LED阵列数字显示屏设计.docx

目录
一、课程设计目的
二、课程设计正文
2.1总体论述
2.2方案选型
2.2. 1总体方案
各单元电路方案及集成电路
2.3程序代码设计
三、系统实现与测试-7-
四、课程设计总结
五、参考文献
LED阵列的数字显示屏设计
一、课程设计目的
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较的。它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、本钱低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、应用灵活、平安、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。在日常生活中，我们会经常用到LED数码显示管组成的电子器件，用以显示我们想要的数据。因此制作一个驱动LED数码显示的电路是很有实际意义的。
二、课程设计正文
2.1总体论述
本次设计题目：LED阵列的数字显示屏设计技术
设计要求：
① 器件选择：利用单片机8*8LED阵列等器件设计
② 系统电路的设计：正确设计单片机控制电路及外围驱动电路，在一块8 x8共阳极
LED阵列上显示数字
③ 显示方式：LED阵列显示屏能正常显示数字并能进展0〜9数字的循环显示
2.2方案选型
总体方案
2.2.
2.2.
章片机控制电骚
r-
T1
MCS
限
图 0iLED
元电路方案及集成路路
9C51单片机控制电路
51兼容
阵列的数字显:
图⑵AT89
1限流电路
5
驱
K屏设
电
路
原理框图
片机控制电路图
数码显示输出电路

数据保存时间：10年
全静态工作：0Hz〜24Hz
三级程序存储器锁定
一个8位微处理器CPU
4KB部程序存储器，最大可扩大至64KB
8个126Bytes部数据存储器，最大可扩大至64KB
32根可编程I/O 线
片振荡器和时钟电路
低功耗的闲置和掉电模式
具有逻辑代数运算功能
2个16位的定时/计数器：TO、T1
5个中断源：INTO、INT1、T0/T1、R*D/T*D ，可编程为两个优先级
1个全双HUART串行，可多级通信
AT89C51 的引脚功能：
Vss〔20脚〕：接地端；
VCC 〔40脚〕：芯片电源，接+5V ;
注：用万用表测试单片机引脚电流一般为0V或者5V，这是标准的TTL电平，但是有时候在单片机程序正在工作时，测试结果并不是这个值，而是介于0V-5V之间。其实这只是万用表反映没有则快而已，在一瞬间单片机引脚电流还是保持在0V或者5V的。
*TAL1 〔19脚〕：接外部晶体震荡电路反相的输入端，在片它是震荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，对于HMOS 单片机，该端引脚必须接地；对于CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。
*TAL2 〔18脚〕：接外部晶体反相的输出端。在片它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。假设需采用外部时钟电路，对于HMOS 单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS 单片机，此引脚应悬浮。
RST〔9脚〕：单片机刚接上电源时，其部各存放器处于随机状态，在该引脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位〔RESET 〕，即10ms以上才可正常复位。
PSEN 〔29脚〕：在片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。不过，在片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现°PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。我们根据PSEN、ALE和*TAL2输出端是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。
ALE/PROG 〔30脚〕：在片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。
CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。不过，在片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现°PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。我们根据PSEN、ALE和*TAL2输出端是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。
⑴ALE功能：用来锁存P0 送出的低8位地址/EPROM 编程输入端。当CPU片外存储器时，用于锁存P0 低8位地址因为P0 作为地址/数据复用，P0 上的信息终究是地址还是数据完全由ALE定义）。
当单片机上电正常工作后，此端周期性地以时钟振荡频率的1/6的固定频率向外输出正脉冲信号。所以，ALE信号可用作对外输出时钟或定时信号。
检查单片机芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出°ALE端的负载能力为8个LS型TTL。
⑵PROG 功能：片有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲
EA/VPP 〔31脚〕：当EA端输入高电平时，CPU从片程序存储器地址H单元开场执行程序。当地址超出4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序。当EA输入低电平时，CPU只片外程序存储器。在对87C51EPROM编程时，此引脚用于施加编程电压VPP。
输入/输出引脚：
P0〜P3是4个存放器，也称为4个端，是80C51单片机与外界联系的4个8位双向并行I/O 。
由于在数据的传输过程中，CPU需要对接电路中输入输出数据的存放器进展读写操作，所以在单片机中对这些存放器像对存储单元一样进展编址。通常把接电路中这些已编址并能进展读写操作的存放器称为端（PORT）或简称。
〔1〕〔39 脚-32 脚〕
一个8位的准双向I/O 。在片外存储器时，它分时作为8位地址线和8位双向数据线；不作总线使用时，可作普通I/O ；其每位的负载能力为8个LSTTL。
〔2〕〔1 脚-8 脚〕
一个带部上拉电阻的8位准双向I/O 。其每位的负载能力为4个LSTTL。
〔3〕〔21 脚-28 脚〕一个带部上拉电阻的8位准双向I/O 。其每位的负载能力为4个LSTTL。其每位的负载能力为4个LSTTL。
〔4〕〔10 脚-17 脚〕
一个带部上拉电阻的8位准双向I/O ； P3 除了作为一般准双向使用外，每脚还具有
第二功能见表1）；其每位的负载能力为4个LSTTL。
P3 线的第二功能：
线
第二功能
P3.0
R*D 〔串行输入〕
P3.1
T*D〔串行输出〕
P3.2
〔外部中断0输入〕
P3.3
〔外部中断1输出〕
P3.4
T0〔定时器0的外部输入〕
P3.5
T1〔定时器1的外部输出〕
P3.6
片外数据存储器写选通控制输出
P3.7
片外数据存储器读选通控制输出
表（1） P3线的第二功能表
2.2.2.2 AT89C51 单片机驱动电路
图（3）AT89C51 单片机驱动电路图
74LS245 的主要特征：
具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据
用来驱动LED或其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据
当8051单片机的P0 总线负载到达或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器
当片选端/CE低电平有效时，DIR="0 ，信号由B向A传输；〔接收〕DIR="1 ，信号由A向B传输；〔发送〕当CE为高电平时，A、B均为高阻态
LED驱动模块是LED显示屏设计的关键局部。驱动电路设计的好坏直接关系到LED显示屏的亮度、稳定度等重要指标。本次设计中的LED的驱动是采用74LS245双向总线驱动器，其中排阻负责给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定。
2.2.2.2 LED阵列的数字显示屏电路原理图
图（4）AT89C51 单片机LED数字显示屏电路原理图
2.2.2.3 8x8 点阵 LED
8 x 8点阵为单色共阳模块，单点的正向工作电压为〔Vf〕=1.8V，正向电流是〔If〕=8〜10mA 。静态点亮器件时〔64点全亮〕的总电流是640mA ，总电压是1.8V，总功率
为1152mW。动态时取决于扫描频率〔1/8或1/16s〕，单点瞬间电流可达80〜160mA 。
点阵部构造及外形如下，8*8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穿插点上，当对应的*一行置1电平，*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9脚接高电平13脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第9脚要接高电平，而〔13、3、4、10、6、11、15、16〕这些引脚接低电平，则第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第13脚接低电平，而〔9、14、8、12、1、7、2、5〕接高电平，则第一列就会点亮。
1
控制第五行显示
接高
9
控制第一行显示
接高
2
控制第七行显示
接高
10
控制第四行显示
接低
3
控制第二行显示
接低
11
控制第六行显示
接低
4
控制第三行显示
接低
12
控制第四行显示
接高
5
控制第八行显示
接高
13
控制第一行显示
接低
6
控制第五行显示
接低
14
控制第二行显示
接高
7
控制第六行显示
接高
15
控制第七行显示
接低
8
控制第三行显示
接高
16
控制第八行显示
接低
表(2) 8x8点阵控制表

