基于單片機的LED點陣顯示電子鐘畢業(yè)設計

1、畢業(yè)設計說明書基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計專業(yè) 電子信息工程2013年5月31日 學生姓名 班學級 號 指導教師 完成日期本科生畢業(yè)設計說明書（2013）基于單片機的LED點陣顯示電子鐘的設計摘 要：畢業(yè)設計是基于AT89C51單片機的LED點陣電子顯示器的設計，采用的并行方式的顯示方案來實現(xiàn)。該電子時鐘由AT89C51，74LS373數(shù)碼管等構成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時。用keil軟件生成.hex文件，用Proteus的ISIS軟件實現(xiàn)了單片機LED點陣電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真。單片機具有體積小，成本低，抗干擾能力強，面向控制，

2、可以實現(xiàn)分機各分布式控制等優(yōu)點。電子顯示器就是利用單片機的上述優(yōu)點，采用目前市場上性能價格比較高的AT89C51單片機設計而成的最小系統(tǒng)。它在實際生活中具有廣泛的應用。 電子鐘由顯示電路，行驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路，中央控制器，按鍵電路和復位電路組成。在畢設中，LED點陣作為電子時鐘的顯示屏，最大的優(yōu)點在于其顯示內(nèi)容的多樣性，為用戶提供了靈活的人機交互界面。同時由于在這里采用帶晶振的單片機，使得電子時鐘不僅走準確，而且可以利用單片機的高度靈活性，為電子時鐘擴充許多顯來諸如定時自動報警、按時自動打鈴、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟動等。關鍵詞：單片機；L

3、ED點陣；電子顯示器基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計Design on Microcontroller-based LED dot matrix display electronic clockAbstract : Graduation design is based on AT89C51 microcontroller LED dot matrix design of electronic displays,We use the parallel display of programs to achieve.The electronic clock by the AT89C51, 74L

4、S373 digital control constitutes,As a driver circuit using crystal oscillator circuit,Program and Cyclic Program by the delay of one second timer generates,Reached when every minute timer.Using keil software generates. Hex file,With the Proteus ISIS software of the microcontroller LED dot matrix ele

5、ctronic clock system design and simulation.Microcontroller with a small, low cost, anti-interference ability, control-oriented, can achieve an extension of the distributed control, etc.The electronic display is the use of the above advantages SCM,Using a high cost performance on the market today des

6、igned by AT89C51 microcontroller minimum system.In real life, it has a wide range of applications.Electronic clock by the display circuit, the line driver circuit, the column driver circuit, the central controller, key circuit and reset circuit.In the complete set in, LED dot matrix display as an el

7、ectronic clock, the biggest advantage lies in its diversity of content display to provide users with a flexible and interactive interface. As used here with the same single-chip crystal oscillator, making accurate electronic clock not only walk, but also can take advantage of single-chip high degree

8、 of flexibility for the electronic clock to expand significantly as many regular automatic alarm, automatic bell schedule, regular broadcasts, automatic lights from closed , oven timer switch, on-off power equipment, and even a variety of timing Electric start automatically, etc.Key words:SCM；LED do

9、t matrix；Electronic displays本科生畢業(yè)設計說明書（2013）目 錄1 概述. 11.1 課題研究背景與意義. 11.2 課題設計內(nèi)容. 12 方案的選擇與論證. 12.1 設計任務與要求. 12.2 總體設計方案. 22.2.1 硬件部分的設計. 22.2.2 軟件部分的設計. 32.3 元件選擇. 32.3.1 AT89C51. 32.3.2 74LS373. 5 2.3.3 74LS138. 72.3.4 LED點陣顯示器 . 83 系統(tǒng)硬件電路設計. 103.1 晶振電路設計. 103.2復位電路設計 . 113.3 時分調(diào)節(jié)電路設計. 113.4 驅(qū)動電路設

