88点阵LED字符显示器.docx
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88点阵LED字符显示器
单片机课程设计与制作任务书
专业：
学号：
姓名：
一、设计题目：
8﹡8点阵LED字符显示器的设计与制作
二、设计要求：
1、 具有对文字及时间显示功能；
2、 文字时间采用一个LED字符显示器分按键显示，使用按键切换；
3、 能够用简单的按键对文字和时间进行设定或调整；
三、设计内容：
硬件设计、软件设计及样品制作
四、设计成果形式：
1、 设计说明书一份（不少于4000字）；
2、 样品一套。
五．完成期限：
2007年07月01日
指导教师：
年 月 日
教研室：
年 月 日
目录
第一章 引言……………………………………………（5）
第二章 方案选择及总体设计…………………………（6）
第三章 控制系统的硬件设计…………………………（8）
第四章 软件设计及程序清单…………………………（11）
第五章 样品的制作与调试…………………………（16）
第六章 使用说明……………………………………（18）
第七章 结束语………………………………………（20）
参考文献…………………………………………………（21）
附录………………………………………………………（21）
第一章 引言
当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。
因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。
目前，点阵式显示器件具体包括LED显示模块和LCD显示模块等。
现在发展的LCD比较先进，LCD的优点较为明显，他体积小，容易控制，功能强，价格适宜，能够适应显示器的发展方向，因而在通信、家电、大屏幕投影等领域得到了越来越广泛的应用；随着社会经济的迅猛发展，工业生产逐渐实现了自动化，其中，设备的工作状态和生产过程状态的显示与监控起到了非常重要的作用，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，他可以显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，显示亮度较高，并且对环境条件要求比较低。
LED显示又可以分为单色显示和双色显示，可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，并用单片机控制实现各种文字或图形的变化，达到宣传和提示的目的。
据不完全统计，1991年，全国LED显示屏的产值还不到亿元人民币，而在1993年，仅蓝通公司一家企业的显示屏产值即达1亿多人民币。
由于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.我国经济发展迅猛,对信息传播有越来越高的要求.可以相信,LED电子显示屏以其色彩鲜亮夺目,大的显示信息量,寿命长,耗电量小,重量轻,空间尺寸小,稳定性高,易于操作,安装和维护等特点,将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。
第二章 方案选择及总体设计
单片机控制的时钟电路，根据不同的要求有不同的设计思路，根据我们现在的水平和现有的设计能力，我们选择了比较简单的那种电路，但是，也是有两种可以选择的方案。
方案一:
显示预先想要显示的内容，在本设计中要求显示“电子设计”四个文字，显示方式分三种：
①逐字显示，②向上滚动显示，③向左滚动显示。
本程序中显示前两中.
方案二：
在8X8LED点阵上显示柱形，让其先从左到右平滑移动三次，其次从右到左平滑移动三次，再次从上到下平滑移动三次，最后从下到上平滑移动三次，如此循环下去。
方案三：
点阵LED扫描介绍：
点阵LED一般采用扫描式显示,实际运用分为三种方式：
（1）点扫描
（2）行扫描（3）列扫描
若使用第一种方式,其扫描频率必须大于16*64=1024Hz,周期小于1ms即可。
若使用第二种和第三种方式，则频率必须大于16*7=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。
此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则亮度会不足。
根据烧入程序的不同而显示的方式就不同.
显示屏在设计与使用中存在如下问题：
1.由于要对显示屏上数以万计的像素进行控制,并且随着显示屏面积的增大,电路结构也非常庞大,因此系统的模块化设计成为重点考虑的问题.
2.为了在屏上显示动画,视频图像等信息,显示系统必须用30帧/秒以上的速度来更新显示画面,这就要求显示系统有非常高的处理速度.
3.为了在显示屏上细致的显示出信息所表示的形状,一般每帧有多至几百KB的显示数据送到显示屏,因此有非常大的数据传输量.
