点阵实验报告.doc

2016年电子工程专业2014级卓越工程师班
《单片机与微机原理及应用》
课程设计报告
设计题目: 8*8LED点阵设计
专业班级: 电子卓越1401班
学生姓名: 林晓强
学生学号: 5120141478
指导教师: 聂诗良、许超(助教)
答辩日期: 第13周周六上午9点
答辩地点: 综合楼4-311实验室
西南科技大学信息工程学院制
2016年5月
目 录
1、摘要  1
1、1课程设计制作题目及要求 2
2、系统方案设计 2
2、1设计思路 2
2、2总体设计框图 3
3、硬件设计 4
3、1 硬件选型 4
3、2 系统硬件电路原理详图 5
3、2、1复位电路原理图以及时钟电路原理图 5
3、3 实际连线详图 6
3、3、1 8*8LED点阵AD原理图 7
3、3、2 8*8LED点阵AD PCB图 7
3、3、3 8*8LED点阵原理仿真 8
3、3、4 51单片机主控实物图以及原理图 9
4、软件设计 9
4、1 软件功能设计 9
4、2 软件流程设计 10
4、2、1主流程图 10
5、软件调试 11
5、1 单元调试 11
5、1、1 LED点阵模块测试 11
5、2 总体测试 11
6、心得体会 11
7、参考文献 12
附录1 13
附录2 28
8*8LED点阵设计
1摘要
（1） 近年来随着科技得飞速发展,单片机得应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测与自动控制得单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识就是不够得,还应根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。
（2） LED点阵就是由发光二极管排列组成得显示器件, 在我们日常生活得电器中随处可见,极为普通也广为人知。特别就是它得发光类型属于冷光源,效率及发热量就是普通发光器件难以比拟得,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、规格品、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活种等特点。目前LED显示屏作为新一代得信息传播媒体,已经成为城市信息现代化建设得标志。随着社会经济得不断进步,以及LED显示技术得不断完善,人们对LED显示屏得认识将越来越深入,其应用领域将会越来越广。
（3） 经过琢磨,觉得4*4点阵过于简单化,后续显示过程中显示效果有限,只能显示出有限得简单字符效果,表现不够良好。而8*8点阵虽结构较4*4点阵复杂些许,但就是其显示效果叫4*4点阵有了很大提升空间。可以显示比方案一更加复杂良好得字符。动态显示方式就是LED点阵常用得显示方式,动态显示方式动态显示采用扫描得方式工作,由峰值较大得窄脉冲电压驱动,从上到下逐次不断地对显示屏得各行进行选通,同时又向各列送出表示图形或文字信息得列数据信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息,
1、1课程设计制作题目及要求 
用AT89S52单片机控制8*8LED点阵构成任意图形。要求:用8*8LED组合成数字3/2/1加上定时器这样倒计时,然后组合成相应得简单图形。
要求:
(1)组成3/2/1字符:用8*8LED点阵64个LED不同得LED亮来组成相应得字符。
（2） 3/2/1字符切换时间为1S:字符切换时间用定时器精确控制。
(3)8*8流水灯:控制LED组合挨个亮灭,流水状。
2、系统方案设计
2、1设计思路
利用AT89S52单片机作为整个控制搭电路得核心,并编制软件程序,在8X8LED点阵上实现 字符得显示很LED灯得随机闪烁显示。
选用如下主要元器件:AT89S52单片机、电阻3K欧、三极管8550、按钮开关、共阳8*8LED点阵显示块。
此设计得时间控制用AT89s52得定时器进行,设定定时器初值为46080,(由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断),记录20次中断标志为1s,用这个控制LED切换时间。
2、2总体设计框图

3、硬件设计
3、1 硬件选型
单片机特点:
(1)高集成度,体积小,高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也就是最小得。芯片本身就是按工业测控环境要求设计得,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用得CPU。单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高。
(2)控制功能强 为了满足对对象得控制要求,单片机得指令系统均有极丰富得条件:分支转移能力,I/O口得逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门得控制功能。
(3)低电压,低功耗,便于生产便携式产品 为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内得工作电压仅为1、8V～3、6V,而工作电流仅为数百微安。
(4)易扩展 片内具有计算机正常运行所必需得部件。芯片外部有许多供扩展用得三总线及并行、串行输入/输出管脚,很容易构成各种规模得计算机应用系统。
(5)优异得性能价格比 单片机得性能极高。为了提高速度与运行效率,单片机已开始使用RISC流水线与DSP等技术。单片机得寻址能力也已突破64KB得限制,有得已可达到1MB与16MB,片内得ROM容量可达62MB,RAM容量则可达2MB。由于单片机得广泛使用,因而销量极大,各大公司得商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高。
数字逻辑电路特点:
用数字电路逻辑器件组成控制电路,这样原理简单清楚,但就是调节起来很复杂,需要更改电路结构。
根据设计要求及设计得需要我采用单片机来作为控制手段,选用AT89S52单片机作为该课程设计得核心来对数字信息进行处理及储存。它就是一个低电压,高性能得CMOS 8位单片机,片内含8k bytes得可反复擦写得Flash只读程序存储器与256 bytes得随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司得高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口,AT89S52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。
3、2 系统硬件电路原理详图

