单片机结课论文.docx

8*8点阵显示屏的设计
摘要：本设计是基于P89C51的8×8点阵LED数码字符显示器的设计，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成。LED点阵显示屏可以显示数字或符号,通常用来显示时间、速度、系统状态等。本文讲述了基于P89C51单片机8×8LED数码字符显示器的基本原理、硬件组成与设计，Proteus软件仿真，程序设计等基本环节与相关技术。
【关键词】51单片机 ，Proteus软件 ，显示屏
LED是发光二极管LIGHT EMINTTING DIODE的英文缩写，是一种直接能将电能转化为可见光的半导体。LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在日常生活中随处可见，其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、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。
LED电子显示屏具有所显内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活。适用于火车，汽车站，码头，金融证券市场，文化中心，信息中心体育设施等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通讯技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。
本产品采用以P89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由P89C51芯片、晶振电路、三极管驱动电路、按键控制电路、8×8 LED点阵5部分组成，电路框图如图1所示。其中，P89C51是一种带4kB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，工业标准的MCS一51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1 000次写／擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌人式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到P89C51芯片。时钟电路由P89C51的18，19脚的时钟端(XTAI 1及XTAL2)以及12 MHz晶振X 、电容C2、C3组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R ，R2，电容C ，开关K 组成，分别接至P89C51的RST复位输入端。LED点阵显示屏采用8x8共64个象素的点阵，可通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。我们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的字符了。我们在实际应用中是将LED点阵的8条列线通过驱动电路接在P1口，8条行线通过限流电阻接在P0口。单片机89C51按照设定的程序在P1和P0接口输出与内部字符对应的代码电平送至LED点阵的行列线(高电平驱动)，从而选中相应的象素LED发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个字符的显示。再改变取表地址实现字符的滚动显示。硬件电路组成框图如图2-1所示。

1.系统各单元的电路设计
1.1P89C51单片机最小系统 
最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2-2为P89C51单片机的最小系统。

1.2按键控制电路 
单片机开始工作时，P2.0是高电平。当按键按下时，检测到一个低电平信号，改变P0口输出信号，控制8×8 LED点阵显示屏显示不同字符。

1.3三极管驱动电路 
扫描驱动电路的功能主要是有P1口输出高电平使三极管发射结导通，发射结输出足够大的电流使二极管导通。 

1.4字符的点阵显示原理及字库代码获取方法 
我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由8行8列的点阵组成显示。我们可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在64象素范围内的任何图形。如查用8位的P89C51。

2.程序流程图
开始

初始化

依次显示0-9

是否按键
YES NO 依次显示0-9
显示字符μ

是否按键
显示字符μ
显示汉字公

是否按键
显示汉字公
NO
YES

主程序流程图

3.程序设计 
根据上述所说的程序流程图，设计程序见附录
4.调试及性能分析 
系统调试 
首先根据各单元电路模块，利用Proteus软件将总的硬件原理图绘制好，设计好各模块要使用的I/O口，如：8×8点阵LED显示屏时候插反，先检测下，无硬件错误后，再进行程序编程。 利用C语言的编程方式，将系统要求的基本功能，以及创新功能根据程序流程图编写出来，用Keil软件调试无误后，生成Hex文件，如图11图12。双击Proteus中的P89C51芯片，将Keil生成的Hex加载到芯片内，进行仿真，经调试后所编写的程序能够完美实现系统所需的各种功能。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下： (1) 检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。 (2) 参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。 (3) 以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。 (4) 将烧录好程序的最小单片机系统接入各模块后，各模块能过正常工作，如：数码管正常发光。

