8.8点阵实验报告

单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 2016 年电子工程专业 2014 级卓越工程师班 单片机与微机原理及应用 课程设计报告 设计题目 设计题目 8 8LED 点阵设计 专业班级 专业班级 电子卓越 1401 班 学生姓名学生姓名 林晓强 学生学号 学生学号 5120141478 指导教师 指导教师 聂诗良 许超 助教 答辩日期 答辩日期 第 13 周周六上午 9 点 答辩地点 答辩地点 综合楼 4 311 实验室 西南科技大学信息工程学院制 2016 年 5 月 目 录 1 摘要 1 1 1 课程设计制作题目及要求 2 2 系统方案设计 2 2 1 设计思路 2 2 2 总体设计框图 3 3 硬件设计 4 3 1 硬件选型 4 3 2 系统硬件电路原理详图 5 3 2 1 复位电路原理图以及时钟电路原理图 5 3 3 实际连线详图 6 3 3 1 8 8LED 点阵 AD 原理图 7 3 3 2 8 8LED 点阵 AD PCB 图 7 3 3 3 8 8LED 点阵原理仿真 8 3 3 4 51 单片机主控实物图以及原理图 9 4 软件设计 9 4 1 软件功能设计 9 4 2 软件流程设计 10 4 2 1 主流程图 10 5 软件调试 11 5 1 单元调试 11 5 1 1 LED 点阵模块测试 11 5 2 总体测试 11 6 心得体会 11 7 参考文献 12 附录 1 13 附录 2 28 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 1 页 8 8LED 点阵设计 1 摘要 1 近年来随着科技的飞速发展 单片机的应用正在不断深入 同时带 动传统控制检测技术日益更新 在实时检测和自动控制的单片机应 用系统中 单片机往往作为一个核心部件来使用 仅单片机方面知 识是不够的 还应根据具体硬件结构软硬件结合 加以完善 2 LED 点阵是由发光二极管排列组成的显示器件 在我们日常生活的 电器中随处可见 极为普通也广为人知 特别是它的发光类型属于 冷光源 效率及发热量是普通发光器件难以比拟的 它采用低电压 扫描驱动 具有 耗电少 使用寿命长 成本低 亮度高 故障少 视角大 可视距离远 规格品 可靠耐用 应用灵活 安全 响应 时间短 绿色环保 控制灵活种等特点 目前 LED 显示屏作为新一 代的信息传播媒体 已经成为城市信息现代化建设的标志 随着社 会经济的不断进步 以及 LED 显示技术的不断完善 人们对 LED 显 示屏的认识将越来越深入 其应用领域将会越来越广 3 经过琢磨 觉得 4 4 点阵过于简单化 后续显示过程中显示效果有 限 只能显示出有限的简单字符效果 表现不够良好 而 8 8 点阵 虽结构较 4 4 点阵复杂些许 但是其显示效果叫 4 4 点阵有了很大 提升空间 可以显示比方案一更加复杂良好的字符 动态显示方式 是 LED 点阵常用的显示方式 动态显示方式动态显示采用扫描的方 式工作 由峰值较大的窄脉冲电压驱动 从上到下逐次不断地对显 示屏的各行进行选通 同时又向各列送出表示图形或文字信息的列 数据信号 反复循环以上操作 就可显示各种图形或文字信息 1 1 课程设计制作题目及要求 用 AT89S52 单片机控制 8 8LED 点阵构成任意图形 要求 用 8 8LED 组合成数字 3 2 1 加上定时器这样倒计时 然后组合 成相应的简单图形 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 2 页 要求 1 组成 3 2 1 字符 用 8 8LED 点阵 64 个 LED 不同的 LED 亮来组成相应 的字符 2 3 2 1 字符切换时间为 1S 字符切换时间用定时器精确控制 3 8 8 流水灯 控制 LED 组合挨个亮灭 流水状 2 系统方案设计 2 1 设计思路 利用 AT89S52 单片机作为整个控制搭电路的核心 并编制软件程序 在 8X8LED 点阵上实现 字符的显示很 LED 灯的随机闪烁显示 选用如下主要元器件 AT89S52 单片机 电阻 3K 欧 三极管 8550 按钮开关 共阳 8 8LED 点阵显示块 此设计的时间控制用 AT89s52 的定时器进行 设定定时器初值为 46080 由于晶振为 11 0592 故所记次数应为 46080 计时器每隔 50000 微秒 发起一次中断 记录 20 次中断标志为 1s 用这个控制 LED 切换时间 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 3 页 2 2 总体设计框图 开始执行程序 LED点阵显示 字符 1 LED点阵显示 字符 2 LED点阵显示 字符 3 LED点阵显示 流水状 LED随机组合 显示 结束 3 硬件设计 3 1 硬件选型 单片机特点 1 高集成度 体积小 高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶 体芯片上 集成度很高 体积自然也是最小的 芯片本身是按工业测控环境要 求设计的 内部布线很短 其抗工业噪音性能优于一般通用的 CPU 单片机程 序指令 常数及表格等固化在 ROM 中不易破坏 许多信号通道均在一个芯片内 故可靠性高 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 4 页 2 控制功能强 为了满足对对象的控制要求 单片机的指令系统均有 极丰富的条件 分支转移能力 I O 口的逻辑操作及位处理能力 非常适用于专 门的控制功能 3 低电压 低功耗 便于生产便携式产品 为了满足广泛使用于便携 式系统 许多单片机内的工作电压仅为 1 8V 3 6V 而工作电流仅为数百微安 4 易扩展 片内具有计算机正常运行所必需的部件 芯片外部有许多 供扩展用的三总线及并行 串行输入 输出管脚 很容易构成各种规模的计算机 应用系统 5 优异的性能价格比 单片机的性能极高 为了提高速度和运行效率 单片机已开始使用 RISC 流水线和 DSP 等技术 单片机的寻址能力也已突破 64KB 的限制 有的已可达到 1MB 和 16MB 片内的 ROM 