單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--點(diǎn)陣設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　題 目： 8X8點(diǎn)陣顯示數(shù)字 </p><p>　　院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p><b>　　學(xué)生姓名及學(xué)號(hào)：</b>

2、;</p><p>　　2011年12月16日</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用一直是單片機(jī)初學(xué)者難以掌握的問(wèn)題。我們的課程設(shè)計(jì)方法也許不是最佳方案，但也是我們組經(jīng)過(guò)討論及整合各種資料，再加上自己的創(chuàng)意來(lái)完成屬于我們自己的課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一塊電路

3、板，編程使板上的8X8點(diǎn)陣顯示器顯示數(shù)字。</p><p>　　要求：1、在8X8點(diǎn)陣顯示0到9的數(shù)字，且顯示清晰。</p><p>　　2、當(dāng)按鍵按一次，則顯示的數(shù)字加一，從0 到 9 循環(huán)。</p><p>　　LED點(diǎn)陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的日益平民化以及LED技術(shù)的不斷創(chuàng)新

4、，使得高亮度高清晰的LED點(diǎn)陣顯示屏的成本逐漸降低。LED顯示屏可以隨時(shí)改變內(nèi)容，操作簡(jiǎn)單，成本低，具有實(shí)用性，給人們的生活帶來(lái)了許多的用途和方便。點(diǎn)陣數(shù)高，可以顯示圖形或漢字，而且清晰度高，還有許多附加功能。近年LED顯示屏已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場(chǎng)所如電信、郵政大廳、營(yíng)業(yè)部、車站機(jī)場(chǎng)、港口體育場(chǎng)等信息的發(fā)布，政府機(jī)關(guān)政策、政令的發(fā)布，各類市場(chǎng)營(yíng)銷的信息和宣傳等。</p><p>

5、;　　系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)控制，即AT89C51單片機(jī)作控制器。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，選用P3.2、P3.3管腳，以外部中斷的方式實(shí)現(xiàn)按鍵信號(hào)的讀入。由于用中斷方式，不會(huì)影響到程序的流程控制，有利于控制程序的設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需在I/O口（經(jīng)過(guò)上拉電阻后）與點(diǎn)陣之間接入限流電阻限流即可，同時(shí)也有利與程序的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)第一次試驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)點(diǎn)陣不怎么亮，故經(jīng)過(guò)思考，在P0口與點(diǎn)陣之間接入74HC573進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(將74HC573的11腳接高電平

6、后，輸出隨輸入改變）；在完成設(shè)計(jì)任務(wù)功能的基礎(chǔ)上，還增加了擴(kuò)展功能。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 系統(tǒng)概述4</p><p>　　1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和方案4</p><p>　　1.2可行性分析4</p><p>　　1.3各功能模塊及其組成5&

7、lt;/p><p>　　1.3.1 中斷按鍵5</p><p>　　1.3.2 AT89C515</p><p>　　1.3.3 74HC5735</p><p>　　1.3.4 ８*８點(diǎn)陣5</p><p>　　第2章 單元電路設(shè)計(jì)與仿真7</p><p>　　2.1 電路設(shè)計(jì)7&

8、lt;/p><p>　　2.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路7</p><p>　　2.1.2 中斷按鍵電路8</p><p>　　2.1.3 ８*８點(diǎn)陣控制電路8</p><p>　　2.2 程序設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.2.1 ８*８點(diǎn)陣數(shù)字顯示編碼9</p><p>　　2.2.2

9、程序設(shè)計(jì)10</p><p><b>　　2.3 仿真12</b></p><p>　　第３章 電路的安裝與調(diào)試12</p><p><b>　　3.１ 制版12</b></p><p><b>　　3.2調(diào)試12</b></p><p>　

10、　3.3出現(xiàn)的問(wèn)題13</p><p>　　第4章 結(jié)束語(yǔ)13</p><p><b>　　附件：14</b></p><p>　?。?元件清單表14</p><p><b>　　2. 原理圖14</b></p><p>　　3. PCB圖15</p>

