǎn)陣式電子顯示屏。顯示屏由8*8led 點(diǎn)陣顯示器組成，可依次顯示 09。通過(guò)編程可以對(duì)數(shù)字修改。1.2 、總體設(shè)計(jì)方案和論證1.2.1、 led 顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)led 顯示屏控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示信息的刷新技術(shù)有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。方案一：動(dòng)態(tài)掃描，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器，根據(jù)共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器的發(fā)光二極管像素?cái)?shù)目，分為 1/4,1/16 掃描等；方案二：靜態(tài)鎖存，即每一個(gè)發(fā)光一極管都對(duì)應(yīng)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)寄存器，從而保證了每一個(gè)發(fā)光一極管的亮度占空比為 100%；動(dòng)態(tài)掃描法可以大大減少控制器的

13、i/o 口，不但符合本設(shè)計(jì)的要，求而且應(yīng)用較廣，因此選用方案一。led 顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術(shù)，顯示屏每個(gè)單元內(nèi)部的不同驅(qū)動(dòng)電路和各級(jí)聯(lián)單元之間，每個(gè)時(shí)鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動(dòng) ic 種類(lèi)較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線(xiàn)較少，可減少顯示單元的數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng)元件，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性?xún)r(jià)比，具體工程實(shí)現(xiàn)也較為容易。因此本設(shè)計(jì)采用串行控制技術(shù)。1.2.2、系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用單片機(jī) at89s51 為 led 顯示屏的控制核心，系統(tǒng)主要包括led88 點(diǎn)陣顯示模塊 led 點(diǎn)陣總體框圖如圖 1-1 所示，點(diǎn)陣電路大體上可以分成微機(jī)本身的硬

14、件、顯示驅(qū)動(dòng)電路、控制信號(hào)電路三部分。控制電路部分包括一個(gè) 51cup 和一些外圍電路。在整個(gè)電路當(dāng)中此控制電路部分相當(dāng)于一個(gè)上位機(jī)，它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、與 pc 機(jī)的串行通訊、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。點(diǎn)陣顯示屏體、以及它的行和列的各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。由于兩部分的電路在制22板時(shí)可以放到一起，所以可以將其字庫(kù)放到控制電路部分使用串行通訊方式來(lái)與屏體電路部分進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳送。此顯示電路采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。由行譯碼器給出的行選通信號(hào)，從第一行開(kāi)始，按順序依次對(duì)各行進(jìn)行掃描(把該行與電源的一端接通)。另一方而，根據(jù)各列鎖存的

15、數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器是否將該列與電源的另一端接通。接通的列，就在該行該列點(diǎn)燃相應(yīng)的 led；未接通的列所對(duì)應(yīng)的 led 熄滅。圖 1-1 點(diǎn)陣顯示的總體框圖1.2.3 認(rèn)識(shí) led 點(diǎn)陣所謂 led 點(diǎn)陣就是將多個(gè) led 以陣列方式排成一個(gè)器件，可分為單色、雙色、三色三種。依 led 的極性排列分為共陽(yáng)型和共陰型兩種類(lèi)型。根據(jù)矩陣每行或每列所含 led 個(gè)數(shù)的不同，又可分為 57、88、1616 等類(lèi)型。其中的led 的引腳有規(guī)律的連接，圖 1-2 為共陽(yáng)型 88led 陣列內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。 從圖1-2中可以看出，8x8點(diǎn)陣共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線(xiàn)和列線(xiàn)的交

16、叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；因此要實(shí)現(xiàn)一根柱形的亮法，如圖1-2所示，對(duì)應(yīng)的一列為一根豎柱，或者對(duì)應(yīng)的一行為一根橫柱，因此實(shí)現(xiàn)柱的亮的方法如下所述： 一根豎柱：對(duì)應(yīng)的列置1，而行則采用掃描的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 一根橫柱：對(duì)應(yīng)的行置 0，而列則采用掃描的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。33圖 1-2 88 單色點(diǎn)陣內(nèi)部圖圖 1-3 88 點(diǎn)陣外部圖引腳圖 (1)點(diǎn)陣在空間分布上是無(wú)限伸展的，即點(diǎn)陣中所含有的點(diǎn)數(shù)是無(wú)限的；(2)連接點(diǎn)陣中任意兩點(diǎn)可得一向量，將此向量按任意方向平移，若向量的一落在任一點(diǎn)時(shí)，它的另一端必定落在點(diǎn)陣中另一點(diǎn)上；(3) 每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)都具有相同的周?chē)h(huán)境。晶體結(jié)