3、2、1复位电路原理图以及时钟电路原理图

3、3 实际连线详图
3、3、1 8*8LED AD原理图

3、3、2 8*8LED AD PCB图

3、3、3 8*8LED点阵原理仿真电路

3、3、4 51单片机主控实物图以及原理图

4、软件设计
4、1 软件功能设计
利用单片机得定时器产生准确得时钟信号,从而进行时间控制,控制十字路口得红、黄、绿灯交替亮灭。并且使用共阴极四位LED数码管,时刻显示当前路口得红灯或者绿灯还将持续得时间。两个方向得通行时间可用按键进行设置,可以控制路口得红绿灯得持续时间,这样模拟现实中得不同时间段,车流量不同而智能控制时间,这样更加合理得控制路口得通行,提高道路得通行效率,系统得启停与复位也由按键控制。
4、2 软件流程设计
4、2、1主流程图

5、软件调试
5、1 单元调试
5、1、1 显示模块测试
首先在硬件电路上按照要求连接数码管,然后由单片机控制,瞧能否控制LED显示任何组合,测试通过则开始调试LED灯单个控制程序代码,不通过则检查问题,硬件问题或者软件问题。
最后将LED灯组合起来控制,瞧能否达到理论状态,不能则分析原因,就是否程序代码有误还就是硬件焊接,测试完成后,确认无误则进行下一步测试。
5、1、2 LED点阵模块测试
在8*8LED点阵接入电路之后,用万用表得测试通断档检测每个LED就是否能正常工作,点阵电路硬件无误,在软件程序里面测试,每个LED得控制程序都单独检测,如果控制没有问题则检查完成。
5、2 总体测试
在程序搭建完成之后,结合硬件进行最后得测试,用按键控制时间加减,然后观察程序得BUG,做多种尝试,尽量消除完程序存在得BUG,比如时间如果减为0,或者时间加到数码管显示得最大值之后怎么处理,都就是我们程序里面要考虑到得问题,然后检测中断程序控制得 时间与实际时间得差距,尽量调整时间没有差距,这也就是程序控制与实际得结合,达到误差标准之后,然后运行程序,要求时间持续时间长,如果出现问题,那么就要分析问题原因,就是硬件问题还就是软件BUG,将问题处理完之后,作品完成。
6、心得体会
虽然本设计只使用了一块8*8LED点阵,电路简单,但就是已经包涵了LED显示屏得电路基本原理与基本程序,在设计得过程中应该使显示图形与文字稳定、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。 
在此次设计中通过查阅大量得相关资料,详细了解了LED得发光原理与LED显示屏得原理,了解了LED得现状,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。 
通过这次课程设计,重新复习并进一步学习了AT89S52;熟练掌握了WORD软件得使用。进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题得能力。但就是从中也存在不足之处:对知识得积累还不够,有些问题自己不能够独立解决,对实验操作还要进一步熟练,只有这样才能让自己在不断得学习中提高自己。 
在这次课程设计中,我们运用到了以前所学得专业课知识,如:AD制图、汇编语言、模拟与数字电路知识等。虽然过去从未独立应用过它们,但在学习得过程中带着问题去学我发现效率很高,这就是我做这次课程设计得又一收获。 
短短两周得课程设计已经结束了,通过这次得课程设计锻炼了我们得实践能力,也就是对我们以后得实际工作能力得具体训练与考察过程。现在就是一个高科技得时代,单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃得领域,在生活中可以说就是无处不在得。因此对于我们这一专业得同学来说,学好单片机,并正确应用单片机就是非常重要得。
7、参考文献
[1] 周伟,淮阴师范学院,数学科学学院,《c语言程序设计》课程教学研究,维普期刊资源整合服务平台。
[2] 谭浩强,《c语言程序设计》(第四版),清华大学出版社,北京,2010年。
[3]郭天祥、 十天学会单片机。
[4] 张友德等 单片微型机原理、应用与实验 第五版 上海:复旦大学出版社 2003
附录1
《C语言源程序代码》
#include<reg52、h>
#include<stdlib、h>
unsigned char table0[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}; //顺列
unsigned char table00[8]={0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe}; //倒列
unsigned char table1[8]={0xFF, 0xE7, 0xF7, 0xF7, 0xF7, 0xC3, 0xFF, 0xFF}; //显示数字1
unsigned char table2[8]={0xFF, 0xC3, 0xFB, 0xC3, 0xDF, 0xC3, 0xFF, 0xFF}; //显示数字2
unsigned char table3[8]={0xFF, 0xC3, 0xFB, 0xC3, 0xFB, 0xC3, 0xFF, 0xFF}; //显示数字3
unsigned char table4[]={0xFF, 0xFE, 0xDF, 0xFF, 0xFF, 0xF7, 0xFF, 0xBD, //显示各个点
0xFF, 0xFF, 0xF3, 0x4D, 0xFD, 0xD7, 0xFD, 0xBD, //行加点
0xFB, 0xEB, 0xFF};
unsigned char table5[8]={0xFe, 0xFd,0xFb, 0xF7, 0xeF, 0xdF,0xbF, 0x7F} ; //行减点
unsigned char table6[8]={0x80, 0xc0,0xe0, 0xf0, 0xf8, 0xFc,0xFe, 0xFf} ;
unsigned char table7[8]={0x01, 0x03,0x07, 0x0f, 0x1f, 0x3f,0x7f, 0xFf} ; //循环矩阵
char a,b,c,d,x;
char t2,t3,m;
int t1; //定义变量
bit flash_flag; //显示可控数据标志
void delay(unsigned int t)//短时间延时
{
char k;
while(t--)
{
for(k=0;k<100;k++);
}
}
void delayus(unsigned int i) //US延时
{
while(i--);
}
void timer_init(void) //定时器初始化
{
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TMOD=0X11;
TH0=(65536-46080)/256;// 由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断
TL0=(65536-46080)/256;// 由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断
TH1=(65536-46080)/256;// 由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断