4.用LED器件制造的显示屏主要用于大型公共设施和室外场所,尺寸通常在几米到几十米长,显示数据传输距离达几百米到千米以上.
有上文可以看到LED显示屏的制造技术是集大容量的数据传输,高速处理,高速LED控制,超高亮度LED器件等技术于一体,涉及了计算机,信息,电子技术,色彩学等领域的综合产物,有着较高的技术难度和较大的生产工作量.
对于上文所述的难点有以下解决方案：
1.总体设计采用集散控制方案,在统一协调的基础上来进行分级递阶控制,并通过功能分散,危险分散来达到设计的优化.
2.化整为零,将显示屏分解为规模较小的显示单元,即用显示单元来组成显示系统.
3.显示单元本身具有与显示屏相同的控制功能,并具有良好的嵌入性.
4.显示单元具备稳定,高速,简洁的长距离数据传输系统.
5.显示单元组成的显示系统应结构简单,性能稳定.
本设计思路是：
利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的字符。
显示方式分为三种：
逐字显示、上滚显示、左滚显示，其中显示字模数据由单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成，点阵采用单色显示，该显示器电路的特点是：
点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度比较高，而且亮度可以改变电阻进行调节。
系统的总体设计框图
单片机最小系统
控制部分
显示部分
时钟
电路
复位
电路
第三章 控制系统的硬件设计
硬件系统电路总体设计
本字符显示器采用AT89C52单片机作控制器,12MHZ晶振,8*8点阵共阳LED显示器,其中,P0作为字符数据输出口,P2为字符显示扫描输出口,第31脚（EA）接电源,P1.0~P1.2口分别接开关K1、K2、K3，改变电阻（270*）的大小可改变显示字符的亮度，驱动用9012三极管。
AT89C52的引脚结构图：
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52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个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
主要功能特性：
·兼容MCS-51指令系统 ·8k可反复擦写（>1000次）ISPFlashROM
·32个双向I/O口 ·4.5-5.5V工作电压
·3个16位可编程定时/计数器 ·时钟频率0-33MHz
·全双工UART串行中断口线 ·256x8bit内部RAM
·2个外部中断源 ·低功耗空闲和省电模式
·中断唤醒省电模式 ·3级加密位
·看门狗（WDT）电路 ·软件设置空闲和省电功能
·灵活的ISP字节和分页编程 ·双数据寄存器指针
8X8 点阵LED工作原理说明
8X8点阵LED结构如下图所示:
从上图中可以看出，8X8点阵共需要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交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，如上图所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：
一根竖柱：
对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。
一根横柱：
对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。
第四章 控制系统的软件设计
程序设计内容
（1） 主程序
在刚上电时对系统进行初始化,然后读一次键开关状态,由键标志位值（00H、01H、02H）决定显示的方式。
主程序流程图如下：
开始
调用扫描子程序
（KEYWORK）
20H.0=1?
?
20H.1=1?
20H.2=1?