17、構(gòu)最基本的特點(diǎn)是在空間排布上具有周期性。為了更好地描述這種周期性規(guī)律，將晶體中按一定周期重復(fù)出現(xiàn)的最基本的部分抽象為一個(gè)幾何點(diǎn)，不考慮周期中所包含的具體內(nèi)容，集中反映周期重復(fù)的方式，如此抽象出來(lái)的44一組點(diǎn)，在三維空間中也必定呈現(xiàn)周期性重復(fù)，從而構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)陣。因此，晶體結(jié)構(gòu)是一種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。需要特別指出，晶體結(jié)構(gòu)是具體的，而點(diǎn)陣是抽象的。 一個(gè)點(diǎn)陣可以還原為一系列平行的陣點(diǎn)行列，或一系列的平行的陣點(diǎn)平面（簡(jiǎn)稱(chēng)陣面）?？捎糜梢唤M基矢所確定的坐標(biāo)系來(lái)描述某一組特定的陣列或陣面族的取向。我們選取通過(guò)原點(diǎn)的陣列上任意陣點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)分量，約化為互質(zhì)的整數(shù) u、v、w 作為陣列方向的指標(biāo)，可用符號(hào)【u v

18、w】來(lái)表示。為了標(biāo)志某一特定陣面族的方向，可選擇最靠近（但不通過(guò)）原點(diǎn)的陣面，讀取它在三個(gè)坐標(biāo)軸上截距的倒數(shù)，將這三個(gè)數(shù)約化為互質(zhì)的數(shù) h、k、l 就得該陣面旋的方向指標(biāo),可用符號(hào)(h k l)來(lái)表示。這就是陣面族的密勒指數(shù)。若使點(diǎn)陣 aa 二極管點(diǎn)亮，則 a 為高電平，a 為低電平，其余依次類(lèi)推，因?yàn)榈谝慌胖恋诎伺哦O管的陽(yáng)極是連接在一起的。因此，該點(diǎn)陣為共陽(yáng)極點(diǎn)陣。當(dāng)然也可以理解成共陰極連接方式。1.2.4 顯示方式圖 1-4 88 點(diǎn)陣外觀顯示圖本設(shè)計(jì)采用逐行掃描方式，掃描字選 p2 口，數(shù)據(jù)送 p0 口。p2 口接18，p0 口接 ah，當(dāng) p2 口的掃描字為 80h，p0 口的數(shù)據(jù)為

19、 7fh。此時(shí)，第一號(hào)aa 發(fā)光 二極管點(diǎn)亮。55第第2 2章、系章、系統(tǒng)的功能概述統(tǒng)的功能概述 2.1、電路的基本概述2.1.1 、電路的基本組成由 at89c51、4 片 74ls273 及 led 顯示屏為核心組成的點(diǎn)陣式 led 漢字顯示屏是主要由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、51 單片機(jī)、點(diǎn)陣陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)陣陰極驅(qū)動(dòng)電路、1616 顯示屏 6 部分組成。該電路采用 at89c51 單片機(jī)最小化應(yīng)用設(shè)計(jì)，p0 口作為 i/o 口，輸出行數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。p2 口作為 i/o 口，與“寫(xiě)”控制信號(hào)配合，輸出列控制信號(hào)。led 顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)?？刂齐娐凡糠钟?4 片 74ls32 和 4

20、片 74ls273傳輸信號(hào)，傳輸出來(lái)的信號(hào)通過(guò) 74ls273 輸出。通過(guò)編譯依次顯示漢字。該 led顯示屏用途廣泛，一般用于各種公共場(chǎng)所，作為宣傳和廣告的工具1。2.1.2、電路的特點(diǎn)及功能該裝置通過(guò)點(diǎn)陣式 led 顯示屏來(lái)顯示數(shù)字，通過(guò)編程能夠隨時(shí)對(duì)漢字進(jìn)行修改、調(diào)整。本次設(shè)計(jì)以單片機(jī) at89c51 為核心，1#、2#鎖存器分別控制上 8 行和下 8 行，3#、4#鎖存器分別控制左 8 列和右 8 列。通過(guò)軟件編譯，從而達(dá)到漢字顯示的目的。通過(guò)此次設(shè)計(jì)讓我們能更深一層的了解 led 漢字顯示屏的工作原理、各部分電路的功能作用以及整個(gè)電路的用途。該課題，要綜合應(yīng)用數(shù)字電路，模擬電路，單片機(jī)

