基于单片机LED点阵显示电子时钟设计

1、® a）微£|完20152016学年 第一学期单片机原理及应用课程设 计报告题 目： 基于单片机LED点阵显示电子时钟设计班 级： 13级电子信息姓 名：指导教师：电气工程学院2015年11月单片机原理及应用任务书课题名称基于单片机LED点阵显示电子时钟设计指导教师陶沙执行时间20152016学年第一学期 第13 周学生姓名学号承担任务评分论文撰写及调试仿真硬件电路绘制及程序编写Keil与ISIS.的联调仿真实验结果的验证系统力泵设计查询义献与答辩硬件模块电路分析主要程序分析设计要求1、设一个LED点阵显示电子时钟电路2、时钟显示的初始时间为12: 00。3、时钟和分钟可以

2、通过相应的按键以步进值为 1进行变化。LED显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设的 标志,LED显示屏随着社会经济的不断进步，以及LED制造技术的完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广；LED显示屏经多年的开发、研制、生产，具技术目前已经成熟。现在各种广告牌不再是白底黑字 了，也不再是单一的非电产品，而是用上了丰富多彩的LED电子产品，为城市增 添了一道靓丽的风景。本次课程设计是基于AT89C52单片机的LED点阵电子显示器的设计，采用 的并行方式的显示方案来实现。 该电子时钟由AT89C51 74LS373数码管等构成， 采用晶振电路作为

3、驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时。用keil软件生成.hex文件，用Proteus的ISIS软件实现了单片机 LED点阵电子时钟系统的设计与仿真。关键词：单片机；LED点阵；电子显示器第1章方案选择与论证单片机原理及应用 I课程设计报告 I单片机原理及应用任务书 II摘 要 III第1章方案选择与论证 11.1 设计任务与要求 11.2 总体设计方案 11.2.1 硬件部分的设计 11.2.2 软件部分设计 2第2章硬件电路的设计 32.1 晶振电路设计 32.2 复位电路设计 32.3 时分调节电路设计 42.4 驱动电路设计 42.5 总原理图 5第3章系统软

4、件设计 63.1 软件流程图 63.2 主要软件程序内容 73.2.1 定时器工作程序 73.2.2 数字显示程序 7第4章系统调试与仿真 114.1 开发过程 114.2 电路仿真 14总结 19参考文献 20附录 21答辩记录及评分表 27图1.2.1系统框图1.1 设计任务与要求(1)采用LED灯进行显示(2)可以根据按键来对时间进行调整(3)初始时间为12: 00.1.2 总体设计方案1.2.1 硬件部分的设计这次硬件电路部分用PROTEUS件，该软件主要用来进行元器件的绘制和原 理图的绘制，PROTEUS件对绘制好的原理图进行仿真和调试。根据课程设计任 务书的要求，经过思考和筛选，选

5、择并行方式显示，I/O 口通过锁存芯片来扩展， 以此来控制LED点阵40个列线，双缓冲寄存器由5片锁存器74LS373来组成， 可以驱动LED点阵8组列线，并用3/8译码器74LS138对LED点阵的8行进行扫 描。在送每一行的数据到LED点阵时，先把数据分别送到5个74LS373然后再 把数据一起输出到LED点阵列中，送出去的时间数据由AT89C5俅控制。电子钟 由显示电路、行驱动电路、列驱动电路、中央控制器AT89C52按键电路和复位电路组成。a）显示模块的选择显示模块采用8*8的点阵LED数码管，这种模块由64个发光LED芯片以8*8 的形式构成一个正方形模块，然后用两列12针引脚将内部

6、电路接口引出，供驱动电路使用。这种结构是市面上最通用，也是现在应用最为广泛采用的形式。b）时钟信号的选择秒信号由单片机提供，使用程序由时、分、秒计数。采用这种方案的优点在 于，它可以有效减少电路的复杂程度，减少多余芯片的使用，节约成本。并可以 减少时间误差，以达到设计要求。c）总体设计方案根据以上方案所述本次毕业设计采取的总体方案如下：用锁存芯片来扩展I/O 口，控制LED点阵40个列线；5片锁存器74LS373组成双缓冲寄存器，驱动 LED点阵8组列线；采用8*8的点阵LED数码管组成显示模块，显示出运行调试 结果；主控系统由AT89C51组成，通过它的串行输出动态扫描来实现时和分的显1.2

