單片機(jī)課程設(shè)計---基于51單片機(jī)的電子顯示屏設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　( 2007--2008年度第一學(xué)期)</p><p>　　課程名稱: 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng) </p><p>　　課設(shè)題目: 基于51單片機(jī)的電子顯示屏設(shè)計</p><p>　　院 系: </p><p>

2、;　　班 級: </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　設(shè)計周數(shù): 一周 </p><p>　　成 績:

3、 </p><p>　　20 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　LED點(diǎn)陣顯示屏作為一種新興的顯示器件是由多個獨(dú)立的LED發(fā)光二極管封裝組成。LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、多色化方向

4、發(fā)展。LED點(diǎn)陣顯示屏可以顯示數(shù)字、符號，通常用來顯示時間、速度、簡單的字等。本文給出基于AT89s52單片機(jī)的16×16點(diǎn)陣LED電子顯示屏電路的設(shè)計方案包括系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案硬件電路圖及PCB設(shè)計板圖。在負(fù)載允許范圍內(nèi)只需要簡單的級聯(lián)就可以對屏進(jìn)行擴(kuò)展，是一種成本低廉的圖文顯示方案。</p><p><b>　　設(shè)計要求</b></p><p>　　（一

5、）、查閱相關(guān)資料，能夠以MCS-51系列單片機(jī)（AT89C51單片機(jī)）為核心，組成一個點(diǎn)陣式漢字顯示屏。</p><p>　?。ǘ⑼ㄟ^編程能夠隨時對顯示漢字進(jìn)行修改、調(diào)整。</p><p><b>　　硬件電路設(shè)計</b></p><p><b>　　（一）、設(shè)計思路</b></p><p>　

6、　根據(jù)設(shè)計要求，初步確定設(shè)計方案如下：</p><p>　　1、先擇四片74LS273作為16x16點(diǎn)陣LED顯示器的數(shù)據(jù)鎖存器；</p><p>　　2、1#、2#鎖存器非別控制上8行和下8行，3#、4#鎖存器分別控制左8列和右8列；</p><p>　　3、P0口作為I/O口，輸出行數(shù)據(jù)和控制信號；</p><p>　　4、P2口作為I/

7、O口，與“寫”控制信號配合，輸出列控制信號；</p><p>　　5、通過編程顯示漢字。</p><p>　?。ǘ?、硬件電路設(shè)計框圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計電路，硬件電路設(shè)計框圖如下圖所示。硬件電路由6個部分組成：時鐘電路、復(fù)位電路、AT89C51單片機(jī)、點(diǎn)陣顯示器陽極驅(qū)動電路、陰極驅(qū)動電路和16x16點(diǎn)陣顯示器。</p><p

8、>　　其中，AT89C51是一種帶4kB閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。時鐘電路由AT89C51的18，19腳的時鐘端（XTAL1及XTAL2）以及晶振X、電容C2、C3組成。復(fù)位電路采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R、R2,電容C,開關(guān)K組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。LED點(diǎn)陣顯示屏由16*16共256個像素的點(diǎn)陣。</p&

9、gt;<p>　?。ㄈ?、各個硬件、外圍器件的研究</p><p>　　1）AT89C51單片機(jī)（如右圖所示）</p><p><b>　　引腳20：接地腳</b></p><p>　　引腳40：正電源腳，工作時，接+5V電源</p><p>　　引腳19：時鐘XTAL1腳，震蕩電路的輸入端</p&g

10、t;<p>　　引腳18：時鐘XTAL2腳，震蕩電路的輸出端</p><p>　　引腳9：RESET復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時 鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。</p><p>　　引腳16、17：RD、WR為讀、寫信號： 用于片外擴(kuò)展數(shù)據(jù)存貯器及I/0端口的讀寫選通信號，當(dāng)執(zhí)行外部數(shù)據(jù)存貯器操作MOVX指令時，這兩個

11、信號分別自動生成。WR、RD分別與擴(kuò)展數(shù)據(jù)存貯器及I/0端口的WR、RD相接。</p><p>　　引腳31：EA為片外ROM選通信號：用于選擇片內(nèi)或片外程序存貯器，當(dāng)EA＝0時，訪問片外程序存貯器。</p><p>　　引腳29：PSEN為外部ROM讀選通信號：用于片外擴(kuò)展程序存貯器的讀選通信號，執(zhí)行片外程序存貯器查表指令MOVC時，該信號自動生成。PSEN與擴(kuò)展程序存貯器相接。<

12、/p><p>　　引腳30：ALE為地址鎖存允許：用于選通地址鎖存器，通常在P0口輸出地址期間，用下降沿觸發(fā)鎖存器鎖存低8位地址，即ALE必須與地址鎖存器的觸發(fā)端相連。</p><p>　　2）74LS273數(shù)據(jù)/地址鎖存器（如右圖）</p><p>　　74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，他是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器。</p><p>　　

13、（1）1腳是復(fù)位CLR,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復(fù)位；</p><p>　　(2)當(dāng)1腳為高電平時,11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、