21、等方面的知識(shí)，并且還要學(xué)習(xí) protel、prosys、vw 軟件和新的器件，使我能進(jìn)一步鞏固加深所學(xué)的基本理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。并且培養(yǎng)我收集加工各種信息與獲取新知識(shí)的能力以及動(dòng)手制作的能力。該 led 顯示屏用途廣泛，一般用于各種公共場(chǎng)所，作為宣傳和廣告的工具。對(duì)于公共設(shè)施服務(wù)有著極為重要的意義。2.2 、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)2.2.1 、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1、用單片機(jī) at89s51 及 led 點(diǎn)陣顯示器為核心器件，制作一個(gè)點(diǎn)陣式數(shù)字電子66顯示屏。2、完成電路原理圖、印制電路板設(shè)計(jì)、元器件采購(gòu)、裝配及調(diào)試工作。3、完成該課題的程序設(shè)計(jì)、提交程序設(shè)計(jì)框圖及程序設(shè)計(jì)清

22、單。4、完成硬件與軟件的綜合調(diào)試，能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能和主要技術(shù)指標(biāo)。2.2.2 、主要技術(shù)指標(biāo)（1）點(diǎn)陣式顯示器能依次顯示 09。（2）通過(guò)編程能夠隨時(shí)對(duì)數(shù)字進(jìn)行修改、調(diào)整。 2.3、led顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)掃描，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器，根據(jù)共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器的發(fā)光二極管像素?cái)?shù)目，分為 1/4,1/16 掃描等，動(dòng)態(tài)掃描法可以大大減少控制器的 i/o 口，不但符合本設(shè)計(jì)的要求，而且應(yīng)用較廣，因此選用此方案。led 顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術(shù)，顯示屏每個(gè)單元內(nèi)部的不同驅(qū)動(dòng)電路和各級(jí)聯(lián)單元之間，每個(gè)時(shí)鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動(dòng) ic

23、種類(lèi)較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線(xiàn)較少，可減少顯示單元的數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng)元件，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性?xún)r(jià)比，具體工程實(shí)現(xiàn)也較為容易。因此本設(shè)計(jì)采用串行控制技術(shù)。77第第3 3章章、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 、硬件電路組成及工作原理 本產(chǎn)品采用以 at89s51 單片機(jī)為核心芯片的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要由 at89s51芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動(dòng)電路(74hcl54)、1616led 點(diǎn)陣 5 部分組成，如圖 1 所示。其中，at89c51 是一種帶 4kb 閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(falsh programmable and erasable read onlymemory，fp

24、erom)的低電壓、高性能 cmos 型 8 位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用 atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 mcs 一 5l 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 cpu 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，能夠進(jìn)行 1 000 次寫(xiě)擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為 10 年。他是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中經(jīng)常用到at89c51 芯片。時(shí)鐘電路由 at89c5l 的 18，19 腳的時(shí)鐘端(xtai l 及 xtal2)以及 12 mhz 晶振 x、電容 c2、c3 組成，采用片內(nèi)振蕩方式。復(fù)位

25、電路采用簡(jiǎn)易的上電復(fù)位電路，主要由電阻 r，r2，電容 c，開(kāi)關(guān) k 組成，分別接至 at89c51 的rst 復(fù)位輸入端。led 點(diǎn)陣顯示屏采用 1616 共 256 個(gè)象素的點(diǎn)陣，可通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)發(fā)光二極管的方法測(cè)試判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布。 我們把行列總線(xiàn)接在單片機(jī)的 i0 口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線(xiàn)，就可以得到顯示的漢字了。但是若將 led 點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入 89s5 1 單片機(jī)，則需要使用 32 條 i0 口，這樣會(huì)造成 i0 口資源的耗盡，系統(tǒng)也再無(wú)擴(kuò)充的余地。因此，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中只是將 led 點(diǎn)陣的 16 條行線(xiàn)直接接在 p0 口和 p2 口，至于列選掃描