10、計. 123.5 顯示電路設計. 123.6控制器件硬件原理圖 . 133.6.1 原理圖繪制工具簡介. 133.6.2 原理圖繪制. 144 系統(tǒng)軟件設計. 144.1 軟件流程圖. 144.2 軟件程序內(nèi)容. 164.2.1 編程軟件簡介. 15 4.2.2 定時器工作程序. 174.2.3 數(shù)字顯示程序. 175 系統(tǒng)仿真與調(diào)試. 195.1 仿真軟件簡介. 195.1.1 Proteus軟件介紹 . 195.1.2 功能特點. 205.2 系統(tǒng)調(diào)試. 245.2.1 代碼調(diào)試. 245.2.2 電路連接. 245.3 仿真結果與調(diào)試. 245.3.1 電路仿真. 24基于單片機的LED

11、點陣顯示電子鐘設計5.3.2 仿真圖調(diào)試. 255.4 性能分析. 266 結束語. 27參考文獻. 28致 謝. 29附 錄. 30附錄1 程序代碼 . 30附錄2 LED點陣電子鐘仿真圖. 38附錄3 LED點陣電子鐘原理圖. 39本科生畢業(yè)設計說明書（2013）基于單片機的LED點陣顯示電子鐘的設計1 概述1.1 課題研究背景與意義自20世紀80年代后期開始，隨著LED制造技術的不斷完善，在國外得到了廣泛的應用。在我國改革開放之后，特別是進入90年代國民經(jīng)濟的高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強烈。而LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設的標志,LED顯示

12、屏隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，以及LED制造技術的完善，人們對LED顯示屏的認識將會越來越深入，其應用領域?qū)絹碓綇V；LED顯示屏經(jīng)多年的開發(fā)、研制、生產(chǎn)，其技術目前已經(jīng)成熟?，F(xiàn)在各種廣告牌不再是白底黑字了，也不再是單一的非電產(chǎn)品，而是用上了豐富多彩的LED電子產(chǎn)品，為城市增添了一道靚麗的風景。而且它采用低電壓掃描驅(qū)動，具有耗電少、使用壽命長、成本低、發(fā)光效率高、故障少、視角大、可視距離遠、可靠耐用、組態(tài)靈活、安全、響應時間短、綠色環(huán)保、控制靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應能力強等特點。近年來LED顯示屏市場得到了迅猛的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應用到銀行、郵電、稅務、機場、車站、證券市場及其它交易市場、

13、醫(yī)院、電力、海關、體育場等需要進行多種公告、宣傳的場合。隨著LED顯示器在廣告?zhèn)髅筋I域逐漸嶄露頭角，其控制系統(tǒng)也如雨后春筍，層出不窮。由于它的控制系統(tǒng)均是基于嵌入式微處理器開發(fā)，所以單片機在其中也占有一席之地。此次畢業(yè)設計就是基于以上社會背景設計出一種簡單的基于單片機的LED點陣電子顯示鐘。1.2 課題設計內(nèi)容基于單片機，設計一個LED電子顯示器系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^按鍵對時間進行調(diào)整和復位，并可以通過8*8的LED顯示器顯示出來，當按下按鍵1時分數(shù)增加1；當按下按鍵2時，時數(shù)增加1。并且要將誤差控制在1秒之內(nèi)。設計好電路圖后用Altium Designer畫出原理圖，用Proteus軟件完成電路的仿

14、真圖，并運行仿真結果，對系統(tǒng)進行調(diào)試。2 方案的選擇與論證2.1 設計任務與要求a）采用LED點陣顯示；b）可根據(jù)按鍵調(diào)整時間；c）誤差小于1S。1基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計2.2 總體設計方案 2.2.1 硬件部分的設計根據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求，經(jīng)過思考和篩選，選擇并行方式顯示，I/O口通過鎖存芯片來擴展，以此來控制LED點陣40個列線，雙緩沖寄存器由5片鎖存器74LS373來組成，可以驅(qū)動LED點陣8組列線，并用3/8譯碼器74LS138對LED點陣的8行進行掃描。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點陣時，先把數(shù)據(jù)分別送到5個74LS373，然后再把數(shù)據(jù)一起輸出到LED點陣列中，送出去的時