14、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。</p><p>　?。?）CP（CLK）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)CP從低到高電平時，D0~D7的數(shù)據(jù)通過芯片，為0時將數(shù)據(jù)鎖存，D0~D7的數(shù)據(jù)不變。</p><p>　　其引腳圖及真值表如右圖：</p><p>　　3）LED點(diǎn)陣顯示屏</p><p>　

15、　LED點(diǎn)陣顯示屏不論是顯示圖文還是文字，都是控制組成這些圖形或文字模塊的各個點(diǎn)所對應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果。LED模塊是將發(fā)光管按行列布置的，驅(qū)動時也按行列驅(qū)動，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。所謂掃描的就是指一行（列）一行（列）的循環(huán)接通整行（列）的LED器件，而不問這一行（列）的哪一列（列）LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮。</p><p>　　如圖所示為一個8行

16、8列結(jié)構(gòu)的LED顯示模塊，當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動方式時，從1~8輪流將高電位接通各行線，使連接到各行的全部LED器件接通正電源，但具體是哪一個LED點(diǎn)亮，還要看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制的任務(wù)了。例如在模塊上需要將左上角的發(fā)光管LED11點(diǎn)亮，LED12不亮?xí)r，在掃描到弟一行時，第一列的電位就應(yīng)該為低；而掃描到第二行時，第一列的電位就應(yīng)該為高。這樣行線上發(fā)光管一行一行的輪流導(dǎo)通，列線上進(jìn)行通斷控制，就實(shí)現(xiàn)了行掃描列控制的驅(qū)動方式

17、。</p><p>　　圖形或文字顯示過程是這樣的：首先控制顯示的單片機(jī)接受LED主屏主控微機(jī)傳來的數(shù)據(jù)（按照通信協(xié)議組織的數(shù)據(jù));接著，主控程序?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成屏幕顯示的圖形，存儲到顯存；再按照掃描順序與屏幕對應(yīng)關(guān)系，將顯存內(nèi)容轉(zhuǎn)換成掃描內(nèi)容；再將數(shù)據(jù)輸出到控制單個LED模塊的數(shù)據(jù)鎖存器；最后掃描鎖存器中的數(shù)據(jù)，刷新屏幕。</p><p>　　例如：用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程

18、。其過程如下圖所示</p><p>　　4）時鐘電路（如下圖所示）</p><p>　　5）復(fù)位電路（如下圖所示）</p><p><b>　　（四）、電路原理圖</b></p><p><b>　　軟件編程</b></p><p><b>　　ORG 0100H&

19、lt;/b></p><p><b>　　;主程序</b></p><p>　　MAIN: MOV R6,#40H ;設(shè)置“歡”字顯示的延遲時間常數(shù)</p><p>　　HUANZ: LCALL HSUB ;調(diào)用“歡”字的顯示子程序</p><p>　　DJNZ R6,HUANZ

20、 ;判斷顯示延遲時間到否</p><p>　　MOV R7,#40H ;設(shè)置“迎”字的延遲時間常數(shù)</p><p>　　YINGZ: LCALL YSUB ;調(diào)用“迎”字的顯示子程序</p><p>　　DJNZ R7,YINGZ ;判斷顯示延遲時間到否</p><p>　　MOV R

21、6,#40H ;設(shè)置“光”字的延遲時間常數(shù)</p><p>　　GUANG: LCALL GSUB ;調(diào)用“光”字的顯示子程序</p><p>　　DJNZ R6,GUANG ;判斷顯示延遲時間到否</p><p>　　MOV R7,#40H ;設(shè)置“臨”字的延遲時間常數(shù)</p><p

22、>　　LIN: LCALL LSUB ;調(diào)用“臨”字的顯示子程序</p><p>　　DJNZ R7,LIN ;判斷顯示延遲時間到否</p><p>　　AJMP MIAN ;程序循環(huán)</p><p>　　;“歡”字顯示子程序</p><p>　　HSUB: MOV R5，#0

23、0H ;“歡”字顯示子程序開始，顯示數(shù)據(jù)計數(shù)器置初值</p><p>　　MOV R1，#0FEH ;前8列數(shù)據(jù)顯示，選中第一列</p><p>　　HSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH ;0DFFFH為3#鎖存器的地址</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><

24、;p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0EFFFH ;#0EFFFH為4#鎖存器的地址</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB1 ;將第一列的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的上半部送入LED</p>

25、;<p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH ;#7FFFH為1#鎖存器的地址</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC R5</b>

26、</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOV DPTR,TAB1 ;將第一列的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的下半部送入LED</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH ;#0BFFFH為2#鎖存器的地址</p>

27、<p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS ;調(diào)用延時1ms子程序</p><p>　　MOV A,R1 ;準(zhǔn)備選中下一列</p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</

28、b></p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#10H,HSUB0 ;判斷前8列顯示完否，如果沒有繼續(xù)顯示</p><p>　　MOV R1，#0FEH ;后8列數(shù)據(jù)顯示</p><p>　　HSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH</p>