11、;<p><b>　　參考文獻(xiàn)：15</b></p><p><b>　　第1章 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和方案</p><p>　　系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)控制，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，選用P3.2、P3.3管腳，以外部中斷的方式實(shí)現(xiàn)按鍵信號(hào)的讀入。由于用中斷方式，不會(huì)影響到程序的流

12、程控制，有利于控制程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)作控制器,點(diǎn)陣顯示器，其中,P0作為點(diǎn)陣列控制口,P2作為點(diǎn)陣行控制口字,第31腳(EA)接電源,P3.2、P3.3口分別接開關(guān)K2、K3。由于采用單片機(jī)直接控制點(diǎn)陣，所以硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需在I/O口（經(jīng)過(guò)上拉電阻后）與點(diǎn)陣之間接入限流電阻限流即可，同時(shí)也有利與程序的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)第一次試驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)點(diǎn)陣不怎么亮，故經(jīng)過(guò)思考，在P0口與點(diǎn)陣之間

13、接入74HC573進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(將74HC573的11腳接高電平后，輸出隨輸入改變），如下圖：</p><p>　　在完成設(shè)計(jì)任務(wù)功能的基礎(chǔ)上，還增加了擴(kuò)展功能，即增加了按鍵選擇模式，和動(dòng)態(tài)掃描顯示0～9以及組員的學(xué)號(hào)（中間以心形隔開）。</p><p><b>　　1.2可行性分析</b></p><p>　　由于51系列單片機(jī)擁有兩個(gè)外部中斷，

14、用兩個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)依次加一和減一功能較為簡(jiǎn)單。其4組32個(gè)I/O口，能滿足利用兩組來(lái)控制點(diǎn)陣的要求。至于其他的擴(kuò)展功能，通過(guò)編程也可以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.3各功能模塊及其組成</p><p>　　1.3.1 中斷按鍵</p><p>　　通過(guò)按鍵（分別連INT0和INT1腳），輸入一個(gè)觸發(fā)源，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后，使其按相應(yīng)的設(shè)定改變I/O口的電平，從而控制

15、點(diǎn)陣做相應(yīng)的顯示。</p><p>　　1.3.2 AT89C51</p><p>　　AT89C51最小系統(tǒng)模塊包括一個(gè)復(fù)位電路，一個(gè)晶振電路。本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路由一個(gè)按鍵、一個(gè)極性電容和兩個(gè)串聯(lián)的電阻組成（連RST腳），晶振電路由一個(gè)11.0592M和兩個(gè)30pf的普通電容構(gòu)成（連XTAL1和XTAL2腳）。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所用到的I/O口為P0和P2

16、。</p><p>　　1.3.3 74HC573</p><p>　　八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，此處用它的放大功能（相當(dāng)于三極管），將其鎖存端接高電平，其輸出隨輸入而改變。</p><p>　　1.3.4 ８*８點(diǎn)陣</p><p>　　點(diǎn)陣上下兩排引腳，每排8個(gè)，一共16個(gè)，共由64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線

17、的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)亮，則1腳接高電平a腳接低電平，則第一個(gè)點(diǎn)就亮了；如果要將第一行點(diǎn)亮，則第1腳要接高電平，而（a、b、c、d、e、f、g、h ）這些引腳接低電平，那么第一行就會(huì)點(diǎn)亮；如要將第一列點(diǎn)亮，則第a腳接低電平，而（1、2、3、4、5、6、7、8）接高電平，那么第一列就會(huì)點(diǎn)亮。如下圖所示：</p><p>　　本設(shè)計(jì)所用的點(diǎn)陣

18、封裝圖如下所示：</p><p>　　第2章 單元電路設(shè)計(jì)與仿真</p><p><b>　　2.1 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)主要有復(fù)位電路和晶振電路構(gòu)成。</p><p><b>　　復(fù)位電路</b