7、.2 软件部分设计将需要实现的功能用Keil软件写好程序，并对写入单片机的代码进行编译 和调试。第2章硬件电路的设计2.1 晶振电路设计晶振电路部分由两个值为30uf的电容C1、C2和一个6MHz勺晶振X1串联组成。由它产生的振荡信号可以保证精度高而且稳定并且频率稳定在6MHz次方波信号提供给单片机作为一个时钟信号，当定时器需要定时的时候使用。图2-1 晶振电路部分2.2 复位电路设计复位电路由一个数值为10uf的电容和一个按键串联组成，电路中的复位设 定为上电与按键均有效的模式，当电路上电时，RSHI脚获得一个高电频，随着C3电容不断的在运行过程中充电，所以导致 RSH唧的高电频不断地下降。

8、因 为RST引脚上的高电频只能维持两个机器周期的时间， 所以单片机就可以通过这 个复位电路进行复位操作。在电路运行期间，当按下按键开关的瞬间，RST上的电频立即变为高电频，以此来实现电路复位图2-2复位电路部分2.3时分调节电路设计由AT89C51的P3.2端口接入按键S1, P3.3端口接入按键S2,再将二者并 联，分别接入74LS138的E2和E3端口，以此来实现按键调节时分的设计。 当电 路运行时，LED显示器初始值为12:00o每按一次S1按键，分针数字就会加1, 当分针数字满60再次按下按键S1,就会回归为0;每按下按键S2时，时针数字 就会依次加1,当时针为12时再次按下按键S2,

9、时针为就会显示为00图2-3 时分电路部分2.4 驱动电路设计驱动部分采用5个74LS373并行的方式，该芯片是常用的三态门8D锁存器。 只有当同时满足以下两个条件时，D端的数据才会被锁存到锁存器的输出端，即 有正脉冲输入到门控端 G有效的高电频输出控制OE其它情况下，当G为低电 频，输出Q保持不变；当OE为低电频，输出Q为高阻态。图2-4驱动电路部分2.5总原理图FP,ulwrg- 营胃” 号曾工呈！口IL UKUE 2攵 至三图2-5总原理图3.2主要软件程序内容3.1软件流程图设计中，计时采用定时器T0中断完成，其余状态循环调用显示子程序，当 端口开关按下时，转入相应功能程序。当计时中断

10、开始时，LED显示器开始接受信号，接受到一个信号时秒数增加1,当秒数累计加到60时，则分数为主动进1,分数位累计加到60时，时数位主动增加1。秒针、分针、时针只要有一位未接受到信号，那么系统就会自动结 束。其程序执行流程见下图计时终端开始图3-1程序执行流程图3.2.1 定时器工作程序MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HMOV IE,#87HMOV 30H,#01H ;/MOV 31H,#02H ;/MOV 32H,#0AH ;/MOV 33H,#00H ;/MOV 34H,#00H ;/MOV 35H,#00H ;/MOV 36

11、H,#00H ;/SETB IT0/IT0是按键功能）SETB IT1/时十位时个位光标点位分十位分个位秒十位秒个位变成1 (IT0为外部中断0, 1为下降沿触发,同理SETB PT0SETB TR0/TR0为定时器开关，开定时器03.2.2 数字显示程序LOOP00: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FEHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP00MOV A,31H ;显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5

12、,#08HLOOP11: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FDHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP11MOV A,32H ;显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP22: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FBHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP22MOV A,3

13、3H ;显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP33: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABE ,MOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0F7HINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP33MOV A,34H ;显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP44: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AM

14、OV P1,#0EFHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP44POP PSWPOP ACCRET第4章系统调试与仿真Keil是彳惠国Keil Software公司出品的单片机集成开发软件，该软件支持51单片机的所有变种（目前共有400多种型号）。Keil提供了包括C编译器、 宏汇编、连接器、库管理及一个功能强大的仿真调试在内的完整开发方案，并通过一个集成开发环境（Wision2 ）将这些部分组合在一起。Keil单片机集成开 发软件可以运行在 Windows98/NT/2000及XP等操作系统下。4.1开发过程a）建立项目Flit Eflrr Vnw | 修咖

