基于C语言的8X8点阵课程设计

1、目 录1.引 言31.1.设计意义31.2.系统功能要求31.3.本组成员所做的工作32.总体设计方案33.设计原理分析74.系统调试105.设计总结12参考文献126.附 录a；源程序137.附 录b；原理图188.附 录c；作品实物图片19led点阵的显示班级姓名：摘要：led显示屏作为一种新型的显示器件，是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成，通常用来显示时间、图文等信息。本设计是基于ats52单片机的16x16显示屏，其中包含了硬件、软件、调试等方案的设计。此外、该设计只需简单的级联就能实现显示屏的拓展，但级联时要注意不要超过驱动负载范围。1 引言1.1设计意义led显示屏是一种通过

2、控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、vcd节目以及现场实况。led显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。1.2系统功能要求1

3、.2.1、利用单片机控制双色88led点阵的显示。先测试88led点阵模块每个led是否显示正常，测试完成后，显示广东石油化工学院八个汉字，要求汉字循环向右移动。1.2.2、所有的88led全部显示成红色，接着熄灭所有led；显示广东石油化工学院向右移动，直到全部溢出,然后熄灭所有led;如此循环显示。1.2.3、在8x8点阵式led能显示“”、“”和心形图。1.3本组成员工作方案原理论证：焊接：调试：设计报告：2 总体设计方案2.1 设计思路图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中1616的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端

4、口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1616的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是1616的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就1616的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，

5、然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时

6、，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到led的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目

7、的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示2.2 设计方框图电源8x8led显示点阵 行驱动器列驱动器 单片机2.3 主控制器stc89c52rc单片机简介stc89c52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式

8、控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节flash，512字节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，内置4kb eeprom，max810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35mhz，6t/12t可选。和atmel的对比 stc89c52rc单片机

9、: 8k字节程序存储空间； 512字节数据存储空间； 内带4k字节eeprom存储空间; 可直接使用串口下载； at89s52单片机: 8k字节程序存储空间； 256字节数据存储空间； 没有内带eeprom存储空间;2.4 74hc595芯片74hc595是硅结构的cmos器件， 兼容低电压ttl电路，遵守jedec标准。 74hc595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在shcp的上升沿输入到移位寄存器中，在stcp的上升沿输入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（

10、ds），和一个串行输出（q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能oe时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。三态。2.5 8x8点阵一共64个发光点构成，上下两排引脚，每排8个，一共16个8x8点阵的显示原理：8x8点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则1脚接高电平a脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第1脚要接高电平，而（a、b、c、d、e、f、g

11、、h）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第a脚接低电平，而（1、2、3、4、5、6、7、8）接高电平，那么第一列就会点亮.3 设计原理分析3.1 硬件设计3.1.1电源部分 说明：此部分为为电源部分。电源为+5v电源，再通过一个电源开关power_key。led灯为电源指示灯，通电则亮，r2电阻为1k。3.1.2单片机系统常用的时钟电路设计有两种方式,一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式，将xtal1（x1）与xtal2（x2）之间跨接一个晶振和瓷片电容，从而构成一个稳定的自激震荡器。电容值取22pf，其大小将影响震荡频率的高低、振荡器的稳定性

12、和起振的快速性。为减少线间的寄生电容，晶振和电容应尽能安装得与单片机靠近，保证晶振稳定可靠的工作。 另一部分是复位部分。上电自动复位电路是最简单的复位电路，只需要一个1k左右电阻、一个22pf左右的电容及12mhz的晶振。有时还需要按键手动复位，此时只要在电容上并联一个按键即可。电容一个为一般电容，一个为电解电容。3.1.3按键部分由于按键的封装为四脚，为了布线，就把按键画成左上角的样子，再把两边相连，这是因为按键距离长的一边都是相通的，根据这个特性而画出按键。另外，两按键接的是外部中断int0和int1。3.1.4连接口左图为与8x8led模块的连接口，由于用到p1口，所以干脆全部口都引出来

