1、采用STC-52單片機(jī)作為微處理器。

      2、設(shè)計一個8×8點(diǎn)陣LED數(shù)碼字符顯示器。

      3、在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足、穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。

      4、動態(tài)顯示“0——9”幾個字符。

    采用ST89C52單片機(jī)作為微處理器，將共陽極二極管用共陰型接法連接成8×8點(diǎn)陣LED數(shù)碼字符陣列，通過程序控制，采用動態(tài)顯示，建立字符庫“0——9”。

微處理器采用ST89C52系列單片機(jī)，ST89C52單片機(jī)是這幾年在我國非常流行的單片機(jī)，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）高性能單片機(jī)，可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次，具有低功耗、高性能的特點(diǎn)。

本設(shè)計行、列驅(qū)動電路，顯示器電路，運(yùn)用單片機(jī)的智能化，系統(tǒng)的將每個功能電路模塊連接在一起，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

此次需要實現(xiàn)的功能是利用一個ST89C52，一個8×8LED點(diǎn)陣，動態(tài)顯示“0——9”10個字，采用PC上位機(jī)驅(qū)動顯示電路。

ST89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路由復(fù)位電路、晶振電路兩部分組成。

ST89C52單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個由反向放大器構(gòu)成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的的輸入端和輸出端，時鐘可有內(nèi)部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率采用12MHZ，C1、C2的電容值取30pF，電容的大小起頻率微調(diào)的作用。晶振電路圖如圖所示。

ST89C52單片機(jī)在啟動運(yùn)行時或者出現(xiàn)死機(jī)時需要復(fù)位，使CPU以及其他功能部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機(jī)有多種復(fù)位方式，常用的復(fù)位操作有上電復(fù)位和手動復(fù)位方式。本設(shè)計采用最簡單的上電復(fù)位方式，電路如圖3所示。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號（高電平有效）由RST引腳送入到內(nèi)部的復(fù)位電路，對ST89C52單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位信號要持續(xù)兩個機(jī)器周期（24個時鐘周期）以上，才能使ST89C52單片機(jī)可靠復(fù)位。當(dāng)上電時，C1相當(dāng)于短路，有時碰到干擾時會造成錯誤復(fù)位，可在復(fù)位端加個去耦電容，可以取得很好的效果。

ST89C52單片機(jī)復(fù)位電路如下圖所示：

           

復(fù)位電路工作原理：                              

上電瞬間RST引腳的電位與VCC等電位，RST引腳為高電平，隨著電容C5充電電流的減少，RST引腳的電位不斷下降，可以保持RST引腳在為高電平的時間內(nèi)完成復(fù)位操作。

當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵S5后再松開，也能使RST引腳為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)ST89C52單片機(jī)復(fù)位。

正向點(diǎn)亮一顆LED，至少也要10～20mA，若電流不夠大，則LED不夠大。而不管是ST89C52的I/O口，還是TTL、CMOS的輸出端，其高態(tài)輸出電流都不是很高，不過1～2mA而已。因此很難直接高態(tài)驅(qū)動LED，這時候就需要額外的驅(qū)動電路，通常有共陽型與共陰型LED陣列驅(qū)動電路，本設(shè)計才用共陰型高態(tài)掃描信號驅(qū)動電路。

共陰型LED陣列驅(qū)動電路采用高態(tài)掃描，也就是任何時間只有一個高態(tài)信號，其它則為低態(tài)。一行掃描完成后，再把高態(tài)信號轉(zhuǎn)化到近鄰的其他行，掃描信號接用一個反向驅(qū)動器，ST89C52本身內(nèi)置一個反向驅(qū)動器，本設(shè)計將ST89C52作為點(diǎn)矩陣顯示控制系統(tǒng)的控制核心，通過點(diǎn)矩陣實時顯示并移動字符。

單片機(jī)的串口與行驅(qū)動器相連，用來發(fā)送顯示數(shù)據(jù)信息。P0口與LED陣列的行引腳相連，送出數(shù)據(jù)、地址以及系統(tǒng)控制信號。輸出低態(tài)時，最大可吸取0.5A，即500mA，若每個LED取30mA，7個LED同時點(diǎn)亮，需要210mA，完全滿足LED點(diǎn)亮的基本條件。

