基于單片機(jī)的點(diǎn)陣圖形顯示設(shè)計

單片機(jī)課程設(shè)計題目基于單片機(jī)的點(diǎn)陣圖形顯示設(shè)計姓名學(xué)院學(xué)號指導(dǎo)教師成績二〇一三年六月二十三日制摘要單片機(jī)是計算機(jī)技術(shù)，大規(guī)模集成電路技術(shù)和控制技術(shù)的綜合產(chǎn)物，經(jīng)過30多年的開展歷程，單片機(jī)應(yīng)用已十分廣泛和深入，所以可以毫不夸張的說，任何設(shè)備和產(chǎn)品的自動化，數(shù)字化和智能化都離不開單片機(jī)。如果說微型計算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張他說，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)那么是給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。由于單片機(jī)技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)，是指在半導(dǎo)體PN結(jié)通以正向電流時能發(fā)光的半導(dǎo)體顯示器件。它具有壽命長、功耗低、體積小、多色顯示、工作溫度穩(wěn)定性好，響應(yīng)時間快等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于各種儀器儀表、計算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域也可用于光纖通信、信息處理和自動控制。隨著技術(shù)的開展，LED顯示得到了日益廣泛的應(yīng)用，將單色或彩色發(fā)光二極管排列成矩陣板即構(gòu)成LED顯示屏，利用單片機(jī)或微機(jī)來進(jìn)行控制，使顯示內(nèi)容變得豐富多彩。本文將介紹一種采用單片機(jī)AT89C51進(jìn)行控制的8*8LED點(diǎn)陣顯示，該點(diǎn)陣可實現(xiàn)簡單的圖形、形狀顯示功能。目錄第一章系統(tǒng)功能要求第二章設(shè)計方案確實定第三章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計3.1.1單片機(jī)的時鐘電路單片機(jī)的復(fù)位電路3.1.3AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)3.2.18*8點(diǎn)陣LED顯示器的組成原理及控制方式3.2.28×8點(diǎn)陣LED顯示器與單片機(jī)的接口3.3電源電路的設(shè)計3.4單片機(jī)芯片的性能及功能分析第四章系統(tǒng)程序的設(shè)計第五章調(diào)試及性能分析5.1軟件調(diào)試5.2性能分析參考文獻(xiàn)附錄第一章系統(tǒng)功能要求本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為LED顯示屏的控制核心，制造一種簡單的8×8顯示屏，能夠在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_，圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，本錢低等特點(diǎn)。系統(tǒng)框圖：本文設(shè)計行、列驅(qū)動電路，顯示屏電路，運(yùn)用單片機(jī)的智能化，系統(tǒng)的將每個功能電路模塊連接在一起，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下列圖所示：點(diǎn)陣顯示器行驅(qū)動電路單片機(jī)89C51點(diǎn)陣顯示器行驅(qū)動電路單片機(jī)89C518*8點(diǎn)陣LED顯示器電路8*8點(diǎn)陣LED顯示器電路PC上位機(jī)PC上位機(jī)點(diǎn)陣顯示器列驅(qū)動電路點(diǎn)陣顯示器列驅(qū)動電路第二章設(shè)計方案確實定一，單片機(jī)采用STC89C52RC芯片。二，點(diǎn)陣顯示器的驅(qū)動電路：由P0.0-P0.7控制點(diǎn)陣的列代碼，由P控制點(diǎn)陣的行代碼，先送列掃描碼，然后再送行掃描數(shù)據(jù)。三，點(diǎn)陣采用8*8LED單色點(diǎn)陣。四，利用keil軟件編寫相應(yīng)的程序代碼，并生成HEX文件。將HEX文件下載到單片機(jī)芯片中，最后實現(xiàn)顯示相應(yīng)圖形的目的。第三章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計3.1.1單片機(jī)的時鐘電路AT89C51單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反向放大器，引線X1和X2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時鐘，外部還需附加電路。AT89C51的時鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時鐘電方式和外部時鐘方式。由于外部時鐘方式用于多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，所以此處選用內(nèi)部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式：利用其內(nèi)部的振蕩電路在X1和X2引線上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在X1和X2之間接晶體振蕩器與電路構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖電路所示為單片機(jī)最常用的時鐘振蕩電路的接法，其中晶振可選用振蕩頻率為12MHz的石英晶體，電容器一般選擇30PF左右。3.1.2單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)在啟動運(yùn)行時需要復(fù)位，使CPU以及其它功能部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，另外，在單片機(jī)工作過程中，如果出現(xiàn)死機(jī)時，也必須對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，使其重新開始工作。本設(shè)計中采用按鍵復(fù)位電路，其中電容選擇10uf、電阻大小為10K。復(fù)位電路如下列圖所示：3.1.3AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)AT89C51是片內(nèi)有程序存儲器的單片機(jī)，要構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時只要將單片機(jī)接上外部的晶體或時鐘電路和復(fù)位電路即可，如下列圖所示。這樣構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠，其特點(diǎn)是沒有外部擴(kuò)展，有可供用戶使用的大量的I∕O線。3.2.18*8點(diǎn)陣LED顯示器的組成原理及控制方式本次設(shè)計中采用8×8點(diǎn)陣LED顯示器，簡稱LED點(diǎn)陣板或LED矩陣板。