为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划8x8led点阵实验报告电子与信息工程学院电子单片机课程设计论文设计课题：8X8LED点阵显示的设计目录第1章系统概述设计任务及目的?2第2章系统硬件设计与分析电源电路?3复位电路?3主体电路?4硬件电路连线?4显示部分?4第3章单片机的配置及简介单片机介绍?6单片机系统设计?8单片机的发展趋势?9第4章系统软件设计数字的编码?10字母的编码?11程序流程图?13完整程序?14第5章有关软件的介绍PROTE电路设计及PCB图制作?17KeilC51介绍及使用?18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?221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09及字符AZ的功能。设计任务及目的利用8*8LED点阵显示数字09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7805。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：2图1电源电路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主体电路硬件电路连线1.把“单片机系统”区域中的端口分别通过八个100欧电阻连接到“点阵模块”区域中的“L1L8”端口上；2.把“单片机系统”区域中的端口通过三极管8550和10K电阻连接到“点阵模块”区域中的“S1S8”端口上。显示部分1.8X8点阵LED工作原理说明图4为88点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图所示，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。4第1章概述随着科学技术的发展，社会不断的进步，电子事业也有着突飞猛进的改革。人们对公共传媒质量的要求越来越高。随着近几年来LED字符显示器的推出和不断完善，它的应用范围正在扩大，应用效果十分显著。不难看出，这一电子信息技术发展的新成果，在宣传、政治思想教育、广告娱乐等方面的应用日益突出。由于大规模集成电路技术的发展，其控制系统已能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，还可以软件控制来实现，并能够实现智能化。LED电子显示屏是由几百-几十万个半导体发光二极管构成的像素点，按矩阵均匀排列组成。利用不同的半导体材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的亮度的方式，来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和条幅显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。LED显示屏因为其像素单元是主动发光的，具有亮度高，视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。因而被广泛应用与车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其他公共场所。LED显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。该电路系统是采用AT89C2051单片机为控制器，控制点阵LED显示器进行显示，本电路控制模块有主模块和显示模块组成。主程序模块负责每次显示时的显示地址首址、每个字的显示时间和下一个显示地址的间隔的处理；而子程序模块负责对指定单元的数据进行输出显示，显示一个完整文字的时间约为8ms。第2章设计思路及方案设计思路利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的字符。显示方式分为三种：逐字显示、上滚显示、左滚显示。其中显示字模数据由单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成，点阵采用单色显示，该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度比较高，而且亮度可以改变电阻进行调节。方案设计单片机控制的时钟电路，根据不同的要求有不同的设计思路，根据我们现在的水平和现有的设计能力，我们选择了比较简单的那种电路，但是，也是有两种可以选择的方案。方案一:显示预先想要显示的内容，在本设计中要求显示“电子设计”四个文字，显示方式分三种：逐字显示，向上滚动显示，向左滚动显示。本程序中显示前两中。方案二：在8X8LED点阵上显示柱形，让其先从左到右平滑移动三次，其次从右到左平滑移动三次，再次从上到下平滑移动三次，最后从下到上平滑移动三次，如此循环下去。方案三：点阵LED扫描介绍：点阵LED一般采用扫描式显示,实际运用分为三种方式：点扫描行扫描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即可。若使用第二种和第三种方式，则频率必须大于16*7=128Hz，周期小于即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行时需外加驱动电路提高电流，否则亮度会不足。根据烧入程序的不同而显示的方式就不同。显示屏在设计与使用中存在如下问题：1.由于要对显示屏上数以万计的像素进行控制,并且随着显示屏面积的增大,电路结构也非常庞大,因此系统的模块化设计成为重点考虑的问题。2.为了在屏上显示动画,视频图像等信息,显示系统必须用30帧/秒以上的速度来更新显示画面,这就要求显示系统有非常高的处理速度。3.为了在显示屏上细致的显示出信息所表示的形状,一般每帧有多至几百KB的显示数据送到显示屏,因此有非常大的数据传输量。4.用LED器件制造的显示屏主要用于大型公共设施和室外场所,尺寸通常在几米到几十米长,显示数据传输距离达几百米到千米以上。有上文可以看到LED显示屏的制造技术是集大容量的数据传输,高速处理,高速LED控制,超高亮度LED器件等技术于一体,涉及了计算机,信息,电子技术,色彩学等领域的综合产物,有着较高的技术难度和较大的生产工作量。对于上文所述的难点有以下解决方案：1.总体设计采用集散控制方案,在统一协调的基础上来进行分级递阶控制,并通过功能分散,危险分散来达到设计的优化。2.化整为零,将显示屏分解为规模较小的显示单元,即用显示单元来组成显示系统。3.显示单元本身具有与显示屏相同的控制功能,并具有良好的嵌入性。4.显示单元具备稳定,高速,简洁的长距离数据传输系统。5.显示单元组成的显示系统应结构简单,性能稳定。第3章硬件电路设计控制电路设计本字符显示器采用AT89C51单片机作控制器,12MHZ晶振,8*8点阵共阳LED显示器,其中,P0作为字符数据输出口,P2为字符显示扫描输出口,第31脚(EA)接电源,口分别接开关K1、K2、K3，改变电阻的大小可改变显示字符的亮度，驱动用9012三极管。图3-1电路结构图AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。主要功能特性兼容MCS-51指令系统8k可反复擦写(1000次）ISPFlashROM32个双向I/O口工作电压3个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz全双工UART串行中断口线256x8bit内部RAM2个外部中断源低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式3级加密位看门狗电路软件设置空闲和省电功能灵活的ISP字节和分页编程双数据寄存器指针8X8点阵LED结构如下图所示:图3-2LED内部结构图从上图中可以看出，8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，如上图所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横