单片机课程设计LED点阵电子显示屏的设计.doc

单片机课程设计LED点阵电子显示屏的设计

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2020年4月19日
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LED点阵电子显示屏的设计

简述：LED点阵显示系统，由AT89S52单片机、串口通信模块、LED屏幕显示模块等组成，实现了对星期、年月日、时分秒的显示。
关键词：LED点阵电子显示屏 单片机 键盘控制

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， tPd PD5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。显示屏经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。该电路是经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，也同样能够实现显示功能，这样就能够避免静态显示出现的问题。可是，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，可是不影响显示质量。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，利用片选的作用能够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经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，而不会被送到其它任何一个输出端上。

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。经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。因此，经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， .

附：
a电路设计实物图

正面

反面

b 实验程序
#include "reg51.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define true 1
#define faluse 1
sbit set_key = P3^0;
sbit up_key = P3^1;
sbit down_key = P3^2;
sbit sign = P3^3;
sbit select_key= P3^4;
sbit set_ring_key = P3^5;
uint sec;
uint min=23;
uint hour=12;
uint day=10;
uint month=10;
uint yearl=7;
uint yearh=20;
uint tcnt;
uint cnt=0;
uint cursor=0;
uint sjsz=0;
uchar a=0xff;
uchar code Seg[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
void delay(uint t)
{
uint i;
while(t--)
{for (i=0;i<125;i++);}
}

void Kdelay()
{
uchar i,j;
for(i=100;i>0;i--)
for(j=248;j>0;j--);
}

void display(uchar L1,uchar L2,uchar L3,uchar L4,uchar L5,uchar L6,uchar L7,uchar L8,uchar L9,uchar L10,uchar L11,uchar L12,uchar L13,uchar L14)
{
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]);
}
}
void t0(void)interrupt 1 using 0 //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;
else if(month==2&&day==29)day=1;
else if((month==4||month==6||month==9||month==11)&&day==31)day=1;
else if(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;
}
}
}
}
}
}
}
}
}