它是以發(fā)光二極管為像素，按照行與列的順序排列起來，用集成工藝制成的顯示器件。有單色和雙色之分，設(shè)計中用到的是單色顯示器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下所示：8X8點(diǎn)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(diǎn)上，當(dāng)對應(yīng)的某一行置1電平，某一列置0電平，那么相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個點(diǎn)點(diǎn)亮，那么9腳接高電平13腳接低電平，那么第一個點(diǎn)就亮了；如果要將第一行點(diǎn)亮，那么第9腳要接高電平，而〔13、3、4、10、6、11、15、16〕這些引腳接低電平，那么第一行就會點(diǎn)亮；如要將第一列點(diǎn)亮，那么第13腳接低電平，而〔9、14、8、12、1、7、2、5〕接高電平，那么第一列就會點(diǎn)亮。3.2.28×8點(diǎn)陣LED顯示器與單片機(jī)的接口單片機(jī)的P0口經(jīng)限流電阻與點(diǎn)陣的行控制引腳相連，P2口那么直接與點(diǎn)陣的列控制引腳相連。3.3電源電路的設(shè)計電源電路采用普通集成穩(wěn)壓電路，在本設(shè)計中，由于考慮到本錢問題，這局部電路就以輸出+5V的穩(wěn)壓電源代替。3.4單片機(jī)芯片的性能及功能分析·32條可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·6個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路管腳說明：①VCC：供電電壓。GND：接地。②P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。③P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。④P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1〞時，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，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)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。⑤P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“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。⑥RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。⑦ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。⑧/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。⑨/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。⑩XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。第四章系統(tǒng)程序的設(shè)計本實驗的目的是實現(xiàn)菱形和橢圓兩個圖形在8*8LED點(diǎn)陣上的輪流顯示。圖形的編碼分別為：菱形行代碼：0x10,0x28,0x44,0x82,0x44,0x28,0x10,0x00列代碼：0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe橢圓行代碼：0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00列代碼：0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe另外，由于本實驗是兩個圖形的輪流顯示，所以主程序中參加了延時程序，延時程序采用的是1MS基準(zhǔn)延時。voiddelay1ms(unsignedinti){unsignedcharj;while(i--){for(j=0;j<115;j++) //1ms基準(zhǔn)延時程序{;}}}主程序內(nèi)容如下：#include<reg52.h>voiddelay1ms(unsignedinti){unsignedcharj;while(i--){for(j=0;j<115;j++) //1ms基準(zhǔn)延時程序{;}}}Unsignedcharconstx[][8]={{0x10,0x28,0x44,0x82,0x44,0x28,0x10,0x00},{0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00}};unsignedcharcodey[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};voiddelay(unsignedintcnt){while(--cnt);}voidmain(){unsignedchari,j;while(1){for(i=0;i<2;i++){delay1ms(1000);for(j=0;j<8;j++){P0=x[i][j]; P2=y[j]; delay(300); } }}}第五章調(diào)試及性能分析5.1軟件調(diào)試調(diào)試分為用KEIL軟件進(jìn)行調(diào)試以及使用protues仿真軟件進(jìn)行調(diào)試。KEIL軟件調(diào)試：Protues仿真軟件調(diào)試：5.2性能分析此次系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果較好，LED顯示屏能很好的顯示信息。這個方案設(shè)計的8*8的點(diǎn)陣LED圖文顯示屏，電路簡單，本錢較低，且較容易擴(kuò)展成更大的顯示屏；顯示屏各點(diǎn)高度均勻、充足；顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)n；可用靜止、移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。參考文獻(xiàn)[1]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第三版).北京航空航天大學(xué)出版社,2006[2]李小堅,等.ProtelDXP電路設(shè)計與制版實用教程〔第二版).人民郵電出版社,2023[3]蔣清明.C語言程序設(shè)計.人民郵出版社,2023[4]康華光.電子技術(shù)根底〔第五版〕.高等教育出版社,2005附錄一：仿真圖附錄二：電路圖附錄三：源程序#include<reg52.h>voiddelay1ms(unsignedinti){unsignedcharj;while(i--){for(j=0;j<115;j++) //1ms基準(zhǔn)延時程序{;}}}Unsignedcharconstx[][8]={{0x10,0x28,0x44,0x82,0x44,0x28,0x10,0x00},{0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x