8X8LED点阵显示的设计.doc

单片机课程设计论文设计课题：8X8 LED 点阵显示的设计1目录第 1 章 系统概述1. 计任务及目的……………………………………………………………2第 2 章 系统硬件设计与分析2.1 电源电路……………………………………………………………………32.2 复位电路……………………………………………………………………32.3 主体电路……………………………………………………………………42.4 硬件电路连线………………………………………………………………42.5 显示部分……………………………………………………………………4第 3 章 单片机的配置及简介3.1 单片机介绍…………………………………………………………………63.2 单片机系统设计……………………………………………………………83.3 单片机的发展趋势…………………………………………………………9第 4 章 系统软件设计4.1 数字的编码…………………………………………………………………104.2 字母的编码…………………………………………………………………114.3 程序流程图…………………………………………………………………134.4 完整程序……………………………………………………………………14第 5 章 有关软件的介绍5.1 PROTE 电路设计及 PCB 图制作 ……………………………………………175.2 Keil C51 介绍及使用 ……………………………………………………185.3 烧录器的使用………………………………………………………………19第 6 章 结束语 …………………………………………………………20参考文献 ……………………………………………………………………20附图一 原理图………………………………………………………………21附图二 PCB 图 ……………………………………………………………222第 1 章 系统概述LED 点阵显示系统中 各模块的显示方式有静态和动态显示两种。

静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂， 在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱 动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息本文将介绍一种采用单片机 AT89S51 进行控制的 8*8LED 点阵该点阵可实现动态显示数字 0~9 及字符 A~Z 的功能1.1 设计任务及目的利用 8*8LED 点阵显示数字 0~9 和 26 个英文字符的字样采用 AT89S51 单片机作为整个控制搭电路的核心，并编制软件程序，实现动态轮流显示通过此设计来巩固单片机硬件系统的设计及软件系统的编程，通过设计将平时所学知识付诸实践，提高动手能力第 2 章 系统硬件设计与分析本系统从经济性，电路结构，系统性能等多方面考虑，选用如下主要元器件：单片机 AT89S51、电阻 10K 和 100 欧、三极管 8550、按钮开关、共阳8*8LED 点阵显示块、稳压块 78052.1 电源电路本设计实验所需电源为直流五伏电压源，采用的是固定式三端稳压器 7805还实现其线路接线图如图 1 所示：3图 1 电源电路2.2 复位电路单片机在启动运行时需要复位，使 CPU 以及其他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，复位电路如图 2 所示：图 2 复位电路42.3 主体电路通过单片机 AT89S51 的 P0 口和 P1 口去驱动点阵 LED 芯片块电路如图 3所示：图 3 主体电路2.4 硬件电路连线 1. 把“单片机系统”区域中的 P0.0~P0.7 端口分别通过八个 100 欧电阻连接到“点阵模块”区域中的“L1－L8”端口上；2. 把 “单片机系统”区域中的 P1.0~P1.7 端口通过三极管 8550 和 10K 电阻连接到“点阵模块”区域中的“S1－S8”端口上2.5 显示部分1. 8X8　点阵 LED 工作原理说明图 4 为 8×8 点阵 LED 外观及引脚图，其等效电路如图（2）所示，只要其对应的 X、Y 轴顺向偏压，即可使 LED 发亮例如如果想使左上角 LED 点亮，则 Y0=1，X0=0 即可应用时限流电阻可以放在 X 轴或 Y 轴5图 4 8×8 点阵 LED 外观及引脚图其等效电路图如下：图 5 8×8 点阵 LED 等效电路2. 点阵 LED 扫描法介绍点阵 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6可若使用第二和第三种方式，则频率必须大于 16×8=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 LED 亮度会不足第 3 章 单片机的配置及简介3.1 单片机介绍所谓单片机，就是将 CPU,RAM,ROM,定时/计数器和多种 I/O 接口电路都集成在一块集成芯片上的微型计算机MCS--51 系列单片机是美国 Intel 公司在 1980 年推出的 8 位单片 微型计算机 ，包含 51 和 52 两个子系列51 子系列的典型产品有 8031，8051 和 8751三种机型 52 子系列包括 8032，8052 二种主要机型 51 子系列的配置如下：（1）8 位 CPU；（2）振荡频率 1.2～12MHZ；（3）128 个字节的片内数据存储器（片内 RAM） ；（4）21 个专用寄存器；（5）4KB 的片内程序存储器（8031 无） ；（6）8 位并行 I/O 口 P0，P1，P2 ，P3；（7）一个全双工串行 I/O 口；（8）2 个 16 位定时器/计数器；（9）5 个中断源，分为 2 个优先级； 本系统选用 ATMEL89S51 系列单片机，由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提高了系统的经济性。