26、信號(hào)則是由 416 線(xiàn)譯碼器 74hcl54 來(lái)選擇控制，這樣一來(lái)列選控制只使用了單片機(jī)的 4 個(gè) io 口，節(jié)約了很多io 口資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件?？紤]到 p0 口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用 47 k 排電阻作為上拉電阻。漢字掃描顯示的基本過(guò)程是這樣的：通電后由于電阻 r，電容 c1 的作用，使單片機(jī)的 rst 復(fù)位腳電平先高后低，從而達(dá)到復(fù)位；之后，在 c、c3、x 以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下，88單片機(jī) 89c51 按照設(shè)定的程序在 p0 和 p2 接口輸出與內(nèi)部漢字對(duì)應(yīng)的代碼電平送至 led 點(diǎn)陣的行選線(xiàn)(高電平驅(qū)動(dòng))，同時(shí)在 p11，p12，p13，p14 接

27、口輸出列選掃描信號(hào)(低電平驅(qū)動(dòng))，從而選中相應(yīng)的象素 led 發(fā)光，并利用人眼的視覺(jué)暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。再改變?nèi)”淼刂穼?shí)現(xiàn)漢字的滾動(dòng)顯示。vcc40p2.627p0.039p0.633p0.138p0.237p0.534p0.435p0.336p0.732/ea31ale30/psen29p2.728p2.526p2.425p2.324p2.223p2.122p2.021p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78rst9p3.010p3.111p3.212p3.313p3.414p3.515p3.616p3.717xtal218xtal119vss

28、20at89c51y01y12y23y34y45y56y67y78y89y910y1011gnd12y1113y1214y1315y1416y1517oe118oe219d20c21b22a23vcc24u174ls15422pfc122pfc2vccc32201kvcc12y12mhzs1vcc4.7k*164.7k*162n5401*162n5551*161122334455556677889910101111121213131414151516161717181819192020212122222323242425252626272728283030313132322929led16*1

29、6圖 3-1 硬件電路組成993.2 at89s51 管腳說(shuō)明 圖 3-2 at89s51 管腳圖vcc：供電電壓，vcc=6v。gnd：接地。p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門(mén)電流。當(dāng) p1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部必須被拉高。高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第

30、八位地址接收。 p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) ttl 門(mén)電流，當(dāng) p2 口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的

31、雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè)ttl 門(mén)電流。當(dāng) p3 口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。1010p3 口也可作為 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷 0）p3.3 /int1（外部中斷 1）p3.4 t0（記時(shí)器 0 外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器 1 外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校

32、驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在

33、外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 flash 編程期間，此引腳也用于施加 12v 編程電源（vpp） 。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.3 單片

34、機(jī)內(nèi)部 i/o 部件1）四個(gè) 8 位通用 i/o 端口，對(duì)應(yīng)引腳 p0、p1、p2 和 p3； 2）兩個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器；（ tmod，tcon，tl0，th0，tl1，th1）； 3）一個(gè)串行通信接口；（ scon，sbuf）； 4）一個(gè)中斷控制器；（ie，ip）。 1111 3.4 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)c130pc230py112mr1r310kc3 10us1vccp1.0p1.1p1.2p1.3s2s3s4p101p112p123p134p145p156p167p178reset9p30/rxd10p31/txd11p3212p3313p3414p3515p3616p3717

35、x218x119vss20p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale/p30ea31p0732p0633p0534p0435p0336p0237p0138p0039vcc40u1at89c51vccp2.7p2.6p2.5p2.4p0.1p0.2p0.3p0.4p1.4p1.5p1.6p1.7p2.0p2.1p2.2vcc4.7k*4圖 3-4 單片機(jī)硬件電路圖注: 該最小系統(tǒng)由按鍵復(fù)位 reset 電路、晶體振蕩電路以及 i/o 接口電路組成。1）接電源：vcc（pin40）、gnd（pin20）。加接退耦電容 10uf。 2）接晶體：

