单片机8 8点阵设计讲解

1、单片机课程设计 课题：8*8点阵LED字符显示器设计 一、设计目的 利用8*8LED点阵动态显示汉字的字样,采用STC89C52单片机作为整个控制电路的核心，并编制软件程序，实现汉字动态显示。通过此设计来巩固单片机硬件系统的设计及软件系统的编程，通过设计将平时所学知识付诸实践，提高动手能力。1使学生更深入地理解和掌握该课程中的有关基本概念，程序设计思想和方法。2培养学生勇于探索、严谨推理、实事求是、有错必改，用实践来检验理论，全方位考虑问题等科学技术人员应具有的素质。3提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对同学团结友爱，协作攻关的基本素质。4培养学生从资料文献、科学实验中获得知识的能力。5. 对

2、学生掌握知识的深度、运用理论去处理问题的能力、实验能力、课程设计能力、书面及口头表达能力进行考核。二、设计要求8*8点阵LED字符显示器设计设计要求：1、设计一个8*8点阵LED电子显示屏，要求显示“课程设计”四个文字。2、要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，显示方式可由K1、K2、K3、K4、K5进行选择，K1为逐字显示，K2为向左滚动显示，K3为向右滚动显示，K4为向上滚动显示，K5为向下滚动显示。三、总体方案设计3.1系统框图根据设计要求与设计方案，硬件电路的设计框图如图1所示。硬件电路结构由8个部分组成：时钟电路、复位电路、按键接口电路、电源电路、点阵显示阳极电路、点阵显示

3、阴极电路和8*8点阵显示电路。按键电路复位电路电源电路时钟电路 单 片 机点阵显示器阳极电路点阵显示器阴极电路8*8点阵LED显示器 图1系统框图3.2工作原理根据设计要求，初步确定设计方案如下：1. 选择STC89C52单片机（晶振频率为f=12MHZ）作为整个系统的核心器件，对整个系统进行总体控制，发送并时时处理系统信息。2由于是8*8点阵屏设计，需要端口16个，可采用静态显示模式，用P0口控制行，P2口控制列。3.通过软件编程，即可实现汉字“课程设计”的显示，并可左移，右移，上移，下移动态流动显示。4点阵的点亮过程有程序控制，点阵采用单色显示。3.3主程序框图 图2 主程序流程图3.3.

4、1按键程序设计系统中采用独立式非编码键盘，在P1口接一个按键，P0端口分别控制8*8LED阵列。当有键按下时，对应的LED亮；反之则灭。按键子程序如下：void keyscan() key=(P1)&0x0ff;/读入键值 if(key!=0) keytmp=key;/键值存放 3.3.2延时程序设计延时程序在单片机编程中使用非常广泛,也很重要，在本次设计的程序中用到了延时子程序。延时子程序如下：delay1ms(int t) int i,j; for(i=0;it;i+) for(j=0;j120;j+) keyscan(); 3.3.3逐字显示子程序K1按下对应的是逐字显示，逐字显示的子程

5、序如下： fun0() int m,n,h; for(h=0;h40;h=h+8) for(n=0;n16;n+) if(0n=8) for(m=0;m8;m+) P2=scan_conam;P0=distabam+h;delay1ms(1);continue; if(8n=16) for(m=0;m8;m+) P2=0xff;P0=distabam+h;delay1ms(1);continue; 3.3.4向左滚动显示子程序 K2按下对应的是向左滚动显示，向左滚动显示的子程序如下：fun1() int m,n,h; for(h=0;h32;h+)/控制显示字数（32/84个） for(n=0

6、;n25;n+)/控制帧移动速度 for(m=0;m8;m+)/显示1帧扫描（分8行，每行亮1ms) P2=scan_conam;P0=distabam+h;delay1ms(1); 3.3.5向右滚动显示子程序 K3按下对应的是向右滚动显示，向右滚动显示的子程序如下：fun2() int m,n,h; for(h=0;h32;h+)/控制显示字数（32/84个） for(n=0;n25;n+)/控制帧移动速度 for(m=0;m8;m+)/显示1帧扫描（分8行，每行亮1ms) P2=scan_cona7-m;P0=distabbm+h;delay1ms(1); 3.3.6向上滚动显示子程序

