单片机课程设计报告-1616LED滚动显示

1、16x16LED 滚动显示课程设计：单片机课程设计专业名称：电气工程及其自动化学 号:学生姓名：同组人员：指导教师：2014 年12 月8日课程设计任务书20142015学年第1学期学生姓名：专业班级：电气工程及其自动化2012级（2）班指导教师： 工作部门：、课程设计题目：16x16LED滚动显示1.电机控制6.篮球比赛计分器2.简易电子琴设计7.密码锁控制3.公交车报站器设计8.交通信号灯控制4.键盘花样彩灯控制9.温度控制系统5.数码显示抢答器控制10.自选二、课程设计内容根据具体设计课题的技术指标和给定条件，以单片机为核心器件，能独立而正确地进 行方案论证和电路设计，完成仿真操作。要求

2、概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整熟悉、掌握各种外围接口电路芯片的工作原理和控制方法；熟练使用单片机汇编语言或 C51 进行软件设计；熟练使用 Proteus、Keil 软件进行仿真电路测试；熟练使用 Protel 软件设计印刷电路板；学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；编写设计报告，参考毕业设计论文格式。（1）根据课题要求确定系统设计方案；（2）绘制系统框图、系统仿真原理图（印刷电路板图），列出元器件明细表；（3）计算电路参数和选择元器件，画出软件框图，列出程序清单；（4）打印仿真结果，根据测试结果进行误差分析与修改调整；（5）对设计进行全面总结。三、进度安排1时间

3、安排序号内容学时安排（天）1方案论证和总体设计12硬件设计测试13软件设计14仿真测试及PCB设计15答辩1合计5设计指导地点：K2-407单片机、微机原理实验室2执行要求单片机应用课程设计共9 个选题，学生可自选课题。每组不超过2 人，为避免雷同，在 设计中每个同学所采用的方案不可一样。四、课程设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩分优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计过程考勤10分答辩回答问题情况20分实物或仿真测试正常无故障运行20分设计报告完成设计任务、报告规范性等情况50分90100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；6

4、0分以下：不及格六、课程设计参考资料贺哲荣.AT89S51单片机硬件设计与编程实例.北京：中国电力出版社.2012李泉溪. 单片机原理与应用实例仿真. 北京:北京航空航天大学出版社,2012.王平. 单片机应用设计与制作. 北京:清华大学出版社, 2012.彭为等. 单片机典型系统设计实例精讲. 北京：电子工业出版社，2007王庆利等. 单片机设计案例实践教程. 北京：北京邮电大学出版社，2008韩志军等. 单片机应用系统设计入门向导与设计实例. 北京：机械工业出版社，2005皮大能等. 单片机课程设计指导书. 北京：北京理工大学出版社，2010指导教师：2014年12月8日教研室主任：201

5、4 年 12 月 8 日目录 TOC o 1-5 h z 摘 要 1引 言 2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 16X 16LED点阵的总体设计3 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 设计的功能要求 3 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 设计论证 3 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 实验原理 3总体设计框图 4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document

6、硬件设计4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.1 主要芯片介绍 4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.2 16X16LED点阵显示制作7 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.3用4个8X8LED点阵构成16X16LED点阵8 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 实验电路及连线 8 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 软件设计8 HYPERLI

7、NK l bookmark48 o Current Document 3.1 实验要求及程序流程图 9 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3. 2 程序清单 15实验结果16系统调试 17 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 心得体会17 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 参考文献 18摘要本设计使用 AT89C55 系列高速单片机作为主控制模块，利用简单 的外围电 路来驱动16X16的点阵LED显示屏。利用AT89C55系列高速单片机本身强大的

8、功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方 便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、机场、 银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示4个8X8点阵汉字，并能通 过上位机软件修改显示内容和显示效果等等。把字符内码存储在空闲的单片机程 序存储器空间，使本LED显示系统能掉电存储1024个字符。设计中采用了 SPI 接口的GB2312标准字库，支持所有的国标字符和ASCII标准字符的显示。因为 采用串行传输方式，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。本文从LED的显示原理入手，详细阐述

9、了 LED动态显示的过程，以及硬件电 路的设计、计算和软件的算法。关键词：LED动态显示 AT89C55点阵汉字显示 仿真引言LED 显示屏是一种通过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