容量可达 62MB RAM 容量 则可达 2MB 由于单片机的广泛使用 因而销量极大 各大公司的商业竞争更 使其价格十分低廉 其性能价格比极高 数字逻辑电路特点 用数字电路逻辑器件组成控制电路 这样原理简单清楚 但是调节起来很 复杂 需要更改电路结构 根据设计要求及设计的需要我采用单片机来作为控制手段 选用 AT89S52 单片机作为该课程设计的核心来对数字信息进行处理及储存 它是一 个低电压 高性能的 CMOS 8 位单片机 片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器 RAM 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术生产 兼容标准 MCS 51 指令系统 有 40 个引脚 32 个外部双向输入 输出 I O 端口 同时内含 2 个外中断口 3 个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串行通信口 2 个读写口 AT89S52 可以 按照常规方法进行编程 也可以在线编程 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 5 页 3 2 系统硬件电路原理详图 供电电源 复位电路 AT89S51单片机时钟电路 8 8LED点阵 3 2 1 复位电路原理图以及时钟电路原理图 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 6 页 3 3 实际连线详图 3 3 1 8 8LED AD 原理图 D4D5D6D7D8D3D2D1 D12D13D14D15D16D11D10D9 D20D21D22D23D24D19D18D17 D28D29D30D31D32D27D26D25 D36D37D38D39D40D35D34D33 D44D45D46D47D48D43D42D41 D52D53D54D55D56D51D50D49 D60D61D62D63D64D59D58D57 Q2 8050 1K R2 Q3 8050 1K R3 Q4 8050 1K R4 Q5 8050 1K R5 Q6 8050 1K R6 Q7 8050 1K R7 Q8 8050 1K R8 Q1 8050 1K R1 1 2 3 4 5 6 7 8 P1 Header 8H 1 2 3 4 5 6 7 8 P2 Header 8H 1 2 P3 Header 2 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 7 页 3 3 2 8 8LED AD PCB 图 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 8 页 3 3 3 8 8LED 点阵原理仿真电路 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 9 页 3 3 4 51 单片机主控实物图以及原理图 4 软件设计 4 1 软件功能设计 利用单片机的定时器产生准确的时钟信号 从而进行时间控制 控制十字 路口的红 黄 绿灯交替亮灭 并且使用共阴极四位 LED 数码管 时刻显示当 前路口的红灯或者绿灯还将持续的时间 两个方向的通行时间可用按键进行设 置 可以控制路口的红绿灯的持续时间 这样模拟现实中的不同时间段 车流量 不同而智能控制时间 这样更加合理的控制路口的通行 提高道路的通行效率 系统的启停和复位也由按键控制 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 10 页 4 2 软件流程设计 4 2 1 主流程图 开始执行程序 LED点阵显示 字符 1 LED点阵显示 字符 2 LED点阵显示 字符 3 LED点阵显示 流水状 LED随机组合 显示 结束 定时器控制 5 软件调试 5 1 单元调试 5 1 1 显示模块测试 首先在硬件电路上按照要求连接数码管 然后由单片机控制 看能否控制 LED 显示任何组合 测试通过则开始调试 LED 灯单个控制程序代码 不通过则 检查问题 硬件问题或者软件问题 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 11 页 最后将 LED 灯组合起来控制 看能否达到理论状态 不能则分析原因 是 否程序代码有误还是硬件焊接 测试完成后 确认无误则进行下一步测试 5 1 2 LED 点阵模块测试 在 8 8LED 点阵接入电路之后 用万用表的测试通断档检测每个 LED 是否能 正常工作 点阵电路硬件无误 在软件程序里面测试 每个 LED 的控制程序都 单独检测 如果控制没有问题则检查完成 5 2 总体测试 在程序搭建完成之后 结合硬件进行最后的测试 用按键控制时间加减 然后观察程序的 BUG 做多种尝试 尽量消除完程序存在的 BUG 比如时间如果 减为 0 或者时间加到数码管显示的最大值之后怎么处理 都是我们程序里面 要考虑到的问题 然后检测中断程序控制的 时间与实际时间的差距 尽量调整 时间没有差距 这也是程序控制与实际的结合 达到误差标准之后 然后运行 程序 要求时间持续时间长 如果出现问题 那么就要分析问题原因 是硬件 问题还是软件 BUG 将问题处理完之后 作品完成 6 心得体会 虽然本设计只使用了一块 8 8LED 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 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 AT89S52 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步熟练 只有这样才能让自己在不断的学习 中提高自己 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 12 页 在这次课程设计中 我们运用到了以前所学的专业课知识 如 AD 制图 汇编 语言 模拟和数字电路知识等 虽然过去从未独立应用过它们 但在学习的过 