2. 3程序代码设计
*include <reg52.h>
*include <intrins.h>
*define uchar unsigned char
*define uint unsigned int
uchar code Table_OF_Digits[]=
{
0*,0*3e,0*41,0*41,0*41,0*3e,0*,0*,//0
0*,0*,0*,0*21,0*7f,0*01,0*,0*,//1
0*,0*27,0*45,0*45,0*45,0*39,0*,0*,//2
0*,0*22,0*49,0*49,0*49,0*36,0*,0*,//3
0*,0*0c,0*14,0*24,0*7f,0*04,0*,0*,//4
0*,0*72,0*51,0*51,0*51,0*4e,0*,0*,//5
0*,0*3e,0*49,0*49,0*49,0*26,0*,0*,//6
0*,0*40,0*40,0*40,0*4f,0*70,0*,0*,//7
0*,0*36,0*49,0*49,0*49,0*36,0*,0*,//8
0*,0*32,0*49,0*49,0*49,0*3e,0*,0*,//9
)；
uchar i=0,t=0,Num_Inde* = 0;
void main()
{
P3 = 0*80;
Num_Inde* = 0;
TMOD = 0*;〃采用定时器0方式0
TH0 = (8192-20)/32;//2ms 定时，实现每 2ms 显示一行
TL0 = (8192-20)%32;
TR0 = 1;〃开启定时器0
IE = 0*82;
while(1);
}
//定时器T0中断子程序/2ms定时/实现每2ms显示
一行
void LED_Screen_Display() interrupt 1
{
TH0 = (8192-20)/32;〃恢复初值
TL0 = (8192-20)%32;
P3 = _crol_(P3,1);
P0 = Table_OF_Digits[Num_Inde* * 8 +i];
if(++i == 8) i = 0;
if(++t == 250)
t = 0*;
〃显示下一个数字
if(++Num_Inde* == 10) Num_Inde* = 0;
三、系统实现与测试
8 x8点阵LED代码实现运行显示过程:
送显示代码到P2端，同时置第一行线为“0
其他行线为“1
延时2mS左右，
送第二列线代码到P2端，同时置第二行线为“0
其他行线为“1
延时2mS左右，
如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开场送。
如图（5）所示，假设显示数字“0
图（5） 8x8点阵LED数字显示“0
其显示代码为：0*,0*3e,0*41,0*41,0*41,0*3e,0*,0*
只需将这些代码分别送到
相应的列线上面，即实现“0的数字显示。
如图（6）所示，假设显示数字“1
图（6） 8x8点阵LED数字显示“1
其显示代码为：0*,0*,0*,0*21,0*7f,0*01,0*,0*,
只需将这些代码分别送到
相应的列线上面，即实现“1的数字显示。
如图（7）所示，假设显示数字“2
图（7） 8x8点阵LED数字显示“2
其显示代码为：0*,0*27,0*45,0*45,0*45,0*39,0*,0*,
只需将这些代码分别送到
相应的列线上面，即实现“2的数字显示。
如图（8）所示，假设显示数字“3
图（8） 8x8点阵LED数字显示“3
其显示代码为：0*,0*22,0*49,0*49,0*49,0*36,0*,0*,
只需将这些代码分别送到
相应的列线上面，即实现“3的数字显示。
如图（9）所示，假设显示数字“4
图（9） 8x8点阵LED数字显示“4
其显示代码为：0*,0*0c,0*14,0*24,0*7f,0*04,0*,0*,
只需将这些代码分别送到
相应的列线上面，即实现“4的数字显示。
如图（10）所示，假设显示数字“5