10、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。当今社会在飞速发展无疑能源、健康、空 间的利用，成了人们着重关注的对象。而在这个信息传递极速的社会， LED 的 出现给人们带来了希望之光。 LED 的特色之处一是节能（直接功耗，间接耗能）， 二是基本无电离辐射，三提高空间利用率。而这些特色又恰好解决了上述的三种 问题。然而LED点阵显示屏的特点不仅仅于此LED点阵显示屏用的是数码管， 而数码管具有实用,便宜等优点。做出来的LED点阵显示很耐用。LED点阵显示 屏之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是

11、与LED显示屏本身所具有的优点分 不开的。 LED 点阵显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐 气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。本文 要求设计一个能显示16X16点阵图文LED显示屏，要求能显示图文或文字，显 示图文或文字应稳定、清晰，图文或文字显示，以卷帘形式向上下左右滚动显示。16X16LED点阵的总体设计设计的功能要求设计一个能显示 16X16 点阵图文 LED 显示屏，要求能显示图文或文字，显示 图文或文字应稳定、清晰，图文或文字显示，以卷帘形式向上滚动显示。设计论证图文显示采用动态扫描的显示方法，逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就 可以实

12、现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就16x16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，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

13、。但是，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。实验原理16X16扫描LED点阵的工作原理同8位扫描数码管类似。它有

14、16个共阴极输出端口，每个共阴极对应有16个LED显示灯。所以其扫描译码地址需4位信 号线。要使16点阵上某个点亮，如第10行第4列的LED点亮，只要让列选信号 为“0100”，从而选中第4列，再给第10行一个高电平，即可点亮该LED。本 实验通过74LS164和74LS595芯片写入字形，产生扫描信号。为了显示整个汉字, 首先分布好汉字的排列，以行给汉字信息；然后以大于24HZ的频率扫描列，即 每行逐一加高电平，根据人眼的视觉残留特性，使之形成整个汉字的显示。总体设计框图列驱动器电源行驱动器16X16LED 显示 点阵电源行驱动器16X16LED 显示 点阵二 硬件设计主要芯片介绍1.AT8

15、9C55 介绍AT89C55 为 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内核，在内部功能及管 脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括 对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主 要管脚有：XTAL1 （19脚）和XTAL2 （18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。 RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。 VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3为可 编程通用I/O脚，

16、其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚） 被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相应功能管脚相连接， 13 脚定义为 IR 输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚） 和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接 主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。XTAL1XTAL2RSTPSEN ALE EAP1,0XTAL1XTAL2RSTPSEN ALE EAP1,013 B713 B1S;-XTAL1XTALZPSTALE0PDIVAraP 口 .1 妝 D1PDJI

17、hIGpnjHiapo.ad*pnAKpn.SAMPD.Twn?pzhhe F2.1ihB PZiA-n pzaAH PZ.H.IZ pzsh.q FZ.&AH. PZ.7Ai5图2.6P1UTE P1 .liTTE：LATCH1Z B612 B1 +J3U45L-RSRCeBCLKS113 B713 B1S;-XTAL1XTALZPSTALE0PDIVAraP 口 .1 妝 D1PDJIhIGpnjHiapo.ad*pnAKpn.SAMPD.Twn?pzhhe F2.1ihB PZiA-n pzaAH PZ.H.IZ pzsh.q FZ.&AH. PZ.7Ai5图2.6P1UTE P1 .l

18、iTTE：-： F12 P12 接线图 F1.7P3IVRXDF3.1iT：Ii PLJEBE paliTTP3ST1 P3.&1jiJK PI.TiTT37SSA DATA.口 V n?urr三 软件设计3.1 实验要求及程序流程图本软件要求实现如下要求：汉字要稳定、明亮并且文字要以一定速度上升滚 动显示。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

19、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TO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。显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器TO重新赋初值，以保证显示屏 刷新率的稳定，1/16 扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下：刷频率（帧频）=l/16XT0 溢=l/16Xf/12 （65536-t）其中f位晶振频率，t为定时器TO初值（工作在16位定时器模式）。 然 后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据， 并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，

20、驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再 输出新的行号，重新打开显示。图 3.1 系统主程序流程图程序清单#include #include #define DATAOUT P2 /P2 use as data#define SPEED 13void ymove(char dir,unsigned char *ptr,char speed);void xmove(char dir,unsigned char *ptr,char n,char speed);void delay(unsigned int a);void display();void displayt