19、></p><p>　　在51單片機(jī)中最常見的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，如下圖所示：</p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)為高電平有效，有效的持續(xù)時(shí)間在24個(gè)振蕩周期以上才能復(fù)位。這里選擇手動(dòng)復(fù)位電路，能在單片機(jī)死機(jī)時(shí)及時(shí)復(fù)位。</p><p><b>　　晶振電路</b></p><p>

20、;　　單片機(jī)的振蕩時(shí)鐘有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種方式。</p><p>　　內(nèi)部振蕩方式：如下圖所示，單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入和輸出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　外部振蕩方式：將外部已有的時(shí)鐘脈沖信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。</p>

21、<p>　　本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩方式。</p><p>　　2.1.2 中斷按鍵電路</p><p>　　中斷按鍵電路取決于控制程序的設(shè)計(jì)，在控制程序中選用中斷為負(fù)跳變觸發(fā)方式，因此中斷按鍵設(shè)計(jì)如下所示，當(dāng)按鍵未按下時(shí)，相應(yīng)管腳為高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，管腳電平負(fù)跳變，觸發(fā)中斷，使控制程序轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。</p><p>　　2.1.3 ８*８點(diǎn)陣控制電路

22、</p><p>　　點(diǎn)陣內(nèi)部有64個(gè)LED組成，驅(qū)動(dòng)時(shí)為了增加其亮度，P0口在加上拉電阻的前提下再加一個(gè)74HC573芯片（當(dāng)三極管放大作用）。由資料知，LED發(fā)光二極管的壓緊一般為1.5-2V，工作電流一般為10-20mA，去I=15mA，U=2V，得出上拉電阻值為：R=200，這里取R=270?？傠娐啡缦拢?lt;/p><p><b>　　2.2 程序設(shè)計(jì)</b>&

23、lt;/p><p>　　2.2.1 ８*８點(diǎn)陣數(shù)字顯示編碼</p><p>　　由1.3.4 點(diǎn)陣顯示原理知，當(dāng)某行置低電平，某列置高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光二極管就亮。</p><p>　　下圖所示“0”字符的編碼，當(dāng)選擇第一行時(shí)，將相應(yīng)的行管腳置低，由于沒有二極管發(fā)亮，故對(duì)應(yīng)的列全置低；當(dāng)選擇第二行時(shí)，將相應(yīng)的行管腳置低，由于3、4、5個(gè)二極管亮，故相應(yīng)的列管腳置高

24、，依次可得選擇行的編碼為：</p><p>　?。?xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f｝；</p><p>　　“0”的編碼為:{0x00,0x18,0x24,0x24,0x24,0x24,0x24,0x18};</p><p>　　“1”的編碼為:{0x00,0x08,0x18,0x08,0x08,0x08,0x08,0x

25、08};</p><p>　　“2”的編碼為:{0x00,0x18,0x24,0x24,0x08,0x10,0x20,0x3C};</p><p>　　“3”的編碼為:{0x00,0x18,0x24,0x04,0x08,0x04,0x24,0x18};</p><p>　　“4”的編碼為:{0x00,0x08,0x08,0x18,0x28,0x3C,0x08,0x0

26、8};</p><p>　　“5”的編碼為:{0x00,0x3C,0x20,0x38,0x04,0x04,0x24,0x18};</p><p>　　“6”的編碼為:{0x00,0x18,0x24,0x20,0x38,0x24,0x24,0x18};</p><p>　　“7”的編碼為:{0x00,0x3C,0x24,0x04,0x08,0x10,0x10,0x10

27、};</p><p>　　“8”的編碼為:{0x00,0x18,0x24,0x24,0x18,0x24,0x24,0x18};</p><p>　　“9”的編碼為:{0x00,0x18,0x24,0x24,0x1C,0x4,0x24,0x18};</p><p>　　“10”的編碼為:{0x4C,0xD2,0x52,0x52,0x52,0x52,0x52,0xEC}

