单片机课程设计之LED点阵电子显示屏设计.docx
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单片机课程设计之LED点阵电子显示屏设计
LED点阵电子显示屏的设计
一、选用器材
AT89C52单片机1个，74LS138型号3线－8线译码器1个，74LS373三态输出的八D透明锁存器型号，+5V电源1个，Led8*8点阵屏绿色5个，tPdPD5个，带公共端的8电阻排（排阻）1个，电容30pF3个，电阻10K欧1个，按钮6个，石英晶振1MHz1个
二、设计方案
1、实验功能
本实验要实现的功能就是，显示时分秒，年月日，且可修改。
实现实时时间的显示，显示屏数字显示，时：
分：
秒；星期的显示；年月日的显示。
显示屏通过按键切换显示星期，年月日，时间。
2、总体方案
（1）工作原理
用单片机AT89S52控制，写入程序，将数据传输到显示模块，即点阵LED电子显示屏显示器，实现日历的显示。
（2）总体设计
电路图
LED和52单片机配合实现时间显示功能。
显示模块为点阵LED电子显示屏显示器，把单片机中的数据显示出来。
该电路是通过按键来切换各种显示要求。
3、方案论证
（1）显示部分:
显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：
静态显示，即将每个二极管的状态分别用1和0表示，0则无电流，为暗，1则有电流，为亮。
若给每个二极管一个驱动电路，一个图像输入后，所有LED的状态保持到下一个图像。
对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而负责，成本高，可靠性也低。
动态显示，即对每一个LED屏进行分割，对组成图像的各个部分分别显示，这样利用人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短，也同样可以实现显示功能，这样就可以避免静态显示出现的问题。
但是，设计上如果处理不当，容易造成图像闪烁的问题，因此合理的涉及要保证驱动电路容易实现而且保证图像稳定补闪烁。
（2）数字时钟
本实验采用软件实现数字时钟。
原理为：
在单片机内部存储器分别存放时钟的年、月、日、时、分、秒、星期的信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则清零且相应的分值加1；若分值达到60，则清零且相应的时值加1；若相应的时值达到24，则清零且相应的日值加1；若相应的日值分别达到29，30，31时，根据判断来增加月值；若相应的月值达到12时，清零且年值加1。
（3）显示接口芯片的选择
采用串口输入，使用少量I/O口，但传输速度稍微慢了一些，但是不影响显示质量。
于是我们采用TI公司的DMOS器件TPIC6B595，其最大特点是驱动功率大，可直接做LED的驱动。
4、元件介绍
（1）AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
AT89S52单片机引脚图
（2）74LS373
74LS373为三态输出的八D透明锁存器。
它的输出端O0~O7可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。
当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。
74LS373引脚图
（3）74LS138
71LS138有三个附加的控制端、和。
当、时，输出为高电平（S＝1），译码器处于工作状态。
否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。
这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。
带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。
在图3.3.8电路中如果把作为“数据”输入端（在同一个时间），而将作为“地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。
这就不难理解为什么把叫做地址输入了。
例如当＝101时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。
74LS138引脚图
（4）LED8*8点阵屏
双基色8*8点阵严格有共阴型和共阳型之分的，一个双基色LED（一个发亮点）阴极接在一起就是共阴、否则反之为共阳。
我们使用的就是共阳型的LED双基色8*8点阵屏。
三、结论与总结
本电路的设计原理比较复杂，而焊接电路的难度更加之高，由于线路的复杂性，使得焊接时很容易出现错误，以致于一步失误全盘皆输。
通过实验对单片机有了进一步的了解，也加强了动手焊接的能力。
所以，通过此实验认识了很多新问题，以及培养了解决问题的能力。
四、参考文献
[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京航空航天大学出版社，2005.
附：
a电路设计实物图
正面
反面
b实验程序
#include"reg51.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definetrue1
#definefaluse1
sbitset_key=P3^0;
sbitup_key=P3^1;
sbitdown_key=P3^2;
sbitsign=P3^3;
sbitselect_key=P3^4;
sbitset_ring_key=P3^5;
uintsec;
uintmin=23;
uinthour=12;
uintday=10;
uintmonth=10;
uintyearl=7;
uintyearh=20;
uinttcnt;
uintcnt=0;
uintcursor=0;
uintsjsz=0;
uchara=0xff;
ucharcodeSeg[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
voiddelay（uintt）
{
uinti;
while（t--）
{for（i=0;i<125;i++）;}
}
voidKdelay（）
{
uchari,j;
for（i=100;i>0;i--）
for（j=248;j>0;j--）;
}
voiddisplay（ucharL1,ucharL2,ucharL3,ucharL4,ucharL5,ucharL6,ucharL7,ucharL8,ucharL9,ucharL10,ucharL11,ucharL12,ucharL13,ucharL14）
{
if（cnt==1）{
if（cursor==6）{P2=0x7F|a;P0=L1;delay
（1）;}else{P2=0x7F;P0=L1;delay
（1）;}//yearh
if（cursor==6）{P2=0xBF|a;P0=L2;delay
（1）;}else{P2=0xBF;P0=L2;delay
（1）;}//yearh
if（cursor==6）{P2=0xDF|a;P0=L3;delay
（1）;}else{P2=0xDF;P0=L3;delay
（1）;}//yearl
if（cursor==6）{P2=0xEF|a;P0=L4;delay
（1）;}else{P2=0xEF;P0=L4;delay
（1）;}//yearl
if（cursor==5）{P2=0xF7|a;P0=L5;delay
（1）;}else{P2=0xF7;P0=L5;delay
（1）;}//month
if（cursor==5）{P2=0xFB|a;P0=L6;delay
（1）;}else{P2=0xFB;P0=L6;delay
（1）;}//month
if（cursor==4）{P2=0xFD|a;P0=L7;delay
（1）;}else{P2=0xFD;P0=L7;delay
（1）;}//day
if（cursor==4）{P2=0xFE|a;P0=L8;delay
（1）;}else{P2=0xFE;P0=L8;delay
（1）;}//day
P2=0xFF;}
else{
if（cursor==3）{P2=0x7F|a;P0=L9;delay
（1）;}else{P2=0x7F;P0=L9;delay
（1）;}//hour
if（cursor==3）{P2=0xBF|a;P0=L10;delay
（1）;}else{P2=0xBF;P0=L10;delay
（1）;}//hour
if（cnt!