21、ime(char time);void init164();sbit ADATA= DATAOUTO;sbit ASCK= DATAOUTA1;sbit LATCH= DATAOUTA2;sbit BDATA= DATAOUTA3;sbit BCLK= DATAOUTA4;code unsigned char xin32=OxOO,OxOO,OxOO,OxOO,OxOO,OxOO,OxOE,Ox38, /心Ox1F,Ox7C,Ox3F,OxFE,Ox3F,OxFE,Ox3F,OxFE,Ox1F,OxFC,OxOF,OxF8,OxO7,OxFO,OxO3,OxEO,OxO1,OxCO,OxOO,

22、Ox8O,OxOO,OxOO,OxOO,OxOO;code unsigned char zhong32=OxO1,OxOO,OxO1,OxOO,OxO1,OxO4,Ox7F,OxFE, /中Ox41,OxO4,Ox41,OxO4,Ox41,OxO4,Ox41,OxO4,Ox7F,OxFC,Ox41,OxO4,OxO1,OxOO,OxO1,OxOO,OxO1,OxOO,OxO1,OxOO,OxO1,OxOO,OxO1,OxOO;code unsigned char guo32=OxOO,OxO4,Ox7F,OxFE,Ox4O,Ox24,Ox5F,OxF4, /国Ox41,OxO4,Ox41,Ox

23、O4,Ox41,Ox44,Ox4F,OxE4,Ox41,OxO4,Ox41,Ox44,Ox41,Ox24,Ox41,OxO4,Ox5F,OxF4,Ox4O,OxO4,Ox7F,OxFC,Ox4O,OxO4;code unsigned char dui32=Ox7C,Ox4O,Ox44,Ox4O,Ox48,Ox4O,Ox48,Ox4O, /队Ox5O,Ox4O,Ox48,Ox4O,Ox48,Ox4O,Ox44,OxAO,Ox44,OxAO,Ox44,OxAO,Ox69,Ox1O,Ox51,Ox1O,Ox42,OxO8,Ox44,OxO6,Ox48,OxO4,OxOO,OxOO;code unsi

24、gned char jia32=Ox1O,OxOO,Ox1O,OxOO,Ox1O,OxO4,Ox12,Ox7E, /加OxFF,Ox44,Ox12,Ox44,Ox12,Ox44,Ox12,Ox44,Ox12,Ox44,Ox22,Ox44,Ox22,Ox44,Ox22,Ox44,Ox22,Ox44,Ox4A,Ox7C,Ox84,Ox44,OxOO,OxOO;code unsigned char you32=0 x00,0 x40,0 x40,0 x40,0 x30,0 x40,0 x10,0 x44, /油0 x87,0 xFE,0 x64,0 x44,0 x24,0 x44,0 x0C,0 x

25、44,0 x14,0 x44,0 x27,0 xFC,0 xE4,0 x44,0 x24,0 x44,0 x24,0 x44,0 x24,0 x44,0 x27,0 xFC,0 x24,0 x04 ; code unsigned char gth32= 0 x00,0 x00,0 x01,0 x80,0 x03,0 xC0,0 x03,0 xC0, /!0 x03,0 xC0,0 x03,0 xC0,0 x03,0 xC0,0 x01,0 x80, 0 x01,0 x80,0 x01,0 x80,0 x00,0 x00,0 x01,0 x80, 0 x03,0 xC0,0 x01,0 x80,

26、0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;unsigned char idata buffer32; void main(void)unsigned char i; init164();while(1)for(i=0;i32;i+) bufferi=xini;displaytime(1); xmove(1,zhong,3,SPEED); displaytime(1); ymove(1,0,SPEED); ymove(1,jia,SPEED); ymove(1,you,SPEED); ymove(1,0,SPEED); xmove(0,jia,3,SPEED); ymove(0,gth,S

27、PEED); ymove(0,0,SPEED);xmove(1,xin,1,SPEED); /* 子函数 */void delay(unsigned int a) while(a-); void display() unsigned char hang,ib,k,tmp;DATAOUT= 0 x0;BDATA = 0;for(hang=0;hang16;hang+) ASCK =0;LATCH=0;BCLK =0;for(ib=0;ib2;ib+) tmp = bufferhang*2+ib;for(k=0;k8;k+) tmp =1; ASCK =0; ADATA =CY; ASCK =1;

28、 DATAOUT|=0 x14;/LATCH=1; /BCLK=1; BDATA=1; delay(64);ASCK =0;ASCK =1; void displaytime(char time) unsigned char i;while(time-) i=130;while(i-) display(); void init164() char i;BDATA=1; for(i=0;i16;i+) BCLK =0;BCLK =1; void xmove(char dir,unsigned char *ptr,char n,char speed)/*方向n 是要移动的汉字个数移动速度*/uns