圖5 驅(qū)動電路圖

所要顯示的信號送入74HC573芯片，然后連接到LED陣列的列陣腳。對于高態(tài)的顯示信號，將可提供其所連接LED的驅(qū)動電流，而這個驅(qū)動電流經(jīng)過LED到輸出端，形成正向回路，即可點(diǎn)亮該LED。其中每個晶體管任何時間只需負(fù)責(zé)驅(qū)動一個LED，所以選擇30mA射極電流的晶體管。驅(qū)動電路如圖5所示。

    本設(shè)計采用ATMEL公司的AT89C51作矩陣顯示控制系統(tǒng)控制核心，12MHZ晶振,88點(diǎn)陣共陽LED顯示器。其中，P1口作為字符數(shù)據(jù)輸出口,P3口為字符顯示掃描輸出口,第31腳(EA)接電源，改變電阻（270*8）的大小可改變顯示字符的亮度，驅(qū)動用74HC573芯片。

本設(shè)計LED矩陣顯示器電路選用8×8點(diǎn)陣模塊，系統(tǒng)由單片機(jī)控制。 LED顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描按列控制，也可以按列掃描按行控制。本文就是使用1塊8×8點(diǎn)陣，采用按列掃描按行控制控制方式，掃描順序自左向右，以滿足漢字顯示的要求。8×8點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)如圖6所示。

8×8 點(diǎn)陣LED的工作原理。圖7為8×8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖，其等效電路如圖8所示，只要其對應(yīng)的X、Y軸順向偏壓，即可使LED發(fā)亮。例如如果想使左上角LED點(diǎn)亮，則Y0=1，X0=0即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。

一個8×8點(diǎn)陣是由64個發(fā)光二極管按規(guī)律組成的，如圖8所示。圖中，行接低電平，列接高電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。

    主程序先進(jìn)行設(shè)置中斷，并啟動，再進(jìn)行鍵盤掃描載入“0——9”字型，然后判斷一組字型是否掃描完，按不同情況進(jìn)行循環(huán)調(diào)用子程序。進(jìn)入子程序后，首先設(shè)置相應(yīng)的程序，反復(fù)調(diào)用顯示子程序，并在顯示過程中反復(fù)調(diào)用鍵盤掃描子程序進(jìn)行延時，判斷是否退出相應(yīng)的方式顯示子程序。設(shè)計過程中，能很好得提高按鍵響應(yīng)速度。如圖9所示為軟件系統(tǒng)框圖。

字符編碼：8×8點(diǎn)陣可以看成是從上至下8個字節(jié)，每個字節(jié)8位，因為該點(diǎn)陣為共陰型點(diǎn)陣，因此若該燈亮，則該位為“1”；該燈不亮，則該位為“0”。所以“0——9”的編碼為，從上至下：

DB 00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00H

DB 00H,00H,00H,00H,21H,7FH,01H,00H

DB 00H,00H,27H,45H,45H,45H,39H,00H

DB 00H,00H,22H,49H,49H,49H,36H,00H

DB 00H,00H,0CH,14H,24H,7FH,04H,00H

DB 00H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H

DB 00H,00H,3EH,49H,49H,49H,26H,00H

DB 00H,00H,40H,40H,40H,4FH,70H,00H

DB 00H,00H,36H,49H,49H,49H,36H,00H

DB 00H,00H,32H,49H,49H,49H,3EH,00H

主程序首先設(shè)置并啟動T0中斷，然后調(diào)用初始化程序，為后面程序要用到的數(shù)據(jù)調(diào)入，并清零一些用到的數(shù)據(jù)單元，然后載入“0——9”字型，進(jìn)行掃描。圖10為主程序流程圖，詳細(xì)主程序清單及子程序設(shè)計見附錄B。