15、間數(shù)據(jù)由AT89C51來控制。電子鐘由顯示電路、行驅(qū)動電路、列驅(qū)動電路、中央控制器AT89C51、按鍵電路和復位電路組成。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)框圖a) 顯示模塊的選擇顯示模塊采用8*8的點陣LED數(shù)碼管，它具有低功耗、小體積、高性能、低價格等特點。這種模塊由64個發(fā)光LED芯片以8*8的形式構成一個正方形模塊，然后用兩列12針引腳將內(nèi)部電路接口引出，供驅(qū)動電路使用。這種結構是市面上最通用，也是現(xiàn)在應用最為廣泛采用的形式。b) 時鐘信號的選擇秒信號由單片機提供，使用程序由時、分、秒計數(shù)。采用這種方案的優(yōu)點在于，它可以有效減少電路的復雜程度，減少多余芯片的使用，節(jié)約成本。并可以減

16、少時間誤差，以達到設計要求。 c) 總體設計方案根據(jù)以上方案所述本次畢業(yè)設計采取的總體方案如下：用鎖存芯片來擴展I/O口，控制LED點陣40個列線；5片鎖存器74LS373組成雙緩沖寄存器，驅(qū)動LED點陣8組列線；采用8*8的點陣LED數(shù)碼管組成顯示模塊，顯示出運行調(diào)試2本科生畢業(yè)設計說明書（2013）結果；主控系統(tǒng)由AT89C51組成，通過它的串行輸出動態(tài)掃描來實現(xiàn)時和分的顯示。2.2.2 軟件部分的設計在這次畢業(yè)設計中，主要用到三款計算機軟件來進行畢業(yè)設計的制作，分別是Altium Designer、PROTEUS軟件和Keil 軟件。Altium Designer軟件主要用來進行元器件的

17、繪制和原理圖的繪制，PROTEUS軟件對繪制好的原理圖進行仿真和調(diào)試，Keil 軟件對寫入單片機的代碼進行編譯和調(diào)試。2.3 元件選擇2.3.1 AT89C51AT89C51俗稱單片機，是一種帶4K字節(jié)的FLASH存儲器，它具有低電壓、高性能的特點。片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Intel公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，片內(nèi)置通用4位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C51單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。AT89C51引腳圖如圖2-2所示：圖2-2 AT89C51引腳

18、圖它的主要特性有以下幾點： a)與MCS-51 兼容；b)4K字節(jié)可編程FLASH存儲器；c)壽命：1000寫/擦循環(huán)；d)數(shù)據(jù)保留時間：10年；3基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計e)全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；f)三級程序存儲器鎖定；g)128×8位內(nèi)部RAM；h)32可編程I/O線；i)兩個16位定時器/計數(shù)器；j)5個中斷源；k)可編程串行通道；l)低功耗的閑置和掉電模式；m)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。它各個引腳的功能如下：Vcc(40)：電源電壓 GND(20)：接地P0口(32-39)：P0口是一個8位雙向I/O接口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位吸收電

19、流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這組口線分時轉換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復用。P1口(1-8)：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時，此時可作輸入口。作為輸入品使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。RST(9)：復位信號輸入端。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG(30)：地址鎖存有效信號輸出端。當訪問片外程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器

20、時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)，一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的，要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。XTAL1(19)：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL1(18)：振蕩器反相放大器的輸出端。通過XTAL1、XTAL2外接晶振后，即可構成自激振蕩器，驅(qū)動內(nèi)部時鐘發(fā)生器向主機提供時鐘信號。AT89C51的原理圖如圖2-3所示：4本科生畢業(yè)設計說明書（2013）圖2-3 AT89C51原理圖2.3.2 74LS37374LS373為三態(tài)輸出的鎖存器，共有 54S37