TL1=(65536-46080)/256;// 由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断
TR0=1;
TR1=1;
PT0=0;
PT1=1;
}
void image1() //显示数字1子函数
{
char i;
for(i=7;i>=0;i--)
{
P0=~(table1[i]);
P2=table0[i];
delayus(180);
}
}
void image2() //显示数字2子函数
{
char i;
for(i=7;i>=0;i--)
{
P0=~(table2[i]);
P2=table0[i];
delayus(180);
}
}
void image3() //显示数字3子函数
{
char i;
for(i=7;i>=0;i--)
{
P0=~(table3[i]);
P2=table0[i];
delayus(180);
}
}
void image4() //显示点与行子函数
{
char i,j;
int T=5000;
//
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[7];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[6];
delayus(T);
}
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[5];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[4];
delayus(T);
}
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[3];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[2];
delayus(T);
}
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[1];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[0];
delayus(T);
}
// /////////////////////////////////////
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[0];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[1];
delayus(T);
}
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[2];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[3];
delayus(T);
}
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[4];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[5];
delayus(T);
}
for(j=7;j>=0;j--)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[6];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=~(table5[j]);
P2=table0[7];
delayus(T);
}
// ///////////////////////////////////////////
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table6[j];
P2=table00[7];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table7[j];
P2=table00[6];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table6[j];
P2=table00[5];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table7[j];
P2=table00[4];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table6[j];
P2=table00[3];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table7[j];
P2=table00[2];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table6[j];
P2=table00[1];
delayus(T);
}
for(j=0;j<=7;j++)
{
P0=table7[j];
P2=table00[0];
delayus(T);
}
//
}
void flash1() //显示函数调用函数
{
if(t1<30)
{
image3();
}
else if(t1>=30&&t1<60)
{
image2();
}
else if(t1>=60&&t1<90)
{
image1();
}
else if(t1>=90&&t1<300)
{
image4();
}
else
{
t1=0;
}
}
void main() //主函数
{
int n,s;
timer_init();
while(n<440)
{
flash1();
n++;
}
while(1)
{
x=a+b+c;
for(s=0;s<8;s++)
{
P0=(table0[s]);
P2=(table4[x]);
delay(50);
}
}
}
void trmer0() interrupt 1 //随机数调用函数
{
a=(char)(rand()%10);
b=(char)(rand()%10);
c=(char)(rand()%10);
a=(char)(rand()%10);
d=(char)(rand()%10);
a=(char)(rand()%10);
c=(char)(rand()%10);
TH0=(65535-10000)/256;
TL0=(65536-10000)%256;
}
void timer1() interrupt 3 //时间变量中断
{
m++;
if(m=20);
{
m=0;
t1++;
}
TH1=(65536-46080)/256;// 由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断
TL1=(65536-46080)/256;// 由于晶振为11、0592,故所记次数应为46080,计时器每隔50000微秒发起一次中断
}
附录2
程序模块原理图以及部分实物图