1、 单 片 机 课 程 设 计 题 目 基于单片机的点阵图形显示设计 - 1 -摘要单片机是计算机技术，大规模集成电路技术和控制技术的综合产物，经过 30 多年的发展历程，单片机应用已十分广泛和深入，所以可以毫不夸张的说，任何设备和产品的自动化，数字化和智能化都离不开单片机。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张他说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51 系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和
2、高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。半导体发光二极管(LED)，是指在半导体 PN 结通以正向电流时能发光的半导体显示器件。它具有寿命长、功耗低、体积小、多色显示、工作温度稳定性好，响应时间快等优点，已广泛用于各种仪器仪表、计算机、家用电器等领域 也可用于光纤通信、信息处理和自动控制。随着技术的发展，LED 显示得到了日益广泛的应用，将单色或彩色发光二极管排列成矩阵板即构成 LED 显示屏，利用单片机或微机来进行控制，使显示内容变得丰富多彩。本文将介绍一种采用单片机 AT89C51 进行控制的 8*8LED 点阵显示，该点阵可实现简单的图
3、形、形状显示功能。- 2 -目录第一章 系统功能要求第二章 设计方案的确定第三章 系统硬件电路的设计3.1.1 单片机的时钟电路3.1.2 单片机的复位电路3.1.3 AT89C51 的最小应用系统3.2.1 8*8 点阵 LED 显示器的组成原理及控制方式3.2.2 88 点阵 LED 显示器与单片机的接口3.3 电源电路的设计3.4 单片机芯片的性能及功能分析第四章 系统程序的设计第五章 调试及性能分析5.1 软件调试5.2 性能分析参考文献附录- 3 -第一章 系统功能要求本系统采用单片机 AT89C51 为 LED 显示屏的控制核心，制造一种简单的 88 显示屏，能够在目测条件下 LE
4、D 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。系统框图：本文设计行、列驱动电路，显示屏电路，运用单片机的智能化，系统的将每个功能电路模块连接在一起，总体结构设计如下图所示：单片机89C51点阵显示器行 驱动电路点阵显示器列驱动电路8*8 点阵LED 显示器电路PC 上位机- 4 -第二章 设计方案的确定一，单片机采用 STC89C52RC 芯片。二，点阵显示器的驱动电路：由 P0.0-P0.7 控制点阵的列代码，由P2.0-P2.7 控制点阵的行代码，先
5、送列扫描码，然后再送行扫描数据。三，点阵采用 8*8LED 单色点阵。四，利用 keil 软件编写相应的程序代码，并生成 HEX 文件。将 HEX文件下载到单片机芯片中，最后实现显示相应图形的目的。- 5 -第三章 系统硬件电路的设计3.1.1 单片机的时钟电路AT89C51 单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线X1 和 X2 分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。AT89C51 的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。 内部时钟方式：利用其内部的振荡
6、电路在 X1 和 X2 引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。最常用的是在 X1 和 X2 之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图电路所示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其中晶振可选用振荡频率为12MHz 的石英晶体，电容器一般选择 30PF 左右。- 6 -3.1.2 单片机的复位电路单片机在启动运行时需要复位，使 CPU 以及其它功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，另外，在单片机工作过程中，如果出现死机时，也必须对单片机进行复位，使其重新开始工作。本设计中采用按键复位电路，其中电容选择 10uf、电阻大小为 10K。复位电路如下图所示：3.1.3 A
7、T89C51 的最小应用系统AT89C51 是片内有程序存储器的单片机，要构成最小应用系统时只要将单片机接上外部的晶体或时钟电路和复位电路即可，如下图所示。这样构成的最小系统简单可靠，其特点是没有外部扩展，有可供用户使用的大量的 IO 线。- 7 -3.2.1 8*8 点阵 LED 显示器的组成原理及控制方式本次设计中采用 88 点阵 LED 显示器，简称 LED 点阵板或 LED矩阵板。它是以发光二极管为像素，按照行与列的顺序排列起来，用集成工艺制成的显示器件。有单色和双色之分，设计中用到的是单色显示器。其内部结构图如下所示：- 8 -8X8 点阵共由 64 个发光二极管组成，且每个发光二极
8、管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置 1 电平，某一列置 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，那么第一行就会点亮；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，那么第一列就会点亮。3.2.2 88 点阵 LED 显示器与单片机的接口单片机的 P0 口经限流电阻与点阵的行控制引脚相连，P2 口则直接与点阵的列控制引脚相连。- 9 -3.3 电源电路的设计电源电路采
9、用普通集成稳压电路，在本设计中，由于考虑到成本问题，这部分电路就以输出+5V 的稳压电源代替。3.4 单片机芯片的性能及功能分析 32 条可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 6 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上