21、3 和 74LS373 兩種線路結構型式，其主要電器特性的典型值如下表2-1(不同廠家具體值有差別)：表2-1 主要電器特性的典型值5基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計聲抗擾度被改善400mV。引出端符號：D0D7 數(shù)據(jù)輸入端；OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）； LE 鎖存允許端； Q0Q7 輸出端。它的內(nèi)部結構如圖2-4所示：圖2-4 74LS373內(nèi)部結構圖74LS373的真值表如下表2-2所示：表2-2 74LS373真值表6本科生畢業(yè)設計說明書（2013）74LS373的原理圖如下圖2-5所示：圖2-5 74LS373原理圖2.3.3 74LS13874LS138工作原理如下：當一

22、個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（(/E2)和/(E3)）為低電平時，可將地址端（A0、A1、A2）的二進制編碼在Y0至Y7對應的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時，則Y6輸出端輸出低電平信號。利用 E1、E2和E3可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。 可用在8086的譯碼電路中，擴展內(nèi)存。其引腳圖如圖2-6所示：圖2-6 74LS138引腳圖7基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計引腳功能為：A0A2：地址輸入端； TA（E1）：選通端； /STB（/E2）、/ST

23、C（/E3）：選通端（低電平有效）； /Y0/Y7：輸出端（低電平有效）； VCC：電源正； GND：接地。74LS138的譯碼邏輯如下表2-3所示：表2-3 74LS138譯碼邏輯表8乘8點陣共由64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則9腳接高電平13腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第9腳要接高電平，而（13、3、4、10、6、11、8本科生畢業(yè)設計說明書（2013）15、16）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第13腳接低電平，而（9、1

24、4、8、12、1、7、2、5）接高電平，那么第一列就會點亮。8*8的LED等效電路圖如下圖2-8所示：圖2-8 LED等效電路圖LED點陣原理圖用Altium繪制。因為元器件庫中沒有現(xiàn)成的元器件，所以采用手動繪制的方法繪制。原理圖如下圖2-9所示：圖2-9 LED點陣原理圖LED點陣顯示器實物圖如圖2-10所示：9基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計圖2-10 LED實物圖3 系統(tǒng)硬件電路設計3.1 晶振電路設計晶振電路部分由兩個值為30uf的電容C1、C2和一個6MHz的晶振X1串聯(lián)組成。由它產(chǎn)生的振蕩信號可以保證精度高而且穩(wěn)定并且頻率穩(wěn)定在6MHz，次方波信號提供給單片機作為一個時鐘信號，

25、當定時器需要定時的時候使用。 如圖3-1：圖3-1 晶振電路原理圖10本科生畢業(yè)設計說明書（2013）3.2復位電路設計復位電路由一個數(shù)值為10uf的電容和一個按鍵串聯(lián)組成，電路中的復位設定為上電與按鍵均有效的模式，當電路上電時，RST引腳獲得一個高電頻，隨著C3電容不斷的在運行過程中充電，所以導致RST引腳的高電頻不斷地下降。因為RST引腳上的高電頻只能維持兩個機器周期的時間，所以單片機就可以通過這個復位電路進行復位操作。在電路運行期間，當按下按鍵開關的瞬間，RST上的電頻立即變?yōu)楦唠婎l，以此來實現(xiàn)電路復位。如圖3-2：圖3-2 復位電路原理圖3.3 時分調(diào)節(jié)電路設計由AT89C51的P3.

26、2端口接入按鍵S1，P3.3端口接入按鍵S2，再將二者并聯(lián)，分別接入74LS138的E2和E3端口，以此來實現(xiàn)按鍵調(diào)節(jié)時分的設計。當電路運行時，LED顯示器初始值為12:00。每按一次S1按鍵，分針數(shù)字就會加1，當分針數(shù)字滿60再次按下按鍵S1，就會回歸為0；每按下按鍵S2時，時針數(shù)字就會依次加1，當時針為12時再次按下按鍵S2，時針為就會顯示為0。時分調(diào)節(jié)電路部分如圖3-3：圖3-3 時分調(diào)節(jié)電路原理圖11基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計3.4 驅(qū)動電路設計驅(qū)動部分采用5個74LS373并行的方式，該芯片是常用的三態(tài)門8D鎖存器。只有當同時滿足以下兩個條件時，D端的數(shù)據(jù)才會被鎖存到鎖存器