AT89S51 是一种低工耗、高性能的片内含有 4KB 快闪可编程/擦除只读存储器的八位 CMOS 微控制器，使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程AT89S51 具有以下特点：（1）与 MCS-51 微控制器产品系列兼容2）片内有 4KB 可重复编程的快闪擦写存储器3）32 条可编程 I/O 线4）程序存储器具有三级加密保护5）可编程全全双工串行通道6）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容7）而且与 87C51 系列的引脚也完全兼容789S51 单片机结构如图 3-1 所示：图 3-1 89S51 单片机结构框图51 系列单片机的引脚功能：主电源引脚 Vss、VccVss：接地，Vcc：接+5V 电源外接晶振引脚 XTAL1、XTAL2XTAL1：片内反向放大器输入端，XTAL2：片内反向放大器输出端输入/输出引脚 P0、P1 、P2、P3P0.0～P0.7：P0 口的 8 个引脚，P0 口是 8 位漏极开路型双向 I/0 端口，在接有片外存储器或 I/0 扩展接口时，P0.0～P0.7 分时复用，作低 8 位地址总线与双向 8 位数据总线P1.0～P1.7：P1 口的 8 个引脚，P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向I/O 口，对于 52 子系列，P1.0 还可用于定时器/计数器 2 的计数脉冲输入端Ｔ2，Ｐ1.1 还可作定时器/计数器 2 的外部控制端 T2EX。

P2.0～P2.7：P2 口的 8 个引脚，P2 口也是一个带内部上拉电阻的双向 I/O口，在访问片外存储器或扩展 I/O 接口时，还用于提供高 8 位地址P3.0～P3.7：P3 口的 8 个引脚，P3 口也是一个带上拉电阻的 I/O 口，除可8以作双向的输入输出口外，还具有第 2 功能见表 3-1表 3-1 P3 口第二功能表引脚 第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行口输入）TXD（串行口输出）INT0（外部中断 0 输入）INT1（外部中断 1 输入）T0（定时器 0 的外部中断）T1（定时器 1 的外部中断）WR（片外数据存储器写控制信号）RD（片外数据存储器读控制信号）控制线（4 条）：ALE/PROG：双功能引脚由于 P0 口的 8 个引脚是低 8 位地址总线与数据总线分时复用，因此必须将 P0 口输出的低 8 位地址进行锁存在访问片外存储器时，每机器周期该信号出现 2 次其下降沿用于控制锁存 P0 口输出的低 8 位地址即使不访问片外存储器，该引脚上仍出现上述频率的周期性信号，因此也可作为对外输出的时钟脉冲，频率为振荡器频率的 1/6，必须注意的是：在访问片内外存储器时，ALE 脉冲会跳空 1 个。

对片内含有 EPROM 的机型，此引脚在编程时可作为编程脉冲 PROG 的输入端 PSEN： 片外程序存储器读选通信号输出端，在 CPU 从片外程序存储器取指期间，此信号每个机器周期两次有效，以通过 P0 口读入指令，在访问片外数据存储器时，该信号不出现EA/Vpp： 双功能引脚，为片外程序存储器选用端当该引脚信号有效时，选择片外程序存储器，即 EA/Vpp=1 时，访问片内程序存储器 对片内含有 EPROM 的机型，此引脚在编程期间用于施加+21v 的编程电压RST/VPO： 双功能引脚，在单片机工作期间，当此引脚上出现连接 2 个机器周期的高电平时可实现复位操作 在 Vcc 掉电期间，若该引脚接备用电源（+5v） ，可向片内 RAM 供电，以保存片内 RAM 中的信息3.2 单片机系统设计按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统和典型应用系统等1）最小应用系统：能维持单片机运行的最简单配置的系统这种系统成本9低廉、结构简单，常常构成一些简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等对于片内有 ROM/EPROM/FLASH RAM 的单片机，构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路、复位电路和电源即可，如图 3-2（a）所示。

图 3-2 89S51 单片机最小应用系统由于集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元其应用特点是：①有可供用户使用的大量 I/O 口线，P0、P1、P2 、P3 都可用作用户 I/O 口用由于没有外部存储器扩展， 应接高电平EA②内部存储器容量有限（只有 4KB 地址空间） ③应用系统开发具有特殊性由于这类应用系统应用程序量不大，外电路简单，因而采用模拟开发手段较好对于片内无 ROM/EPROM/FLASH RAM 的单片机，其最小系统除了外部配置时钟电路、复位电路和电源外，还应在片外扩展 EPROM、EEPROM 作为程序存储器用，如图 3（b）所示， 应接地EA（2）最小功耗应用系统最小功耗应用系统是指为了保证正常运行，系统的功率消耗最小这是单片机应用系统中的一个引人入目的构成方式在单片机芯片结构设计时，一般为构成最小功耗应用系统提供了必要条件，例如，各种系列的单片机都有CMOS 工艺类型，而且在这类单片机中都设置了低功耗运行的 WAIT 和 STOP方式设计最小功耗应用系统时，必须使系统内的所有器件、外设都有最小的功耗，而且能充分运用 WAIT 和 STOP 方式运行。

最小功耗应用系统常用在一些袖珍式智能仪表、野外工作仪表以及在无源网络、接口中的单片机工作子站3.3 单片机的发展趋势。