转向左滚动显示程序（FUN2）
转逐字显示程序（FUN0）
转向上滚动显示程序（FUN1）
Y
Y
Y
N
N
N
（2）初始化程序
在系统初始化时，对四个端口进行复位，将显示用的字符数据从ROM表中装入内存单元50H—6FH中。
“电子设计”中的每个字占用8个地址单元。
（3）显示程序
显示程序由显示主程序和显示子程序写成。
显示主程序负责每次显示时的显示地址首址（在B寄存器中）、每个字的显示时间（由30H中的数据决定）和下一个显示地址的间隔（31H中的数据决定）的处理。
显示子程序则负责对指定8个地址单元的数据进行输出显示，显示一个完整文字的时间约为8ms。
在显示子程序中，1ms延时程序是用调用键扫描子程序的方法实现的。
下图为逐字显示及向上滚动显示方式时的显示控制程序流程图；
逐字或上移显示开始
设1帧显示时间及换帧布距
显示首址修改：
（B）+R5—（B）
调显示子程序（DISPLAY）
寄存器B、R4、R5赋初值
转START1
（R4）-1=0？
（B）=#68H？
Y
N
Y
N
利用键扫描程序代替显示程序中的1ms延时程序，既为了按键的快速响应，又可以提高动态显示的扫描频率，减少文字显示时的闪烁现象。
对于多个文字的大屏幕显示，应该使用输出数据缓冲寄存器，才可以得到稳定的显示文字。
程序设计清单
SECOND EQU30H
MINITE EQU31H
HOUR EQU32H
HOURK BITP0.0
MINITEK BITP0.1
SECONDK BITP0.2
DISPBUF EQU40H
DISPBIT EQU48H
T2SCNTA EQU49H
T2SCNTB EQU4AH
TEMP EQU4BH
ORG00H
LJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
START:
MOVSECOND,#00H
MOVMINITE,#00H
MOVHOUR,#12
MOVDISPBIT,#00H
MOVT2SCNTA,#00H
MOVT2SCNTB,#00H
MOVTEMP,#0FEH
LCALLDISP
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#（65536-2000）/256
MOVTL0,#（65536-2000）/256
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
WT:
JBSECONDK,NK1
LCALLDELY10MS
JBSECONDK,NK1
INCSECOND
MOVA,SECOND
CJNEA,#60,NS60
MOVSECOND,#00H
NS60:
LCALLDISP
JNBSECONDK,$
NK1:
JBMINITEK,NK2
LCALLDELY10MS
JBMINITEK,NK2
INCMINITE
MOVA,MINITE
CJNEA,#60,NM60
MOVMINITE,#00H
NM60:
LCALLDISP
JNBMINITEK,$
NK2:
JBHOURK,NK3
LCALLDELY10MS
JBHOURK,NK3
INCHOUR
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,NH24
MOVHOUR,#00H
NH24:
LCALLDISP
JNBHOURK,$
NK3:
LJMPWT
DELY10MS:
MOVR6,#10
D1:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
DISP:
MOVA,#DISPBUF
ADDA,#8
DECA
MOVR1,A
MOVA,HOUR
MOVB,#10
DIVAB
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,B
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,#10
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,MINITE
MOVB,#10
DIVAB
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,B
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,#10
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,SECOND
MOVB,#10
DIVAB
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,B
MOV@R1,A
DECR1
RET
INT_T0:
MOVTH0,#（65536-2000）/256
MOVTL0,#（65536-2000）/256
MOVA,#DISPBUF
ADDA,DISPBIT
MOVR0,A
MOVA,@R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
MOVA,DISPBIT
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
INCDISPBIT
MOVA,DISPBIT