7、K4按下对应的是向上滚动显示，向上滚动显示的子程序如下：fun3() int m,n,h; for(h=0;h32;h+)/控制显示字数（32/84个） for(n=0;n25;n+)/控制帧移动速度 for(m=0;m8;m+)/显示1帧扫描（分8行，每行亮1ms) P0=scan_conb7-m;P2=distabcm+h;delay1ms(1); 3.3.7向下滚动显示子程序 K5按下对应的是向下滚动显示，向下滚动显示的子程序如下： fun4() int m,n,h; for(h=0;h32;h+)/控制显示字数（32/84个） for(n=0;n25;n+)/控制帧移动速度 for(m

8、=0;m8;m+)/显示1帧扫描（分8行，每行亮1ms) P0=scan_conbm;P2=distabdm+h;delay1ms(1); 四、各部分电路设计本系统的硬件电路是由单片机最小系统、动态显示电路两部分组成。其中，单片机最小系统包括电源电路、复位电路和晶振电路构成；显示部分使用上拉电阻是LED灯达到最亮的效果。4.1最小应用系统最小应用系统是能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉、结构简单，常常构成一些简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等。对于片内有ROM/EPROM/FLASH RAM的单片机，构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路、复位电路和电源即可，

9、如图3所示。XTAL1 P2.72.0XTAL2 STC89C52 RST ALE P0.70.0地址锁存EPROM图3 STC89C52单片机最小应用系统由于集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是：有可供用户使用的大量I/O口线，P0、P1、P2、P3都可用作用户I/O口用。 由于没有外部存储器扩展，应接高电平。内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。应用系统开发具有特殊性。由于这类应用系统应用程序量不大，外电路简单，因而采用模拟开发手段较好。对于片内无ROM/EPROM/FLASH RAM的单片机，其最小系统除了外部配置时钟电路、复位电路和电源外，还应在片

10、外扩展EPROM、EEPROM作为程序 存储器用，应接地。4.1.2单片机的时钟电路STC89C52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线X1和X2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。STC89C52的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。内部时钟方式：利用其内部的振荡电路在X1和X2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。最常用的是在 X1和X2之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图4所示电路所示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其

11、中晶振可选用振荡频率为12MHz的石英晶体，电容器一般选择30PF左右。 图4 单片机的时钟电路4.1.3 单片机的复位电路单片机在启动运行时需要复位，使CPU以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，另外，在单片机工作过程中，如果出现死机时，也必须对单片机进行复位，使其重新开始工作。本设计中采用按键复位电路，复位电路如下图5所示： 图5 单片机的复位电路4.1.4电源电路的设计电源电路采用普通集成稳压电路，在本次设计中，由于考虑到成本问题，这部分电路就以输出+5V的稳压电源代替。4.2显示电路 本次设计中采用8*8点阵LED显示器，简称LED点阵板或LED矩阵板。它是以发

12、光二极管为像素，按照行与列的顺序排列起来，用集成工艺制成的显示器件。有单色和双色之分，这种显示器有共阳极接法和共阴极接法两种，设计中用到的是共阳极的显示器。共阳极接法的原理图如图6所示，图中画出了8*8点阵的二极管。每一行发光二极管的阳极接在一起，有一个引出端r，每一列发光二极管的阴极接在一起，有一个引出端c。当给发光二极管阳极引出端r1加高电平，阴极引出端c1加低电平时，左上角的二极管被点亮因此，对于行和列的电平进行扫描控制时，可以达到显示不同字符的目的。图6 88点阵LED显示器组成原理图4.2.1 8*8点阵LED工作原理说明下图为8*8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图7所示，只要