29、<p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0DFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB1&

30、lt;/p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOV A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC R5</b></p>&l

31、t;p>　　MOV DPTR,TAB1</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS<

32、;/p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R

33、5，#20H,HSUB1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　“迎”字顯示程序</b></p><p>　　YSUB: MOV R5，#00H</p><p>　　MOV R1

34、，#0FEH</p><p>　　YSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0EFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p>

35、<p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB2</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,

36、A</p><p><b>　　INC R5</b></p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOV DPTR,TAB2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p>

37、;<p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p>&l

38、t;p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#10H,YSUB0</p><p>　　MOV R1，#0FEH</p><p>　　YSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p>&l

39、t;p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0DFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB2</p><p><b>　　MOV A,R5</b></

40、p><p>　　MOV A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　MOV DPTR,TAB2</p><p><b>　　

41、MOV A,R5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p&

42、gt;<p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#20H,YSUB1</p><p><b>　　RET</b&

43、gt;</p><p>　　;“光”字顯示子程序</p><p>　　GSUB: MOV R5，#00H</p><p>　　MOV R1，#0FEH</p><p>　　GSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p>

44、<p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0EFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB3</p><p><b>　　MOV A,R5</b><

45、;/p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC R5</b></p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><

46、;p>　　MOV DPTR,TAB3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS</p><p><b>　　MOV A,R1</b><

47、/p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#10H,GSUB0</p><p>　　MOV R1，#0FEH<

48、/p><p>　　GSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0DFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>

49、;　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB3</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOV A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p>

50、<p><b>　　INC R5</b></p><p>　　MOV DPTR,TAB3</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>

51、;　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p><p><

52、b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#20H,GSUB1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;“臨”字顯示子程序</p><p>　　LSUB: MOV R5，#00H</p><p>　　MOV R1，#0FEH&l

53、t;/p><p>　　LSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0EFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p&

54、gt;　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB4</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p&

55、gt;<p><b>　　INC R5</b></p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　MOV DPTR,TAB4</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p

56、>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p><p>&

57、lt;b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#10H,LSUB0</p><p>　　MOV R1，#0FEH</p><p>　　LSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　

58、　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0DFFFH</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,TAB4</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p>&

59、lt;p>　　MOV A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　MOV DPTR,TAB4</p><p><b>　　MOV A,R5

60、</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DY1MS</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><

61、;p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R1，A</b></p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5，#20H,LSUB1</p><p><b>　　RET</b></

62、p><p>　　DY1MS: MOV R3，#0AH</p><p>　　LOOP: MOV R4，#0FAH</p><p><b>　　DJNZ R4，$</b></p><p>　　DJNZ R3，LOOP</p><p><b>　　RET</b></p>

63、<p>　　TAB1: DB 00H,00H,10H,00H,34H,08H,44H,04H</p><p>　　DB 04H,03H,7CH,04H,06H,28H,38H,10H</p><p>　　DB 0FH,0CH,89H,03H,0F8H,03H,08H,0CH</p><p>　　DB 28H,18H,1CH,30H,08H,20H,00

64、H,00H</p><p>　　TAB2: DB 00H,00H,40H,10H,40H,30H,0E6H,1FH</p><p>　　DB 06CH,18H,00H,10H,00H,24H,0FEH,23H</p><p>　　DB 02H,21H,81H,20H,0FFH,3FH,02H,21H</p><p>　　DB 02H,23H

65、,0FFH,21H,02H,20H,00H,00H</p><p>　　TAB3: DB 00H,00H,40H,00H,44H,20H,48H,20H</p><p>　　DB 50H,10H,0E0H,0FH,40H,00H,0FFH,1FH</p><p>　　DB 60H,20H,50H,20H,48H,20H,46H,20H</p><

66、;p>　　DB 60H,20H,40H,10H,00H,00H,00H,00H</p><p>　　TAB4: DB 0F0H,03H,00H,40H,00H,20H,0FFH,1FH</p><p>　　DB 00H,00H,00H,00H,40H,3FH,31H,21H</p><p>　　DB 1FH,21H,14H,21H,24H,3FH,64H,2

67、1H</p><p>　　DB 44H,21H,46H,21H,04H,3FH,00H,00H</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　四、硬件制版圖繪制</b></p><p>　　（一）Protel軟件簡介</p><p>　　ROTEL9

68、9，是個龐大的EDA軟件，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100％布通率。在電子行業(yè)的C

69、AD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件。</p><p>　?。ǘ┯胮rotel軟件繪制的電路圖</p><p>　　連接制作PBC圖過程如下圖所示：</p><p><b>　　自動標(biāo)號</b></p><p><b>　　電氣規(guī)則檢查</b></p>

70、;<p><b>　　生成pcb文件</b></p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、李海濱，片春媛，徐瑞雪 《單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計與項(xiàng)目實(shí)例》 北京：中國電力出版社 2009年10月</p><p>　　2、胡漢才 《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)（第二版）》 北京：清華大學(xué)出版