27、的輸出端，即有正脈沖輸入到門控端G，有效的高電頻輸出控制OE。其它情況下，當G為低電頻，輸出Q保持不變；當OE為低電頻，輸出Q為高阻態(tài)。驅(qū)動部分電路圖如下圖3-4所示：圖3-4 驅(qū)動電路原理圖3.5 顯示電路設計每個LED點陣由64個發(fā)光二極管組成，在每一個行線和列線的交叉點上都放置一個發(fā)光二極管。要讓其中一個二極管發(fā)亮，只需使其對應的列線置1電頻，行線置0電頻因此要實現(xiàn)一根柱形的亮法，如圖3-5所示，對應的一列為一根豎柱，或者對應的一行為一根橫柱，因此實現(xiàn)柱的亮的方法如下所述：一根豎柱：對應的列置1，而行則采用掃描的方法來實現(xiàn)。一根橫柱：對應的行置0，而列則采用掃描的方法來實現(xiàn)。顯示電路部分

28、如圖3-6所示：圖3-5 模擬電路圖12本科生畢業(yè)設計說明書（2013）圖3-6 顯示電路原理圖3.6控制器件硬件原理圖3.6.1 原理圖繪制工具簡介硬件原理圖是用 Altium Designer軟件制作的。Altium Designer是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一款軟件必將使電路設計的質(zhì)量和效率大大提高。Altium Designe

29、r除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設計功能和SOPC設計實現(xiàn)功能，從而允許工程設計人員能將系統(tǒng)設計中的FPGA與PCB設計及嵌入式設計集成在一起。由于Altium Designer在繼承前Protel軟件功能的基礎上，綜合了FPGA設計和嵌入式系統(tǒng)軟件功能，Altium Designer對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要求高一些。它具有以下幾大優(yōu)點： a)增強的高速、高密度板布線能力，高效解決日益復雜的布線問題；b)更人性、更便利的編輯工具，提高工程師

30、的工作效率；c)提供與公司數(shù)據(jù)庫的接口，在各個設計環(huán)節(jié)中有效控制元器件質(zhì)量；d)與流行的3D機械軟件交換數(shù)據(jù)，在設計初期實時驗證并解決所有裝配問題； e)搭起到設計和制造間的橋梁，可管理所有制造數(shù)據(jù)的生成和驗證；f)強大的管理功能，有效提高設計團隊的工作效率；g)融合了板級、FPGA、嵌入式軟件等不同的流程的統(tǒng)一應用平臺，各流程之間交換數(shù)據(jù)更流暢；h)高層次和獨立于器件的FPGA設計，可以在任何FPGA芯片之間轉移設計； i)獨立于處理器和更關注應用的嵌入式軟件設計，放飛工程師的設計靈感； j)與NB2配合的Live Design 設計方法，讓帶來創(chuàng)新價值的軟件設計貫穿整個是設計過程。13基于

31、單片機的LED點陣顯示電子鐘設計3.6.2 原理圖繪制LED點陣電子顯示器采用AT89C51作為控制芯片，5片74LS373作為雙緩沖寄存器，在Altium上畫出的原理圖如下圖3-7：圖3-7 原理圖4 系統(tǒng)軟件設計4.1 軟件流程圖設計中，計時采用定時器T0中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，當端口開關按下時，轉入相應功能程序。當計時中斷開始時，LED顯示器開始接受信號，接受到一個信號時秒數(shù)增加1，當秒數(shù)累計加到60時，則分數(shù)為主動進1，分數(shù)位累計加到60時，時數(shù)位主動增加1。秒針、分針、時針只要有一位未接受到信號，那么系統(tǒng)就會自動結束。其程序執(zhí)行流程見下圖4-1和4-2所示：14本科生畢

32、業(yè)設計說明書（2013）圖4-1 流程圖14.2 軟件程序內(nèi)容4.2.1 編程軟件簡介Keil 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil 的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。Keil工具包的整體結構，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件（.OBJ）。目標