13、其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。图7 8*8点阵LED外观及引脚图其等效电路图如下： 图8 8*8点阵LED等效电路 (1)“课”在8*8LED点阵上显示图如下图所示：图9 “课”字的LED原理图A0H，7FH，02H，EAH，ECH，FFH，ECH，EAH(2)“程”在8*8LED点阵上显示图如下图所示：图10 “程”字的LED原理图2AH，7FH，8AH，F5H，B5H，BFH，B5H，F5H(3)“设”在8*8LED点阵上显示图如下图所示：图11 “设”字的LED原理图A0H，7FH，2

14、2H，E9H，8EH，8EH，E9H，20H(4)“计”在8*8LED点阵上显示图如下图所示：图 12 “计”字的LED原理图A0H，7FH，02H，10H, 10H，FFH，10H，10H4.2.2 8*8点阵LED显示器与单片机的接口 8*8点阵LED的引脚图如图13所示，当采用单片机进行控制时，连接点阵显示器的共阳极r端与单片机的P2口相连，而共阴极c端需经限流电阻与单片机的P0口相连。在编程控制时，将8*8点阵LED显示分成行和列两部分，字符数据从P0口输出，扫描控制字从P2口输出，每一列由一个字节的数据组成，数据可一次送入，然后扫描一行，显示一个字需要扫描8次。5、 整体电路图图13

15、整体电路图6、 仿真及调试6.1仿真电路 图 14 仿真电路图仿真结果： 图15“课”字的显示效果图 图16“程”字的显示效果图 图17“设”字的显示效果图 图18“计”的的显示效果图 6.2实物图效果图 19 实物效果图6.3 调试此次系统设计结果没有仿真的结果好，主要是因为没有加驱动电路，所以又在实物图中加了一个驱动电路已达到更好的效果，使LED灯亮度更高。7、 设计总结7.1 结论本LED显示屏控制系统已能实现LED显示的基本功能，并且体现出了相对于传统的基于8位/16位普通单片机的显示系统的优越性,但由于本组成员水平和设计时间有限，离一个完全实用的、能够完全符合市场需求的LED显示系统

16、还有一定的差距。因此，在以后的研制过程中,还需要在以下几个方面做大量的工作: (1)在系统抗干扰方面,不论是硬件部分还是软件部分,都还必须在工作现场根据实际情况进行大量的实验,调试工作,才能最终实现LED显示系统的可靠工作。(2)在增强图文屏显示效果上,可使用双色屏或多色屏,双色(或多色)屏所使用的LED点阵单元,在同一点阵位置上安装了两个(或多个)不同颜色的LED发光灯,对不同颜色的显示控制方面进行进一步的设计,以满足显示更加丰富多彩的图形和文字。(3)由于ARM微处理器的强大运算能力和丰富的片内外围,可将LED显示屏方便地接入以太网络,每一个 LED显示控制器可作为一个网络节点,方便的组成

17、基于工业以太网的LED显示网络,在这方面还应该进行进一步的研究与实验,以满足更高,更复杂的使用要求。7.2心得在这次课程设计的整个过程中，我们做了一次全面、较规范的设计练习，全面地温习了以前所学过的知识，用理论联系实际并结合单片机原理课程和解决实际问题，巩固、加深和扩展了有关单片机设计方面的知识。尤其重要的是让我们养成了科学的习惯，在设计过程中一定要注意掌握设计进度，按预定计划完成阶段性的目标，在底图设计阶段，注意设计计算与结构设计画图交替进行，采用正确的设计方法。在整个设计过程中注意对设计资料和计算数据的保存和积累，保持记录的完整性。在课程设计的实践中进行了设计基本技能的训练，掌握了查阅和使

18、用标准、规范、手册、图册、及相关技术资料的基本技能以及计算、数据处理等方面的能力。通过对通用51系列单片机机处理器、常用元器件的设计，掌握了一般单片机设计的程序和方法，让我们对整个单片机程序的设计，C51语言有了一个比较深的理解。还有就是增强了自身的动手能力。在这次课程设计中，我主要负责的是程序设计和单片机部件焊接。通过参考相关的程序设计，自己写出了主要的程序代码。同时将元器件正确焊接到基板上。这些都是将以前书本上讲的或是没有讲的，通过一次课程设计具体的实施，使自己的动手能力和独立设计能力真正得到锻炼，对于以后我们的发展与学习来说，都可以看作一笔不小的财富，前面还有很多需要我们去尝试。同时不能