本設(shè)計是以wave與Proteus.ISIS相結(jié)合方式來實現(xiàn)本LED點(diǎn)矩陣顯示器的仿真實現(xiàn)過程。電路的核心是單片機(jī)ST89C52。單片機(jī)的P0口八個引腳通過總線連接到LED矩陣顯示器的段選碼和位選碼（a、b、c、d、e、f、g和1、2、3、4、5、6、7、8）的引腳上，來作為控制信號的來源。如圖11、12所示。

此次系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果較好，LED顯示屏能很好的顯示信息。LED顯示屏由1塊8×8的LED小模塊組成，整個顯示屏可以動態(tài)顯示8×8的“0——9”字型。這個方案設(shè)計的8ｘ8的點(diǎn)陣LED圖文顯示屏，電路簡單，成本較低，且較易擴(kuò)展；顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足；顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。

本次課程設(shè)計到現(xiàn)在有一個多星期，回顧這些天我感到學(xué)到了很多東西，在寫這個心得的時候，我想就這些天的收獲，說一說自己內(nèi)心的想法。

本設(shè)計是一個8x8的點(diǎn)陣LED數(shù)碼顯示器，能夠在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點(diǎn)。

    總結(jié)本文的研究工作，主要做了下面幾點(diǎn)工作：

一、通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了LED的發(fā)光原理和LED顯示屏的原理，了解了LED的現(xiàn)狀，清楚地了解了LED顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優(yōu)點(diǎn)，明確了研究目標(biāo)。并且通過對單片機(jī)資料的查閱和應(yīng)用，更進(jìn)一步增加了對單片機(jī)知識的理解和運(yùn)用能力。并證實了自己的思路：“查資料→思考總結(jié)→運(yùn)用→找出差錯，再查資料和向別人詢問→再次運(yùn)用”的正確性。

二，本文設(shè)計的LED顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。

三，本文列出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計方案,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體匯編語言程序設(shè)計與調(diào)試等方面。

四，在這次課程設(shè)計的過程中學(xué)會了 PROTEUS 的基本使用，感到PROTEUS對電子專業(yè)的同學(xué)來說是一個很有用的軟件。在運(yùn)用PROTEUS時可以運(yùn)用一些快捷的標(biāo)號，總線的方法畫圖，這樣既能使電路圖清晰，簡單，更能大大提高畫圖速度

五，通過這次課程設(shè)計，重新復(fù)習(xí)并進(jìn)一步增強(qiáng)了動手的能力，學(xué)以致用，把只是運(yùn)用到實際生活中才是根本目的。

六，存在問題：沒有考慮仿真軟件是一個理想的仿真環(huán)境，而實際連接的電路板會由于譬如連接不當(dāng)，相鄰器件間的干擾等等的問題導(dǎo)致在仿真軟件中能良好運(yùn)行的程序，出現(xiàn)顯示問題，經(jīng)過排查和合理的器件擺放焊接，問題解決。

總體來說這次的科研實踐很成功，達(dá)到了預(yù)想的目的：學(xué)到了知識，提高了能力，完成了任務(wù)。有點(diǎn)缺憾是時間有限，不能進(jìn)一步深入和擴(kuò)散學(xué)習(xí)和研究。希望有時間可以對程序和電路圖作更進(jìn)一步的改進(jìn)，譬如實現(xiàn)點(diǎn)陣的上下移動，對角線移動，多色顯示等。

在此感謝指導(dǎo)老師姜靜老師和余國衛(wèi)老師的悉心教導(dǎo)，改正了很多不曾發(fā)現(xiàn)的問題，為即將的畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。

[1] 張靖武,周靈彬 《單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計與仿真》北京 電子工業(yè)出版社

[2] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉 《8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用》北京 清華大學(xué)出版社

[3] 李群芳，肖看 《單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用》北京 清華大學(xué)出版社

[4] 張毅剛，彭喜元等 《新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計 》黑龍江 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社

[5] 張義和，陳敵北編著 《例說8051》北京 人民郵電出版社

完整的Word格式文檔51黑下載地址：
基于單片機(jī)的8×8LED字幕顯示設(shè)計.doc (521.44 KB, 下載次數(shù): 12)

2018-7-9 15:27 上傳

點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5