36、x1（pin18）、x2（pin19）。注意標(biāo)出晶體頻率（選用12mhz），還有輔助電容 30pf 3）接復(fù)位：res（pin9）。接上電復(fù)位電路，以及手動(dòng)復(fù)位電路，分析復(fù)位工作原理復(fù)位的實(shí)現(xiàn)通常用 2 種方式: 開(kāi)機(jī)上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位，本設(shè)計(jì)用的是外部手動(dòng)復(fù)位。電路圖 3-2 如下：圖 3-2 復(fù)位電路12123.5 、88 led點(diǎn)陣顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)及工作原理88 led 點(diǎn)陣顯示模塊是 led 顯示屏設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，共陰和共陽(yáng)接法設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到 led 顯示屏的亮度、穩(wěn)定度等重要指標(biāo)。給出 88 點(diǎn)陣led 的工作原理。圖 3-5 為 88 點(diǎn)陣 led 外觀及引腳圖，其等效

37、電路如圖 3-6所示，只要其對(duì)應(yīng)的 x、y 軸順向偏壓，即可使 led 發(fā)亮。例如如果想使左上角led 點(diǎn)亮，則 y0=1，x0=0 即可。應(yīng)用時(shí)限流電阻可以放在 x 軸或 y 軸。圖 3-5 88 點(diǎn)陣 led 外觀及引腳圖1313 圖 3-6 88 點(diǎn)陣 led 等效電路由 88 點(diǎn)陣 led 的工作原理圖以及 88 點(diǎn)陣 led 外觀及引腳圖和其等效電路，可得出 1616 點(diǎn)陣 led 顯示漢字的工作原理：1616 點(diǎn)陣 led 顯示器有兩種接線(xiàn)形式，即共陰接法和共陽(yáng)接法。共陽(yáng)接法的原理圖如圖 3-6 所示，圖中只畫(huà)出了 88 點(diǎn)陣的二極管。每一行發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，有一個(gè)引出端

38、x ，每一列發(fā)光二極管的陰極接在一起，有一個(gè)引出端 y。當(dāng)給發(fā)光二極管陽(yáng)極引出端0 加高電平，陰極引出端 y0 加低電平時(shí)，左上角的二極管點(diǎn)亮。因此，對(duì)行和列的電平進(jìn)行掃描控制時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)顯示不同漢字的目的。1414第第4 4章、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)章、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)數(shù)字“0”代碼建立如下圖所示：00 00 3e 41 41 41 3e 00因此，形成的列代碼為00h，00h，3eh，41h，41h，3eh，00h，00h；只要把這些代碼分別送到相應(yīng)的列線(xiàn)上面，即可實(shí)現(xiàn)“0”的數(shù)字顯示。 送顯示代碼過(guò)程如下所示： 1515送第一列線(xiàn)代碼到 p3 端口，同時(shí)置第一行線(xiàn)為“0”，其它行線(xiàn)為“1”，延時(shí)

39、1ms 左右，送第二列線(xiàn)代碼到 p3 端口，同時(shí)置第二行線(xiàn)為“0”，其它行線(xiàn)為“1”，延時(shí) 1ms 左右，如此下去，直到送完最后一列代碼，又從頭開(kāi)始送。 數(shù)字“1”代碼建立如下圖所示：12345678其顯示代碼為00h，00h，00h，00h，21h，7fh，01h，00h 數(shù)字“2”代碼建立如下圖所示： 1234567800h，00h，27h，45h，45h，45h，39h，00h數(shù)字“3”代碼建立如下圖所示： 12345678161600h，00h，22h，49h，49h，49h，36h，00h數(shù)字“4”代碼建立如下圖所示：1234567800h，00h，0ch，14h，24h，7fh，0

40、4h，00h數(shù)字“5”代碼建立如下圖所示： 1234567800h，00h，72h，51h，51h，51h，4eh，00h數(shù)字“6”代碼建立如下圖所示： 12345678171700h，00h，3eh，49h，49h，49h，26h，00h數(shù)字“7”代碼建立如下圖所示： 1234567800h，00h，40h，40h，40h，4fh，70h，00h 數(shù)字“8”代碼建立如下圖所示： 1234567800h，00h，36h，49h，49h，49h，36h，00h數(shù)字“9”代碼建立如下圖所示： 12345678181800h，00h，32h，49h，49h，49h，3eh，00h19194.1匯編源