28、;</p><p>　　2.2.2 程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）開機(jī)檢測(cè)程序</b></p><p>　　開機(jī)檢測(cè)程序讓點(diǎn)陣全部點(diǎn)亮，以檢測(cè)屏幕是否有壞點(diǎn)。主要語(yǔ)句如下：</p><p>　　P0=0xff;//列置高</p><p>　　P2=0x00;//行置低，全亮</

29、p><p>　　P0=0x00;//關(guān)閉所有LED</p><p><b>　　數(shù)字顯示程序</b></p><p>　　點(diǎn)陣以列動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式顯示0-9任意數(shù)字。程序如下：</p><p>　　void display(int n)//n為待顯示的數(shù)</p><p><b>　　{&l

30、t;/b></p><p><b>　　int a;</b></p><p>　　for(a=8;a>0;a--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=table[a];//已編碼的行數(shù)表</p><p>　　P0=graph[n][

31、a];//已編碼的列二維數(shù)表</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　外部中斷程序</b></p><p><b>　　①外部中斷1</b></p><p>　　該

32、段程序用來(lái)控制依次加一功能，程序如下：</p><p>　　void INT_0() interrupt 0 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EX0=0;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>

33、;　　EX0=1;</b></p><p>　　if(lie==12) lie=0;</p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　lie++;</b></p><p>　

34、　P0=graph[lie][hang];</p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　?、谕獠恐袛?</b></p><p>　　該段程序用來(lái)控制

35、依次減一功能，程序如下：</p><p>　　void INT_1() interrupt 2 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EX1=0;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　EX1=

36、1;</b></p><p>　　if(lie==0) lie=12;</p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　lie--;</b></p><p>　　P0=gra

37、ph[lie][hang];</p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　?、鄱〞r(shí)中斷</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)掃描的時(shí)間為1ms，對(duì)定時(shí)器

38、0賦相應(yīng)的值，程序如下：</p><p>　　void t0(void) interrupt 1 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-1000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-1000)%256; </p><p>　　P2=t

39、ab[hang];</p><p>　　P0=graph[lie][hang];</p><p><b>　　hang++;</b></p><p>　　if(hang==8)</p><p><b>　　hang=0;</b></p><p><b>　　}&l

40、t;/b></p><p><b>　　2.3 仿真</b></p><p>　　基于Proteus和Keil C對(duì)設(shè)計(jì)的程序和硬件進(jìn)行聯(lián)調(diào)仿真，初步驗(yàn)證了原理圖和程序的正確性，意味著可以進(jìn)入下一步操作——用Protel 99進(jìn)行PCB布線，制版。</p><p>　　３.電路的安裝與調(diào)試</p><p><

41、b>　　3.１ 制版</b></p><p>　　①去打印店把畫好的PCB用專用的油紙打印出來(lái)</p><p>　?、谟渺俣穼⒂图埳想娐肪€條印到銅板上</p><p>　　③將印好的銅板泡到適量濃度的氯化鐵溶液中</p><p>　?、茉陬A(yù)留的元件孔位上鉆孔</p><p>　　⑤安放元件，并將元件用

42、焊錫將其焊在電路板上</p><p>　?、抻萌f(wàn)用表測(cè)各個(gè)連接點(diǎn)，檢查電路的通斷情況</p><p>　?、呦螺d程序調(diào)試，直至符合要求為止</p><p><b>　　3.2調(diào)試</b></p><p>　?、傧螺d開機(jī)檢測(cè)程序，檢查屏幕是否有壞點(diǎn)</p><p>　　②如果沒有壞點(diǎn)，則下載顯示單個(gè)

43、數(shù)字的程序進(jìn)去（如下載顯示“０”的程序）檢查編碼是否出錯(cuò)</p><p>　?、廴邕^(guò)編碼沒錯(cuò)，則下載０-９依次遞增的程序，調(diào)節(jié)延遲程序，直到符合要求</p><p>　?、芟螺d擴(kuò)展其他功能的程序，調(diào)節(jié)，直到達(dá)到預(yù)定的功能</p><p><b>　　3.3出現(xiàn)的問(wèn)題</b></p><p><b>　　點(diǎn)陣顯示