图（10） 8x8点阵LED数字显示“5
其显示代码为：0*,0*72,0*51,0*51,0*51,0*4e,0*,0*,只需将这些代码分别送到相应的列线上面，即实现"5的数字显示。
如图（11）所示，假设显示数字“6
图（11） 8x8点阵LED数字显示“6
其显示代码为：0*,0*3e,0*49,0*49,0*49,0*26,0*,0*,只需将这些代码分别送到相应的列线上面，即实现“6的数字显示。
如图（12）所示，假设显示数字“7
图（12） 8x8点阵LED数字显示“7
其显示代码为：0*,0*40,0*40,0*40,0*4f,0*70,0*,0*,只需将这些代码分别送到相应的列线上面，即实现“7的数字显示。
如图（13）所示，假设显示数字“8
图（13） 8x8点阵LED数字显示“8
其显示代码为:0*,0*36,0*49,0*49,0*49,0*36,0*,0*,只需将这些代码分别送到相应的列线上面，即实现“8的数字显示。
如图（14）所示，假设显示数字“9
图（14） 8x8点阵LED数字显示“9
其显示代码为：0*,0*32,0*49,0*49,0*49,0*3e,0*,0*,只需将这些代码分别送到相应的列线上面，即实现“9的数字显示。
四、课程设计总结
通过本次的课程设计使我对单片机课本所学的知识掌握更加深刻，对各引脚的功能有了更深层次的理解，对单片机芯片不再那样盲目，对所学的理论知识和实际相结合的能力有了进一步的提高。
这个设计过程中，遇到过许屡次失败的考验。测试过程中代码编写就需要足够的耐心和细致，否则只要有一个字母错误就会导致整个程序的失败，很残酷的现实。电路图也有类似之处，接线连线、器件数值大小，都需要仔细检查校验准确保证代码正确的实现运行。
最后，终于按要求把作品做出来了，对我们的实际动手能力却是很考验的，这也对我们今后的工作敲响了警钟：要认真的对待每个需要处理的问题，不要认为事情过于简单，不能急于求成，但不要放弃。要保持你的思路清醒。
参与这样的课程设计，能锻炼我们的动手能力和细心专注的耐力，为今后的工作和学习奠定根底。
五、参考文献
吴炳胜 编著 80C51单片机原理与应用技术冶金工业
义和敌北编著 例说8051 〔第3版〕人民
王为青邱文勋编著 51单片机应用开发案例精选人民邮电
王守中聂元铭编著 51单片机开发入门与经典实例〔第2版〕 人民邮电
嘉奎 主编电子线路高等教育
工程设计
评 语

工程设计
成 绩

指导教师
〔签字〕
年 月 日
注：此表必须在同一页面。