41、程序tim equ 30hcnta equ 31hcntb equ 32horg 00hljmp startorg 0bhljmp t0xorg 30hstart: mov tim,#00hmov cnta,#00hmov cntb,#00hmov tmod,#01hmov th0,#(65536-4000)/256mov tl0,#(65536-4000) mod 256setb tr0setb et0setb easjmp $t0x: mov th0,#(65536-4000)/256mov tl0,#(65536-4000) mod 256mov dptr,#tabmov a,cntam

42、ovc a,a+dptrmov p3,amov dptr,#digitmov a,cntbmov b,#8mul abadd a,cntamovc a,a+dptrmov p1,ainc cntamov a,cnta2020cjne a,#8,nextmov cnta,#00hnext: inc timmov a,timcjne a,#250,nexmov tim,#00hinc cntbmov a,cntbcjne a,#10,nexmov cntb,#00hnex: retitab: db 0feh,0fdh,0fbh,0f7h,0efh,0dfh,0bfh,07fhdigit: db 0

43、0h,00h,3eh,41h,41h,41h,3eh,00hdb 00h,00h,00h,00h,21h,7fh,01h,00hdb 00h,00h,27h,45h,45h,45h,39h,00hdb 00h,00h,22h,49h,49h,49h,36h,00hdb 00h,00h,0ch,14h,24h,7fh,04h,00hdb 00h,00h,72h,51h,51h,51h,4eh,00hdb 00h,00h,3eh,49h,49h,49h,26h,00hdb 00h,00h,40h,40h,40h,4fh,70h,00hdb 00h,00h,36h,49h,49h,49h,36h,0

44、0hdb 00h,00h,32h,49h,49h,49h,3eh,00hend2121第第5 5章、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析章、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析5.1、元器件清單和使用的儀器儀表5.1.1、電子設(shè)計(jì)元件清單5.1.2 、使用的儀器儀表數(shù)字萬(wàn)用表dt92035.2系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對(duì)各電路模塊功能進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試：led 顯示模塊的調(diào)試等，最后將各模塊組合后進(jìn)行整體測(cè)試。5.2.1、硬件調(diào)試對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。元 件 編 號(hào)規(guī) 格 參 數(shù)作 用 簡(jiǎn)

45、介u1at89s51核心控制芯片led8*8 led 點(diǎn)陣組成漢字顯示屏k1按鍵開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān)c1, c230pfx112mhzr1,r21k*8,10k*1時(shí)鐘電路22225.2.2、軟件調(diào)試軟件調(diào)試采用 uvision3 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境及微機(jī)，將編好的程序進(jìn)行調(diào)試，主要是檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤。vision2ide 基于 windows 的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包含一個(gè)高效的編輯器，一個(gè)項(xiàng)目管理和一 make 工具。vision2 支持所有的 keilc51 工具。keil c51 是美國(guó) keil software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) c 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀

46、性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 c 來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。keil c51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 keil c51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，包括 c 編輯器。宏匯編器，連接/定位器，目標(biāo)代碼到 hex 的轉(zhuǎn)換器。2323 圖 5-1 vision2 界面5.2.3、硬件軟件聯(lián)調(diào) 將調(diào)試好的硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，主要調(diào)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能。5.3測(cè)試結(jié)果此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果較好，led 顯示屏能很好的顯示信息。led 顯示屏由 1 塊8*8 的 led 小模塊組成，整個(gè)顯示屏可以顯示一個(gè)數(shù)字 09，數(shù)字從 0 到 9 依次顯示，顯示亮度也正好。結(jié)結(jié) 束束 語(yǔ)語(yǔ)在 led 點(diǎn)陣漢字顯示屏的設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)到了很多東西，基本了解了整個(gè)嵌入式開(kāi)發(fā)的流程。例如，在進(jìn)行整個(gè)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該先根據(jù)需求分析，對(duì)2424單片機(jī)進(jìn)行選型，然后對(duì)各個(gè)硬件模塊在面包板進(jìn)行搭試時(shí)候，要注意基本的布板原則。在焊接電路板的時(shí)候，應(yīng)該從最基本的最小系統(tǒng)開(kāi)始， 分模塊， 逐個(gè)進(jìn)行焊接測(cè)試。在對(duì)各個(gè)硬件模塊進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要保證軟件正確的情況下去測(cè)試硬件，要不然發(fā)生