33、文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS）。ABS文件由OH51轉換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。15基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計圖4-2 流程圖216本

34、科生畢業(yè)設計說明書（2013）4.2.2 定時器工作程序MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HMOV IE,#87HMOV 30H,#01H /7個管子的地址MOV 31H,#02HMOV 32H,#0AH/小數(shù)點MOV 33H,#00H/分MOV 34H,#00H/分MOV 35H,#00H/秒MOV 36H,#00H/秒SETB IT0 /IT0變成1 （ITO為外部中斷0 ，1為下降沿觸發(fā)，是按鍵功能）SETB PT0 /同理SETB TR0/ TR0為定時器開關，開定時器04.2.3 數(shù)字顯示程序LOOP00:MOV A,3

35、BH /整個loop都是 顯示數(shù)字的MOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FEHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP00MOV A,31HMOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP11:MOV A,3BH17基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FDHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP11

36、 MOV A,32HMOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP22:MOV A,3BHMOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FBHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP22 MOV A,33HMOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP33:MOV A,3BHMOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR18本科生畢業(yè)設計說明書（2013）MOV P2,R4MOV

37、 P0,AMOV P1,#0F7HINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP33MOV A,34HMOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP44:MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0EFHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP44POP PSWPOP ACCRET 5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試5.1 仿真軟件簡介5.1.1 Proteus軟件介紹PROTEUS軟件嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺是一款可

38、以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路、微控制器系統(tǒng)仿真以及PCB設計等功能的EDA軟件。從元器件的選取到連線，直至電路的調(diào)試、分析和軟件的編譯，都是在計算機中完成，所有的工作先在虛擬環(huán)境下進行?；谶@一思想開發(fā)的PROTEUS軟件，可在原理圖設計階段對所設 19基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計計的電路進行評估、驗證，看是否達到設計要求的技術指標，并可以通過改變元器件參數(shù)使整個電路性能達到最優(yōu)化。這樣就避免了傳統(tǒng)電子電路設計中方案更換帶來的多次重復購買元器件及制版，在節(jié)省設計時間與經(jīng)費的同時，提高了設計效率與質(zhì)量。PROTEUS軟件提供了三十多個元器件庫、數(shù)千種元器件。元器件涉及電容、電阻、二極管、晶體

39、管、MOS管、變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵源、300多種微控制器、各種門電路和各種終端等。在PROTEUS軟件中提供的儀表有交直流電壓表、交直流電流表、邏輯分析儀、定時/計數(shù)器和信號發(fā)生器。PROTEUS作為交互可視化仿真軟件，提供數(shù)碼管、液晶屏、LED、按鈕、鍵盤等外設，同時支持圖形化的分析功能，具有直流工作點，瞬態(tài)特征、交直流參數(shù)掃描頻率特性、傅里葉、失真、噪聲分析等多種分析功能，并可將仿真曲線繪制到圖表中。5.1.2 功能特點Proteus是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的

40、青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。其功能特點Proteus軟件具有其它EDA工具軟件(例：multisim)的功

41、能。這些功能是： a)原理布圖；b)PCB自動或人工布線；c)SPICE電路仿真。5.2系統(tǒng)調(diào)試5.2.1 代碼調(diào)試KeilC51編譯KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，編譯后生成的匯編代碼，到KeilC51生成的目標代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。a. 進入 Keil C51 后，屏幕

42、如下圖5-1所示：20本科生畢業(yè)設計說明書（2013）圖5-1 KEIL啟動界面b. 建立項目如圖5-2到圖5-4：圖5-2 New Project 菜單圖5-3 文件窗口21基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計圖5-4 選取芯片c. 新建文件。將程序?qū)懭胛募?，將其保存為xx.c文件。再將reg51.h文件和LCD_code.h文件加載到該項目下，對其進行編譯。如圖5-5到圖5-6：圖5-5 加載文件22本科生畢業(yè)設計說明書（2013）圖5-6 編譯結果 d. 生成HEX文件如圖5-7到圖5-8：圖5-7 項目功能菜單圖5-8 項目選項窗口23基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計代碼調(diào)試無誤，