15、或 i Flisil, 口的ugWphcrils.SVCSHflpHtw flVlSIMI ftojccL.6> 叵，i2i 管.r4j«ct目坛1wew Muiti-PTQjrrt WflrttiMw.OtnPrflJfrd：.Gait PrayedEjrparlb-M*n*ge>,Seieidl Device f&r Target 目9 1FLeimove Etem欣。nMnUMTag*!； .目*kkClean Iwget jtJ Bui同 targetF?aal IR.c4uil< gm iarget files 即|小典|唱. Translate.

16、,Ctrt*F7& SLa。build1l FfJtKtnit*Jffl目菽性序岳=HcSdJ&J0目15联知即靠l单月tfJMW利珏出的啜计如U乱是图4-1 （a-1 ） 建立新项目图4-1 (a-2 )保存新项目图 4-1 (a-3 )选才i CPU编译New iCtrl-NI 局 OpenCtrl+OJClosearget 11 Textl ,'jJ SaveCtri+SSave M”，_1a Save AllDevice D时License Management.,.Print SdupEd Print.Ctrl+PPrint Preview止 a be - p

17、Vision4File Edit View Project Flash Dcbuq图4-1 ( b-1 )创建程序文件Targel 11 Trrtl 回lid 片机该程设廿b)新建文件，将文件保存并改成abc.c文件，再将程序输入到文件中并进行图4-1 ( b-2 )保存程序文件c)生成hex文件并进行编译Options for Target 'Target 1'Turg«t Output Listing Us«r | C51IL51 LosM | VL51 Mi eg | Debug | Utilititx |Sdect Fokferfpr。加ot节.Na

18、mE cf Executable: sbe Creat& Executaole：.匕bed Debug WorrmationF Bnow« Infownalion斤 Creafte HEX File HEX Form: HEX-BO三 Create Library: .abc.LIE"Create Batch FileKCancelDefaultsHelp图4-1 (c)生成hex文件4.2 下载、调试a)打开Proteus ,双击单片机并将hex文件加进去，点击 OK即可。Componenl艮而金nc告，Component Value:PCS Package:Pr

19、ogram File:四HiddenHlkjdenc -14T 08652|DIL40-|_?J| Hide Ail 倾目H甚于单片机的LE0点J同|HideN 73Clock Frequency12MHzHide ANAdvanced Properties：| Simulate Program FetchesT NqHide AllO ther Properties:Exclude from SimulationExdude from PCB layout Edit all properties as textAttach hierarchjj module Hide coirwnon pi

20、n$图 4-2 (a)Helpb）按下仿真键，即出现如下图初始仿真结果。初始时间显示为 器件未报错，结果正确。/阳髀砰同挈图4-2 (b) 初始仿真结果图hic)电路仿真过程中，按下按键 S1时LED显示器的分钟显示将以步进为1 进行进位变化。当按下按键 S2时LED显示器的时钟显示也以步进为1进行进位 变化，调试结果如下图所示：LED分别显示为12:03和13: 02,说明元器件连接正确，程序编写没有出 现错误。m .便F TEa. SB E 再nn- JBhllr ett白n， 里VMA 与胃EL Q<NNL tTK 1SL mgd ss *1 £ ¥9L 易目d

21、 HR?-nd图4-2 ( c)分钟部分仿真结果图4nu副E WE4 kunn- 2目工明£七0 iww* 导师史 sy.s 旦用白 E£ EXTTNllk.Ns图4-2 ( c)时钟部分仿真结果图经过一个星期的奋战我们的课程设计终于完成了。 在没有做课程设计以前觉 得课程设计只是对这本学期来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发 现自己的看法有点太片面。在课程设计中我们设计了基于 AT89C52单片机的LED点阵电子钟，采用的 并行方式的显示方案来实现。该电子时钟由 AT89C52 74LS373数码管等构成， 采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一