29、igned char i=0, ib=0;unsigned int tmp=0, speedm=0;unsigned char buffer216;/半个汉字的缓存n*=2;/左半字和右半字，所以要 x2for(i=0;i0;n-)if(ptr != 0) tmp = n%2; / 判断是左半字还是右半字 for(i=0;i0;tmp-) /要移动 8 列 ib=0;for(i=0;i16;i+)/ 要移 16 行，共 16 个字节bufferib =1; /移第一个半字if(bufferib+1 & 0 x80)bufferib+;ib+;bufferib=1;/移后半字if(buffer2

30、i & 0 x80)bufferib+;ib+;buffer2i0;n-) if(ptr != 0) tmp = (n+1) % 2 ;/判断左半字还是右半字 for(i=0;i0;tmp-) /要移动 8 列ib=0;for(i=0;i= 1;/移右半字if(bufferib & 0 x01) bufferib+1 |=0 x80 ;bufferib = 1;/移左半字if(buffer2i & 0 x01)bufferib |= 0 x80;ib+=2;buffer2i =1;/下个汉字的右半字向右移一位 speedm=speed;while(speedm-) /更新点阵display()

31、;void ymove(char dir,unsigned char *ptr, char speed)dir=l上移动，dir=0为下移动char i=0, j=0, ib=0;unsigned int tmp=0, speedm=0;if(dir=0)/*向下移 /*向下移 */ib=3l;for(i=16;i0;i-)下移 16 行for(j=29;j-l;j-)bufferj+2=bufferj;/将上一行的内容复制到下一行if(ptr=0)/移空时，buffer的首行用0移入buffer0=0;buffer1=0; else/否则，处理 buffer 的首行元素buffer1=ptr

32、ib; buffer0=ptrib-1;ib=ib-2speedm=speed;while(speedm-)/更新点阵display(); /* 向上移 */elseib=0;/数组元素序号for(i=0;i16;i+)/上移16行for(j=0;jBSJ5；.：；THUXTAL2五3T*PSEMALEEhpidtsP1.1fT2BE：41;ST_CPazQ3a*asQhPUTQ?Q711HB DATA | 2bU3* R SR，JSbclk shU2启H CPQUazT_C PQ3Q +2QGmrQTCTEQT1ii WC 1DBjjUD 占.T + LES5S1SASAI5 AltASCK

33、 .H.El.H.T.HU1 ii 広wcALATCH1Z|)ST_CP101HITiVFQSQbQ7QT 1SHJZI 1 a? |Z理R A31 + A* 声rM s媚BDATAa+LESS51Z|；WT：PijffTi7+L8SB5HITVCC 1DH TIPU2a1D* 叭3 HDSBZ*B3111ZBb1337.1 口 B +131CBSJ5；.：；THUXTAL2五3T*PSEMALEEhpidtsP1.1fT2BE：41;ST_CPazQ3a*asQhPUTQ?Q711HB DATA | 2bU3* R SR，JSbclk shU2启H CPQUazT_C PQ3Q +2QGmr

34、QTCTEQT1ii WC 1DBjjUD 占.T + LES5S1SASAI5 Alt 1 hB； 2 Aibf A13157+LJ81S+U5.+,12XTAL2BE*B1DB11B12B13BUB1SALE Eh系统调试.PIBTZ-pi.irr2B3 PCI .MD* PUS ADS Pn.SADh POJ/AD?pzh.he P2.1/A9 P2ZfAinP2.4/A1Z P2STA13 PZJSA1*PWH；：DP3.1fTXDpiiTirraPiaTTTTP3.4iTDP3iT1Pl.&TiTnrPl.T/KT-B1DB11B12B13B1 +H15ADATA软件调试：软件为网络所提供，其原理在上一模块已作说明，在这里再作说明，软件经调试无误，直接将其下再到单片机中，看是否达到所要的效果软件部 分是先参考书上的例子，然后自己根据硬件电路写程序，由于以前所学是单片机 汇编语言，所以这个系统在编写程序过程中都采用汇编语言编写。刚刚开始，编 写不会一次性通过，经过仔细分析修改最后编译成功。但是，在实际写如 C52 中，LED显示屏出现各种各样的乱码，通过再次认真仔细分析多次修改程序后， 程序能够正常运行。硬件调试：在对各个硬件模