=1）{P2=0xDF;P0=0X40;delay
（1）;}
if（cursor==2）{P2=0xEF|a;P0=L11;delay
（1）;}else{P2=0xEF;P0=L11;delay
（1）;}//min
if（cursor==2）{P2=0xF7|a;P0=L12;delay
（1）;}else{P2=0xF7;P0=L12;delay
（1）;}//min
if（cnt!
=1）{P2=0xFB;P0=0X40;delay
（1）;}
if（cursor==1）{P2=0xFD|a;P0=L13;delay
（1）;}else{P2=0xFD;P0=L13;delay
（1）;}//sec
if（cursor==1）{P2=0xFE|a;P0=L14;delay
（1）;}else{P2=0xFE;P0=L14;delay
（1）;}//sec
P1=0xFF;
}}
main（）
{
TMOD=0x02;//设置模式为定时器T0的模式2断的产生中断去执行中断函数本次定时时间为64ms
TH0=0x06;//设置计数器初值，靠TH0存储重装的计数值X0=256-250=6
TL0=0x06;
TR0=1;//启动T0
ET0=1;//开启定时器T0中断允许
EA=1;//开启中断总控制
while
（1）
{
if（set_key==0）
{
Kdelay（）;
if（set_key==0）
{
cursor++;
if（cursor>=7）{cursor=0;}//在选择到调整年时又返回秒设置,当CURSOR=7时不选中
}
}
if（up_key==0）
{
Kdelay（）;
if（up_key==0）
{//加部分
if（cursor==1）{sec++;if（sec==60）sec=0;}
if（cursor==2）{min++;if（min==60）min=0;}
if（cursor==3）{hour++;if（hour==24）hour=0;}
if（cursor==4）{day++;if（day==31）day=1;}
if（cursor==5）{month++;if（month==13）month=1;}
if（cursor==6）{yearl++;if（yearl==100）yearl=0;}
if（cursor==7）{yearh++;if（yearh==30）yearh=20;}
}
}
if（down_key==0）
{
Kdelay（）;
if（down_key==0）
{//减部分
if（cursor==1）{sec--;if（sec==00）sec=59;}
if（cursor==2）{min--;if（min==0）min=59;}
if（cursor==3）{hour--;if（hour==0）hour=23;}
if（cursor==4）{day--;if（day==0）day=31;}
if（cursor==5）{month--;if（month==0）month=12;}
if（cursor==6）{yearl--;if（yearl==0）yearl=99;}
if（cursor==7）{yearh--;if（yearh==20）yearh=30;}
}
}
if（select_key==0）
{
Kdelay（）;
if（select_key==0）{
cnt++;if（cnt>=2）cnt=0;}}
display（Seg[yearh/10],Seg[yearh%10],Seg[yearl/10],Seg[yearl%10],Seg[month/10],Seg[month%10],Seg[day/10],Seg[day%10],Seg[hour/10],Seg[hour%10],Seg[min/10],Seg[min%10],Seg[sec/10],Seg[sec%10]）;
}
}
voidt0（void）interrupt1using0//t0的中断程序
{
tcnt++;
if（tcnt==4000）//定时器的定时计数，4000次250us为1秒,中断4000次后才执行刷新，期间照上面的语句显示
{
tcnt=0;
sign=~sign;
a=~a;
sec++;
if（sec==60）
{
sec=0;
min++;
if（min==60）
{
min=0;
hour++;
if（hour==24）
{
hour=0;
day++;
if（month==2&&（（yearl==0&&yearh%4==0）||（yearl!
=0&&yearl%4==0））&&day==30）day=1;
elseif（month==2&&day==29）day=1;
elseif（（month==4||month==6||month==9||month==11）&&day==31）day=1;
elseif（day==32）day=1;
if（day==1）
{
month++;
if（month==13）
{
month=1;
yearl++;
if（yearl==100）
{
yearl=0;
yearh++;
if（yearh==100）
{
yearh=20;
}
}
}
}
}
}
}
}
}
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