程中带着问题去学我发现效率很高 这是我做这次课程设计的又一收获 短短两周的课程设计已经结束了 通过这次的课程设计锻炼了我们的实践能力 也是对我们以后的实际工作能力的具体训练和考察过程 现在是一个高科技的 时代 单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域 在生活中可以说是 无处不在的 因此对于我们这一专业的同学来说 学好单片机 并正确应用单 片机是非常重要的 7 参考文献 1 周伟 淮阴师范学院 数学科学学院 c 语言程序设计 课程教学研 究 维普期刊资源整合服务平台 2 谭浩强 c 语言程序设计 第四版 清华大学出版社 北京 2010 年 3 郭天祥 十天学会单片机 4 张友德等 单片微型机原理 应用与实验 第五版 上海 复旦大学出版社 2003 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 13 页 附录 1 C 语言源程序代码 include include unsigned char table0 8 0 x7f 0 xbf 0 xdf 0 xef 0 xf7 0 xfb 0 xfd 0 xfe 顺列 unsigned char table00 8 0 x00 0 x80 0 xc0 0 xe0 0 xf0 0 xf8 0 xfc 0 xfe 倒列 unsigned char table1 8 0 xFF 0 xE7 0 xF7 0 xF7 0 xF7 0 xC3 0 xFF 0 xFF 显示数字 1 unsigned char table2 8 0 xFF 0 xC3 0 xFB 0 xC3 0 xDF 0 xC3 0 xFF 0 xFF 显示数字 2 unsigned char table3 8 0 xFF 0 xC3 0 xFB 0 xC3 0 xFB 0 xC3 0 xFF 0 xFF 显示数字 3 unsigned char table4 0 xFF 0 xFE 0 xDF 0 xFF 0 xFF 0 xF7 0 xFF 0 xBD 显示各个点 0 xFF 0 xFF 0 xF3 0 x4D 0 xFD 0 xD7 0 xFD 0 xBD 行加点 0 xFB 0 xEB 0 xFF unsigned char table5 8 0 xFe 0 xFd 0 xFb 0 xF7 0 xeF 0 xdF 0 xbF 0 x7F 行减点 unsigned char table6 8 0 x80 0 xc0 0 xe0 0 xf0 0 xf8 0 xFc 0 xFe 0 xFf 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 14 页 unsigned char table7 8 0 x01 0 x03 0 x07 0 x0f 0 x1f 0 x3f 0 x7f 0 xFf 循环矩阵 char a b c d x char t2 t3 m int t1 定义变量 bit flash flag 显示可控数据标志 void delay unsigned int t 短时间延时 char k while t for k 0 k 0 i P0 table1 i P2 table0 i delayus 180 void image2 显示数字 2 子函数 char i for i 7 i 0 i P0 table2 i P2 table0 i delayus 180 void image3 显示数字 3 子函数 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 17 页 char i for i 7 i 0 i P0 table3 i P2 table0 i delayus 180 void image4 显示点与行子函数 char i j int T 5000 for j 7 j 0 j P0 table5 j P2 table0 7 delayus T for j 0 j 0 j P0 table5 j P2 table0 5 delayus T for j 0 j 0 j P0 table5 j P2 table0 3 delayus T 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 19 页 for j 0 j 0 j P0 table5 j P2 table0 1 delayus T for j 0 j 0 j P0 table5 j 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 20 页 P2 table0 0 delayus T for j 0 j 0 j P0 table5 j P2 table0 2 delayus T for j 0 j 0 j 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 21 页 P0 table5 j P2 table0 4 delayus T for j 0 j 0 j P0 table5 j P2 table0 6 delayus T for j 0 j 7 j P0 table5 j P2 table0 7 delayus T 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 22 页 for j 0 j 7 j P0 table6 j P2 table00 7 delayus T for j 0 j 7 j P0 table7 j P2 table00 6 delayus T for j 0 j 7 j P0 table6 j P2 table00 5 delayus T for j 0 j 7 j 单片机微机原理课程设计 8 8LED 点阵设计 第 23 页 P0 table7 j P2 table00 4 delayus T for j 0 j 7 j P0 table6 j P2 table00 3 delayus T for j 0 j 7 j P0 table7 j P2 table00 2 dela