单片机课程设LED.docx

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单片机课程设LED

《单片机课程设计》设计报告

设计题目：

LED点阵显示控制系统设计

系别：

自动化工程系

专业：

测控技术与仪器

班级学号：

姓名：

指导教师：

张宝健吕江涛

设计时间：

2011年12月26日--2011年12月30日

一．前言

二．LED点阵显示控制系统设计

1、系统设计总体结构

2、芯片选择

3、8255A主要特性

三．硬件电路设计

1、AT89S52最小系统

2、8255A与AT89S52单片机接口电路

3、8255A驱动16X16LED点阵电路设计

四．软件设计

1、主程序设计

2、延时程序设计

3、8255A输出框图

五．调试与测试结果分析

1、实验连线

2、程序调试

3、结果分析

六．设计原理阐述

七．参考文献

八、设计总结及心得体会

附录：

程序清单

一．前言

LED点阵显示屏的设计

设计背景：

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏7采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、机场、商场、医院、宾馆、银行、建筑市场、工业企业管理和其它公共场所。

它的优点：

亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

设计要求：

实现16×16LED点阵上轮流显示8个汉字“东北大学自动化系”，要求显示汉字应稳定清晰，显示的方式自行设定。

系统的总体方案设计：

LED显示屏作为一种新型的显示器件，是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成，通常用来显示时间、图文等信息。

本设计是基于AT89S52单片机的16x16显示屏，其中包含了硬件、软件、调试、分析等方案的设计。

图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ16的点阵需要256/8=32个锁存器。

这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。

因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。

动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。

具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。

当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。

二．LED点阵显示控制系统设计

1、系统的总体结构：

2、芯片的选择：

根据实验要求和实验室实验仪器的配备，我们选择了8255A74LS244、74LS07、80C51单片机、MATRIX-8*8-GREE、

3、8255A芯片的主要技术特性：

1）如图所示是8255A芯片的引脚图：

2）8255A与CPU连接部分：

根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0～D7。

由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0～A1。

此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。

各信号的引脚编号如下：

DB：

编号为D0～D7，用于8255与CPU传送8位数据。

AB：

编号为A0～A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。

CB：

片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。

当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。

3）与外设接口部分：

根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。

各通道的引脚编号如下：

A口：

编号为PA0～PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。

B口：

编号为PB0～PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。

C口：

编号为PC0～PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当

8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。

4）8255的工作方式：

8255有3种工作方式，这3种工作方式如表1所示。

方式0为基本I/O输入/输出方式，这是8255最常用，也是最基本的工作方式。

方式1为应答I/O方式，当8255工作于应答I/O方式时，上C口作为A口的通信线，下C口作为B口的通信线。

方式2为双向应答I/O方式，此方式仅A口使用，B口无双向I/O应答方式。

8255的3种工作方式的选择由8255工作方式选择字决定。

表18255的工作方式

5）工作方式选择字：

8255工作方式选择字共8位，如图所示，存放在8255控制寄存器

中。

最高位D7为标志位，D7=1表示控制寄存器中存放的是工作方式选择字，D7=0表示控制寄存器中存放的是C口置位/复位控制字。

6）C口置/复位控制字：

8255的C口可进行位操作，即可对8255C口的每一位进行置位或清0操作，该操作是通过设置C口置/复位字实现的。

C口置/复位字共8位，各位含义如图所示。

三、硬件电路设计：

1、AT89S52单片机最小系统：

2、8255A与AT89S52单片机接口电路设计：

3、8255A驱动16×16LED点阵电路设计：

8255A的控制口由A1、A0方式字选择，扩展口的0FF28H用于8255A的PA口，0FF29H用于PB口，0FF2AH用于PC口,0FF2BH用于控制口输出字选择。

四、软件设计：

1、主程序框图：

2、延时程序框图：

3、8255A输出程序框图：

五、调试与测试结果分析：

1、实验系统连线图：

2、程序调试：

软件为老师所提供提供，其原理在上一模块以作说明，在这里再作说明，软件经调试无误，直接将其下再到单片机中，看是否达到所要的效果软件部分是先参考书上的例子，然后自己根据硬件电路写程序，由于以前所学的是c语言，所以这个系统在编写程序过程中都采用c语言编写。

刚刚开始，编写不会一次性通过，经过仔细分析修改最后编译成功。

但是，在实际写如S52中，LED显示屏出现各种各样的乱码，通过再次认真仔细分析多次修改程序后，程序能够正常运行。

3、实验结果分析：

通过PC，P1口依次送入汉字的列点阵码，再通过PB/PA对行依次进行循环扫描，满足行扫描为高电平，列扫描为低电平的交叉处，相对应的LED灯点亮，否则不亮，由此扫描后所有被点亮的LED灯显示出不同的“字样”，它们依次循环变现为“东北大学自动化系”八个字样。

六．设计原理阐述

七、参考文献：

1、《单片机原理与接口技术》马淑华、王凤文、张美金编著，北京邮电大学出版社；

2、《微型计算机原理与接口技术》冯博琴、吴宁主编，清华大学出版社；

3、《单片机原理与接口技术课程设计指导书》东北大学秦皇岛分校自动化系实验室编著；

4、《单片机原理课程设计指导书—硬件部分》东北大学秦皇岛分校自动化系实验室编著。

八、设计总结及心得体会

通过这次制作LED点阵屏的学习让我们更加了解单片机AT89S52的应用，巩固了焊接技术，充分发挥了组员的动手能力，让我们深刻的体会到团结的力量是无穷的。

从老师告诉我们基本方案的制定时，再到制作电路焊接，最后进行程序调试。

在此期间我们遇到很多困难，组员相互讨论，有些不懂的问老师。

我们各自分工，相互协作，一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能，我们学到了很多东西，最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。

还有就是做什么事都不能急。

在以后的时间里面我们会用这种精神去学习。

虽然在制作的过程中有过很多的问题，如、接线错误、程序问题。

但是组员都没有互相指责而是耐心的一起解决问题。

当看到产品制作成功时，大家都很有成就感