CJNEA,#08H,KNA
MOVDISPBIT,#00H
KNA:
INCT2SCNTA
MOVA,T2SCNTA
CJNEA,#100,DONE
MOVT2SCNTA,#00H
INCT2SCNTB
MOVA,T2SCNTB
CJNEA,#05H,DONE
MOVT2SCNTB,#00H
INCSECOND
MOVA,SECOND
CJNEA,#60,NEXT
MOVSECOND,#00H
INCMINITE
MOVA,MINITE
CJNEA,#60,NEXT
MOVMINITE,#00H
INCHOUR
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,NEXT
MOVHOUR,#00H
NEXT:
LCALLDISP
DONE:
RETI
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H
TAB:
DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH
END
第五章 样品的制作与调试
原材料的选择与采购
单片机我们采用了AT89C52,此单片机的使用和外围连接见硬件系统的电路设计原理说明。
三极管驱动采用PNP型的，…………..，晶振是12MHZ，电源为+5V的电压。
外中断的等待用的是单片机的P3.7口，按键是轻触开关。
印刷电路板的设计与制作
1. 利用Protel99SE制作原理，由于没有找到现成的单片机的集成块元件库，我们自己做了单片机的元件。
2. PCB板图的设计。
LED显示器的封装库与我们自己的元件有一定的差距，在做板方便的情况下，我们自己做了显示器的封装。
3. 电路板的制作。
把设计布局好的PCB图打印出来之后，然后进行压板、腐蚀、钻孔。
注意，腐蚀之前要检查是否有断线及焊盘的脱落等。
4、元件的焊接。
元件焊接的时候要先查看跳线，首先焊接所有的跳线，其次再焊接分离元件，最后焊接集成块和外接的引线。
5、整体检查。
查看是否有断线和虚焊等。
软件的调试
为了保证制作的成功机率，我们在制作电路板的初级阶段，首先在Lab2000伟福实验箱上做了仿真实验，直接把设计好的程序在伟福软件编译无误完成之后，全速执行该程序就可以直接验证我们的设计的正确与否了。
通过简单的修改和验证，我们的实验源程序没有什么问题，然后我们才开始了课程设计的基本流程了。
硬件系统的调试
电路系统接上电源之后，对各个电路用万用表进行全面检查，首先检查单片机的电源供电情况，测量第二十和十脚之间的电压，供电正常。
再检查显示部分的电源供电情况，LED显示器两端的电压也是正常的。
综合调试结果
其他的忙完了之后，一切的准备工作就做好了，接着就是综合调试了。
因为现在对软件的调试已经完成，没有什么错误了。
我们就从硬件开始检查，LED显示器什么也不显示，查找电路，所有的线路都连接好了。
接着查看单片机外围电路，发现31脚没有接电路，说明现在读取的是片外的程序，当然有问题了啊！
加上跳线，连上电路，电路还是不显示，等了一下，闻到了糊味，触摸了一下单片机，单片机发热了，而且温度好高的。
电路中一定有短路的地方，用刀子把所有的走线的空隙划了一下，割断无意中的连接。
换了块单片机，重新烧录程序，再次接上电路，这时候发现有部分点阵LED显示，还是不全面。
再次检查，把每一条走线都不放过，这时候找到了有一条线被断开了，线路不通了，找点导线，连上电路。
再次查看时，可以正常调试了，功能完全实现了。
但是，还是有部分因电流过大而烧坏了，部分段不显示了，换上新的就可以了。
其中，软件的程序包括、闪动调整程序、清零程序、时钟调整程序、延时程序、显示程序等。
8*8点阵LED字符显示器能显示“电子设计“四个文字，显示方式可由K1，K2，K3选择，K1为逐字显示，K2为向上滚动显示，K3为向左滚动显示。
第六章 使用说明
各部分组成及功能
1. LED显示屏
LED显示屏以发光二极管为像素,由LED点阵显示单一元拼接而成.最常见的LED点阵显示单元有5X7,7X9,8X8结构,前两种主要用于显示各种西文字符,后一种常用于显示各种汉字字符,8X8LED点阵的外观及引脚图如下图所示.
应该说明的是,屏中LED最好使用市售8×8LED阵列,这样会使焊接工作量大大减少.
2.以单片机为核心的动态扫描电路
以单片机为核心的动态扫描电路是由单片机,显示控制电路,显示驱动电路组成.单片机及相应软件,主要负责存储显示数据,安排控制信号的定时与顺序,和PC机进行通信等.根据驱动方式的不同,LED大屏幕显示方式可分为静态显示和动态扫描显示两.静态显示是指将一幅画面输入以后要保持到下一幅画面的输入:
动态显示是指将画分为若干部分分别进行刷新.静态显示每一个像素需要一套驱动电路,如果显示屏为nXm个像素屏,则需要nXm套驱动电路;动态扫描显示则采用多路复用技术,如果是P路复用的话,则每P个像素需一套驱动电路,nXm个像素仅需nXm/p套驱动电路.另外,对于静态显示方式,需要较多的译码驱动装置,需要的引线也比较多;对于动态扫描显示方式,可以避免以上不足,但是容易造成显示亮度低,屏幕闪烁等问题.在实际的LED大屏幕显示中,很少有采用静态驱动的.
显示数据通常以字节的形式顺序存放在单片机的存储器中.在行扫描列控制显示时,把显示
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