19、忽略的是，这一次课程设计是以小组为单位的。在这次课程设计中，我和自己的小组成员学会了密切分工配合。而这样的合作能力和团队精神在今后的学习工作中是很重要的。八、参考文献1 单片机原理、应用与PROTEUS仿真，张靖武、周灵彬，电子工业出版社，2008.82 KEIL Cx51 V7.0单片机高级语言编程与Uvision2应用实践，徐爱钧、彭秀华，电子工业出版社,2008.53基于Proteus的电路与PCB设计，周灵彬、任开杰 ，电子工业出版社，2010.84单片机原理及应用，张毅刚、彭喜元、彭宇，高等教育出版社，2010.55AT89系列单片机原理及接口技术，王幸之，北京航空航天大学出版社，2

20、004.96基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真，林志琦，北京航空航天大学出版社，2006.9.附录：主程序如下:#include #define char unsigned char #define int unsigned int char key,keytmp char code distaba= 0x40,0xff,0x06,0xfd,0xae,0xff,0xae,0xfd, 0x2a,0x7f,0x8a,0xf5,0xb5,0xbf,0xb5,0xf5, 0xa0,0x7f,0x22,0xe9,0x8e,0x8e,0xe9,0x20, 0xa0,0x7f,0x02,0x10,0

21、x10,0xff,0x10,0x10, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,; char code distabb= 0xfd,0xae,0xff,0xae,0xfd,0x06,0xff,0x40, 0xf5,0xb5,0xbf,0xb5,0xf5,0x8a,0x7f,0x2a, 0x20,0xe9,0x8e,0x8e,0xe9,0x22,0x7f,0xa0, 0x10,0x10,0xff,0x10,0x10,0x02,0x7f,0xa0, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, ; char code di

22、stabc= 0x06,0x05,0x04,0xdd,0x05,0x8d,0x51,0xdd, 0x03,0x75,0x04,0x05,0xd8,0x05,0xd8,0x05, 0x86,0xb5,0x30,0xfd,0x85,0xcd,0xc9,0xb5, 0xde,0xdd,0xdc,0x05,0xdd,0xdd,0xd9,0xdd, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, ; char code distabd= 0xdd,0x51,0x8d,0x05,0xdd,0x04,0x05,0x06, 0x05,0xd8,0x05,0xd8,0x05,0

23、x04,0x75,0x03, 0xb5,0xc9,0xcd,0x85,0xfd,0x30,0xb5,0x86, 0xdd,0xd9,0xdd,0xdd,0x05,0xdc,0xdd,0xde, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,; char code scan_cona8= 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/列扫描控制字 char code scan_conb8= 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;/列扫描控制字 /*按键扫描函数*/ void keysc

24、an() key=(P1)&0x0ff;/读入键值 if(key!=0) keytmp=key;/键值存放 /*1ms延时子程序* delay1ms(int t) int i,j; for(i=0;it;i+) for(j=0;j120;j+) keyscan(); /*功能程序* /*逐字闪烁显示* fun0() int m,n,h; for(h=0;h40;h=h+8) for(n=0;n16;n+) if(0n=8) for(m=0;m8;m+) P2=scan_conam;P0=distabam+h;delay1ms(1);continue; if(8n=16) for(m=0;m8;m+) P2=0xff;P0=distabam+h;delay1ms(1);continue; /*向左滚动显示* fun1() int m,n,h; for(h=0;h32;h+)/控制显示字数（32/84个） for(n=0;n25;n+)/控制帧移动速度 for(m=0;m8;m+)/显示1帧扫描（分8行，每行亮1ms) P2=scan_c