13、。3.1.5 8x8led点阵模块上图就是8x8点阵驱动模块。各行的同名列共用一个列驱动，数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式存放。由于列线过多，故多采用串行传输。由于每次要传输16位，而且数据要逐位输给驱动器，只有当一行中各列数据都已传输到位后，这一行的各列才能进行并行显示，耗时较长。为了满足以上要求，驱动选择74ls595移位寄存器。移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在schcp的上升沿输入，在stcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（ds），和一个串行输出（q7）,和一个异步的低

14、电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能oe时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。其特点：8位串行输入 /8位串行或并行输出 存储状态寄存器，三种状态; 输出寄存器可以直接清除 100mhz的移位频率。输出能力： 并行输出，总线驱动；串行输出；标准中等规模集成电路 。74hc595是一个串入并出的芯片，通过一个for(i=0;i8;i+)来存储数据。具体来说就是第一个时钟信号来到时低位的数据向高位挪动一位，在这个程序中是sh_ck 信号，当sh_clk 是一个上跳沿时，传入的形参dat与0x80相与，得到的数为1,则通过sdata置1,否通过置为0,并存储在sda

15、ta的相应位置（最低位）上，ds内部也自动左移一位数据然后dat向左移一位，使次高位变为最高位与0x80相与，并存储。通过8次后，就可以得到数据，并存储在sdtta中了，这时st_ck一个上跳沿，数据即送出去了。 4 软件设计显示屏软件模块：初始化程序、主程序、多字滚动、显示程序、扫描程序。显示程序的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。软件设计中，显示屏的软件系统分为两层；第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成led显示屏的扫描显示工作。显示驱动器程序由定时器t

16、0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。4.1 74hc595驱动/*-*/#ifndef _74hc595_h_#define _74hc595_h_/*-*/sbit sd = p14;/串行数据输入sbit st_ck = p15;/存储寄存器时钟输入sbit sh_ck = p16;/移位寄存器时钟输入/*-*/函数声明void ser_in(unsigned char data);/串行数据输入void par_out(void);/串行数据输出/*-*/串行数据输入void ser_in(unsigned char data)un

17、signed char i;for(i = 0; i 8; i+)sh_ck = 0;sd = data & 0x80;data = 1;sh_ck = 1;/*-*/并行数据输出void par_out(void)st_ck = 0;st_ck = 1;#endif根据74hc595的功能表，就可以很容易写出上面的头文件。4.2 中断4.2.1外部中断0在该中断中实现的功能为状态跳转，用flag变量来实现。void ex0() interrupt 0if(int0=0)delay_ms(20);if(int0=0)flag+;if(flag=4)flag=0;k=0;n=0;m=0;tr0=

18、1;4.2.2定时器0利用定时器0实现定时扫描。每1ms扫描一次。th0=(65536-1000)/256=0xfctl0=(65536-1000)%256=0x18如上，为定时器初值计算方法。void t0() interrupt 1th0 = 0xfc; tl0 = 0x18;display();4.3显示函数该函数用了ser_in(),par_out(),函数，在74hc595头文件里有定义。该函数里还对速度进行了控制。4.4 扫描坏点if(onlyone=0)for(i=0; i2; i+)for(j=0; j8; j+) /全亮ser_in(0); /8x8点阵列扫描ser_in(0

19、xff);par_out();delay_ms(2000);for(j=0; j8; j+) /全灭ser_in(0xff); /8x8点阵列扫描ser_in(0);par_out();delay_ms(2000);tr0=1;onlyone+;5 设计总结本次设计的8x8的点阵led显示，能够在目测条件下led显示屏各点亮度充足，可显示“广东石油化工学院”，也可显示五角星，心形，还有圆形。显示的图形和文件较稳定、清晰。“广东石油化工学院”向右滚动显示。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，我们得到以下体会：一、 在这次点阵设计的过程中，让我进一步熟悉