44、的亮度不夠</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)小組討論分析，應(yīng)該是流過(guò)二極管的電流不夠大，所以在第二次做板的時(shí)候加上了74HC573芯片，放大電流，第二次測(cè)試發(fā)現(xiàn)亮度果然增大。</p><p>　　沒注意點(diǎn)陣封裝，導(dǎo)致編碼出現(xiàn)亂碼</p><p>　　我們買的點(diǎn)陣型號(hào)是，原來(lái)沒測(cè)管腳，以為正負(fù)兩邊分，哪知不是，后來(lái)從網(wǎng)上找了的封裝文件，重新布圖，才成功。&

45、lt;/p><p>　　有時(shí)按下一次按鍵，連跳幾個(gè)數(shù)字</p><p>　　經(jīng)過(guò)測(cè)試，原來(lái)是消抖延遲的時(shí)間不夠長(zhǎng)，加長(zhǎng)消抖時(shí)間后，此現(xiàn)象消除。</p><p><b>　　第四章 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本系統(tǒng)能夠完成設(shè)計(jì)任務(wù)，即能按要求顯示０-９數(shù)字，并能夠用按鍵控制</p><p>　

46、　數(shù)字的遞增或遞減，顯示也較為穩(wěn)定清晰。值得一提的是，本系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)外還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)顯示指定數(shù)字的功能。對(duì)于本系統(tǒng)，經(jīng)小組討論，主要有以下改進(jìn)意見：用顏色點(diǎn)陣，這樣顯示的效果會(huì)更好；增加屏幕滾動(dòng)顯示效果，增強(qiáng)動(dòng)感，使可視界面更爽；增加鍵盤掃描輸入功能，方便及時(shí)輸入各種信息數(shù)據(jù)。</p><p>　　學(xué)習(xí)單片機(jī)這門課程，要掌握單片機(jī)指令系統(tǒng)中C語(yǔ)言編程各種基本語(yǔ)法及C程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和方法，以及單片機(jī)與其他設(shè)

47、備相連的輸入輸出中斷等接口技術(shù)。在本次課程設(shè)計(jì)中，主要使用了Protel 99、Protenus已經(jīng)Keil C等軟件進(jìn)行硬件電路和控制程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)，在制作硬件電路PCB板時(shí)，對(duì)熱轉(zhuǎn)印法制版的流程和應(yīng)注意的問(wèn)題有了更深的掌握，例如在腐蝕板電路時(shí)要注意腐蝕安全，還有環(huán)境保護(hù)等等。在PCB板布線時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際元件的封裝來(lái)繪制PCB圖紙。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)使我們從硬件軟件的結(jié)合上理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力，從而更全面掌握單片機(jī)的應(yīng)用。<

48、;/p><p><b>　　附件：</b></p><p><b>　?。?元件清單表</b></p><p><b>　　2.原理圖</b></p><p><b>　　3.PCB圖</b></p><p><b>　　參考

49、文獻(xiàn)：</b></p><p>　　陳海宴· 51單片機(jī)原理及應(yīng)用：基于Keil C與Proteus·北京航空航天大學(xué)出版社·2010</p><p>　　周向紅·51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)·華中科技大學(xué)出版社·2011</p><p>　　朱清慧·Proteus教程：電子線路設(shè)計(jì)、制作與仿真

50、·清華大學(xué)出版社·2008</p><p>　　郭天祥·新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程·電子工業(yè)出版社·2009</p><p>　　溫子祺·51單片機(jī)C語(yǔ)言創(chuàng)新教程·北京航空航天大學(xué)出版社·2011</p><p>　　雷伏容·51單片機(jī)常用模塊設(shè)計(jì)查詢手冊(cè)·清華大學(xué)出