43、生成hex文件保存。5.2.2 電路連接打開Proteus軟件，單擊靠左側工具欄的P按鈕，彈出對話框如圖5-9所示。在左上角的空白處輸入想要查找的元器件（如AT89C51）,系統(tǒng)就會自動在庫中尋找。再選中查找出的元器件，點擊確定即可。在Proteus軟件上將元器件放置好，再用導線將其一個個連接起來，即繪制成仿真電路。如圖5-10所示。5.3 仿真結果與調(diào)試5.3.1 電路仿真按下仿真按鍵，即出現(xiàn)如圖5-11所示的仿真結果初始時間顯示12:00，所有元器件未出現(xiàn)錯誤報告，代碼運行正常。圖5-9 對話框24本科生畢業(yè)設計說明書（2013）圖5-10 仿真電路圖5-11仿真結果5.3.2 仿真圖調(diào)試

44、電路仿真過程中，按下按鍵S1和S2，分別調(diào)節(jié)LED顯示器的分鐘顯示和時鐘顯示，調(diào)試結果如下圖5-12所示：LED顯示14:03，說明元器件連接正確，程序編寫沒有出現(xiàn)錯誤。25基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計圖5-12 仿真圖調(diào)試結果5.4 性能分析該系統(tǒng)的時間為原子鐘時間，因此非常精確，能滿足一般應用項目的使用。經(jīng)系統(tǒng)分析和調(diào)試，按鍵S1和S2可實現(xiàn)LED數(shù)碼管的改變，并且能將誤差控制在1S之內(nèi)，畢業(yè)設計符合要求。26本科生畢業(yè)設計說明書（2013）6 結束語通過本次畢業(yè)設計，我感受到的過程是艱辛同時又充滿樂趣的。隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾個月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完

45、成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在畢業(yè)設計中我設計了基于AT89C51單片機的LED點陣電子鐘，采用的并行方式的顯示方案來實現(xiàn)。該電子時鐘由AT89C51，74LS373數(shù)碼管等構成，采用晶振

46、電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時。畢業(yè)設計前前后后一共進行了三、四個月，這幾個月中，從電路的設計到論文的完成，遇到了許多的挫折和失敗。在遇到困難時我不斷尋找出路解決難題，在老師和同學的幫助下最終完成了這篇畢業(yè)設計。我深深地認識到在書本上學知識是完全不夠的，只有將理論與實際相結合，將知識運用到現(xiàn)實中，才能發(fā)揮最大力量。在今后的工作中將面臨更大的挑戰(zhàn)，通過這次的畢設我懂得了只要將知識轉化為力量，一切難題都可以迎刃而解。27基于單片機的LED點陣顯示電子鐘設計參考文獻1李念強，王玉泰.單片機原理及應用M.北京：機械工業(yè)出版社，2007.3翠華，蔡炎光.單片機實用

47、技術M.北京：清華大學出版社，2004.4祈偉，楊亭.單片機C51程序設計教程與實驗M.北京：北京航空航天大學出版社，2006.5陸彬. 21天學通51單片機開發(fā)M.北京：電子工業(yè)出版社，2011.6張鑫.單片機原理及應用M.北京：電子工業(yè)出版社，2010.7胡學海.單片機原理及系統(tǒng)設計實用教程M.北京：化學工業(yè)出版社，2012.8楊打生,宋偉.單片機C51技術應用M.北京：北京理工大學出版社，2011.9肖金球.增強型51單片機與仿真技術M.北京：清華大學出版社，2011.10王蘭軍.單片機與可編程控制器M.濟南：山東科學技術出版社，2005.28 2李廣弟,朱月秀.單片機基礎（修訂本）M.

48、北京：北京航空航天大學出版社，2011.本科生畢業(yè)設計說明書（2013）致 謝這次畢業(yè)設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師對我的關心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向袁老師尋求幫助，而袁老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。袁老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，袁老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷，在此謹向袁老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了姚浩、徐行等同學

49、的熱情幫助。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝其他老師對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作