20、keil及dxp的使用。二、 本次设计结果有个别点比较亮，这应该是点阵驱动的问题，可待改进。三、 通过这次点阵设计，从硬件上了解了stc89c52rc优点。四、 本次设计的“广东石油化工学院”8字，除了“学院”两字和圆形比较难显示以外，其他的都很清晰，主要原因是8x8点阵分辨率不够高，一共才64个点。本来打开用4个8x8集成一个16x16，但是由于个别原因，没有改动。五、 在后面的设计中，都没有什么问题。在焊接方面，我们了解到焊接器件的步骤，而且要先消去电烙铁的静电，防止静电对芯片特别是放大器件造成伤害，焊接二极管，三极管等元器件速度要快，防止持续高温损坏元器件。参考文献1 刘欣铭,张广斌.l

21、ed显示屏技术综述j.黑龙江电力，2003, 25(4):294-296.2 阳进.基于单片机的led显示屏的汉字显示j.中国科技信息，2005，（12）：112.3 mark nelson著.潇湘工作室译.串行通信开发指南m.中国水利水电出版社，2002. 4 王宜怀.单片机原理及其嵌入式应用教程m.北京希望电子出版社，2002. 5 韩润萍,陈小萍.点阵led显示屏控制系统j.微计算机信息，2003，19（10）：50-51. 6.附 录a；源程序6.1 /8x8.c#include#include 74hc595.h#define uint unsigned int#define uch

22、ar unsigned char#define num sizeof(table)unsigned char code lie=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsigned char code table=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x04,0x06,0x04,0x3c,0x40,0x00,/*广*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x70,0x12,0xfa,0x93,0x36,0xda,0x12,0x00,/*东*/

23、0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xf2,0x92,0x92,0xf6,0x1a,0x62,0x82,0x00,/*石*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7c,0x54,0x7f,0x54,0x7c,0x00,0x54,0x4a,/*油*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x62,0x44,0x68,0x3e,0x10,0x01,0x7e,0x04,/*化*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

24、0x40,0x44,0x44,0x7c,0x44,0x44,0x00,/*工*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x26,0x2b,0x3a,0xeb,0xaa,0x2b,0x06,0x00,/*学*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xf6,0x1a,0x3b,0x5a,0x84,0x1e,0xfe,/*院*/;unsigned char code table_xx=0xc4,0x6c,0x7e,0x3f,0x3f,0x7e,0x6c,0xc4,/*星星*/;unsigned char

25、code table_yuan=0x00,0x18,0x3c,0x7e,0x7e,0x3c,0x18,0x00,/*圆形0*/;unsigned char code table_xin=0x1c,0x22,0x42,0x84,0x84,0x42,0x22,0x1c,/*心形0*/;uchar function=0;uchar k,onlyone,flag;uint m ,n;void delay_ms(uint xms)uint i, j;for(i=xms; i0; i-)for(j=122; j0; j-);void init() tmod = 0x01; th0 = 0xfc;/1ms

26、tl0 = 0x18; ie = 0x82;ex0 = 1;it0 = 1;void display(void) ser_in(lie7-k); /列扫描数据 ser_in(tablek+n);/查表取出行扫描数据par_out();/输出显示k+; if(k=8) k=0;/循环扫描m+; if(m=200) /滚动速度控制m=0; n+;if(n=num-7) n=0;/循环显示void main(void)uchar i,j;init(); /初始化while(1)if(onlyone=0) /扫坏点，只扫一次for(i=0; i2; i+)for(j=0; j8; j+) /全亮ser_in(0); /8x8点阵列扫描ser_in(0xff);par_out();delay_ms(2000);for(j=0; j8; j+) /全灭ser_in(0xff); /8x8点阵列扫描ser_in(0);par_out();delay_ms(2000);tr0=1;onlyone+;while(fl