5. 设计分析
将烧录好程序的最小单片机系统与各模块连接好后，8×8点阵LED显示屏显示初始值。按键一次之后，显示屏显示滚动字符μ，再按键一次，显示屏显示汉字“公”。 经软件调试和硬件调试后，所设计的系统完美实现了所需的控制要求和创新要求。 
6.总结
本次课程设计到现在有两个星期，回顾这些天我感到学到了很多东西，在写这个心得的时候，我想就这些天的收获，说一说自己内心的想法。本设计是一个8x8的点阵LED数码显示器，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、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。总结本文的研究工作，主要做了下面几点工作：
一、 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。并且通过对单片机资料的查阅和应用，更进一步增加了对单片机知识的理解和运用能力。并证实了自己的思路：“查资料→思考总结→运用→找出差错，再查资料和向别人询问→再次运用”的正确性。
二、 本文设计的LED显示屏能够实现在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。
三、 本文列出了系统具体的硬件设计方案,硬件结构电路图，软件流程图和具体汇编语言程序设计与调试等方面。
四、在这次课程设计的过程中学会了PROTEUS的基本使用，感到PROTEUS对电子专业的同学来说是一个很有用的软件。在运用PROTEUS时可以运用一些快捷的标号，总线的方法画图，这样既能使电路图清晰，简单，更能大大提高画图速度。
五、通过这次课程设计，重新复习并进一步增强了动手的能力，学以致用，把只是运用到实际生活中才是根本目的。
六、存在问题：没有考虑仿真软件是一个理想的仿真环境，而实际连接的电路板会由于譬如连接不当，相邻器件间的干扰等等的问题导致在仿真软件中能良好运行的程序，出现显示问题，经过排查和合理的器件摆放焊接，问题解决。总体来说这次的科研实践很成功，达到了预想的目的：学到了知识，提高了能力，完成了任务。有点缺憾是时间有限，不能进一步深入和扩散学习和研究。希望有时间可以对程序和电路图作更进一步的改进，譬如实现点阵的上下移动，对角线移动，多色显示等。
通过课程考核，多少学习到了一些专业知识，改正了很多不曾发现的问题，为即将的毕业设计打下了基础，很有意义。

附录：
#include <reg52.h> 
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar i,j,k,sca n, num,count; sbit key=P2^0; 
uchar code table1[]= 
{0x7f,0xbf,0xc1,0xdf,0xdf,0xdf,0xc1,0xdf};    //μ uchar code table2[]= 
{0xf7,0xdb,0xad,0xb7,0xbe,0xdd,0xbb,0xf7};    //公 uchar code table[][8]= 
{{0xff,0xff,0xc3,0xbd,0xbd,0xc3,0xff,0xff},   //0
 {0xff,0xbf,0xbb,0x81,0x80,0xbf,0xbf,0xff},    //1
 {0xff,0xff,0xbb,0x9d,0xad,0xb3,0xff,0xff},     //2 
{0xff,0xff,0xdd,0xbe,0xb6,0xc9,0xff,0xff},       //3 
{0xff,0xef,0xe7,0xeb,0x81,0xef,0xef,0xff},       //4
 {0xff,0xff,0xd1,0xb5,0xb5,0xcd,0xff,0xff},      //5 
{0xff,0xff,0xc1,0xb6,0xb6,0xcd,0xff,0xff},       //6 
{0xff,0xff,0xfd,0xfd,0x8d,0xf5,0xf9,0xff},      //7
{0xff,0xff,0xc9,0xb6,0xb6,0xc9,0xff,0xff},     //8 
{0xff,0xff,0xd9,0xb6,0xb6,0xc1,0xff,0xff}};     //9
void delay(uint z) { 
 uint x,y; 
 for(x=z;x>0;x--) 
  for(y=110;y>0;y--); } 
void main() { 
 key=1;  num=0;  while(1)  { 
  if(num==0)   { 
   for(j=0;j<10;j++)    { 
    if(key==0
{ 
delay(10);
     if(key==0)      { 
      num=1;       while(!key);      }     } 
    if(num!=0)     break; 
    for(k=0;k<30;k++)      { 
     scan=0x01;      for(i=0;i<8;i++)      { 
      P0=table[j][i];       P1=scan;       delay(2); 
      scan<<=1; 
 }   
   }   
 }   
} 
  if(num==1)   
{    for(j=0;j<8;j++)           //8组数据   
 { 
    if(key==0)     
{ 
     delay(10);      if(key==0)     
 { 
      num=2;       while(!key);    
  }   
  } 
    if(num!=1)     break; 
    for(k=0;k<10;k++)
{    
     scan=0x01;      //初始扫描信号   
   for(i=8;i>0;i--)       //扫描周期      
{ 
      if(i>j)P0=table1[8+(j-i)];  
     else P0=table1[j-i]; 
      P1=scan;       delay(2);       scan<<=1;     
 }   
    }     
}  
 } 
  if(num==2) 
  { 
    if(key==0)   
 { 
     delay(10);  
   if(key==0)    
 { 
      num=0;      while(!key);    
  }    
} 
   scan=0x01
for(i=0;i<8;i++)   
 { 
    P0=table2[count++];    
 if(count==8)count=0;     P1=scan;     delay(2);     scan<<=1;  
  } 
  }    
  } 
}