22、秒定时， 达到时分 秒的计时。单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分 机各分布式控制等优点。电子显示器就是利用单片机的上述优点， 采用目前市场 上性能价格比较高的AT89C52单片机设计而成的最小系统。它在实际生活中具有 广泛的应用。电子钟由显示电路，行驱动电路，列驱动电路，中央控制器，按 键电路和复位电路组成。在这次课设中，LED点阵作为电子时钟的显示屏，最大的优点在于其显示内 容的多样性，为用户提供了灵活的人机交互界面。同时由于在这里采用带晶振的 单片机，使得电子时钟不仅走准确，而且可以利用单片机的高度灵活性， 为电子 时钟扩充许多显来诸如定时自动报警、 按时自动打铃

23、、定时广播、自动起闭路灯、 定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启动等。课程设计前前后后一共进行了一个星期， 这一周的时间里，从电路的绘制到 调试仿真，再到到论文的完成，遇到了许多的挫折和失败。在遇到困难时我不断 寻找出路解决难题，在老师和同学的帮助下最终完成了这篇课程设计。 我深深地 认识到在书本上学知识是完全不够的， 只有将理论与实际相结合，将知识运用到 现实中，才能发挥最大力量。在今后的工作中将面临更大的挑战，通过这次的毕设我懂得了只要将知识转 化为力量，一切难题都可以迎刃而解。参考文献1皮大能，党楠，齐家敏.单片机原理及应用.西北工业大学出版社，2015.12周景润.PR

24、OTEU水门实用教程M北京.机械工业出版社,20073楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天大学 出版社，20034徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言汇编与 Wision2应用实践M北京: 电子工业出版社，2008.ORG =0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP PINT0ORG 000BHLJMP INTT0ORG 0013HLJMP PINT1ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HMOV IE,#87HMOV 30H,#01H ;时十位MOV 31H,#02 H ;

25、时个位MOV 32H,#0AH ;光标点位MOV 33H,#00H ;分十位MOV 34H,#00H ;分个位MOV 35H,#00H ;秒十位MOV 36H,#00H ;秒个位SETB IT0SETB IT1SETB PT0SETB TR0LOOP0: LCALL DISPLJMP LOOP0INTT0: MOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HPUSH ACCPUSH PSWINC 36HMOV A,36HCJNE A,#25,PLLMOV 32H,#0BHPLL: CJNE A,#50,ENDD ;1SMOV 32H,#0AHMOV 36H,#00HINC 35HMOV A,

26、35HCJNE A,#60,ENDd ; 分个位MOV 35H,#00HINC 34HMOV A,34HCJNE A,#0AH,ENDd ; 分个位MOV 34H,#00HINC 33HMOV A,33HCJNE A,#06H,ENDd ; 分十位MOV 33H,#00HINC 31HMOV A,30HCJNE A,#02H,END1MOV A,31HCJNE A,#04H,END1 ; 时个位MOV 31H,#00HMOV 30H,#00HEND1: MOV A,31HCJNE A,#0AH,ENDd ; 时个位MOV 31H,#00HINC 30HENDd: POP PSWPOP ACCR

27、ETIDISP: PUSH ACCPUSH PSWMOV A,30H ;显示要显示的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP00: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FEHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP00MOV A,31H ; 显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP11: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABE

28、MOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FDHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP11MOV A,32H ; 显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP22: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FBHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP22MOV A,33H ; 显示要显档的数字MOV B,#08HMUL ABMOV 3B

29、H,A MOV R4,#00H MOV R5,#08H LOOP33: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0F7H INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP33MOV A,34H ;显示要显档的数字MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08H LOOP44: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0EFHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP44POP PSWPOP ACC RETDELAY: MOV 37H,#50DEL: MOV 38H,#4DJNZ 38H,$DJNZ 37H,DEL RETTABE: ;0DB 00H,18H,24H,24H,24H,24H,18H,00H;1DB 00H,10H,30H,10H,10H,10H,38H,00H；2DB 00H,18H,24H,04H,18H,20H,3CH,00H；3DB 00H,18H,24H,18H,04H,24H,18H,00H；4