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1、河南理工大学河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告题目：LED 点阵显示屏设计姓 名：吴朝阳 310808030322 宋发旺 310808030318 专业班级： 电信 08-3 班 指导老师： 高如新、苏珊所在学院：电气工程与自动化学院2011 年 11 月 26 日摘要此次设计是基于 AT89S52 的 1616 LED 点阵显示，要求分时切换显示“河南理工学电气学院”。此次设计应用 Proteus 设计硬件电路原理图并进行仿真调试，实现了在计算机中完成电路原理图设计、电路分析与仿真及系统测试。由于 Proteus 元件库中没有 AT89S52，本次仿真用 AT89C51 单片机作为主
2、控制器，来实现对 1616 LED 点阵汉字的分时切换显示。软件采用 C51，由 Keil uVision3 来编写。此次设计所需硬件有：AT89S52 单片机一个、3 线-8 线译码器 74HC138 芯片一片、数据传送器 74HC574 芯片四片、MATRIX-8X8-RED 芯片四片、按键五个以及晶振等。此次设计利用四片 MATRIX-8X8-RED 芯片构成 1616 LED 点阵，一片 3线-8 线译码器 74HC138 芯片同时作为四片 MATRIX-8X8-RED 芯片的行扫描，四片数据传送器 74HC574 芯片分别作为四片 MATRIX-8X8-RED 芯片的列扫描，来驱动四
3、片 MATRIX-8X8-RED 芯片分时切换显示 “河南理工学电气学院”。此次设计有五个按键，一个复位按键，四个功能键，分别为暂停、下一个、上一个和黑屏。目录1 概述 .21.1 LED 电子显示屏 .21.2 Proteus.21.3 AT89S52.22 系统总体方案及硬件设计 .22.1 系统总体方案及功能 .22.2 硬件设计 .23 软件设计 .23.1 设计方案 .23.2 程序流程图 .24 Proteus 软件仿真 .24.1 仿真步骤 .24.2 仿真结果 .25 课程设计体会 .2参考文献 .2附 1：源程序代码 .2附 2：系统原理图 .211 概述1.1 LED 电子
4、显示屏近年来，LED 显示屏由于具有亮度高，寿命长，功耗小，性能稳定，驱动简单以及可视距离远等优点，已经成为新一代的信息传播媒体工具。目前，LED显示屏应用十分广泛，如证券交易显示、金融信息显示、体育场馆显示比赛信息、广告，城市广场群显示、道路交通信息显示等领域。显示汉字信息时，一般需要多个 LED 点阵显示组合，最常见的组合方式有8x8，1616，3216 等。由于显示屏的显示信息有限，当显示信息较多时，一般需要进行分批显示或者滚动显示，显示方式有静态显示和动态显示两种。点阵式 LED 汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速
5、的循环显示，只要帧速率高于 24 帧 /秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。以 88 点阵模块为例，说明一下其使用方法及控制过程。图 1 中,水平线Y0、Y1Y7 叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行 8 个 LED 的阳极都接在本行的行线上。相邻两行线间绝缘。同样，竖直线 X0、X1X7 叫做列线，接内部每列 8 个 LED 的阴极，相邻两列线间绝缘。在这种形式的 LED 点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示），在某列线上施加低电平（用“0”表示）。则行线和列线的交叉点处的 LED就会有电流流过而发光。比如，Y7 为 1，X0 为 0,则右下角的 LED 点亮。再如
6、Y0 为 1，X0 到 X7 均为 0，则最上面一行 8 个 LED 全点亮。图表 1.1 LED 点阵原理图21.2 ProteusProtues 软 件 是 英 国 Labcenter electronics 公 司 出 版 的 EDA 工 具 软 件 。 它不 仅 具 有 其 它 EDA 工 具 软 件 的 仿 真 功 能 ， 还 能 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 。 它是 目 前 最 好 的 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 的 工 具 。 虽 然 目 前 国 内 推 广 刚 起 步 ， 但已 受 到 单 片 机 爱 好 者 、 从 事 单 片 机 教 学 的 教 师
7、、 致 力 于 单 片 机 开 发 应 用 的 科技 工 作 者 的 青 睐 。 Proteus 是 世 界 上 著 名 的 EDA 工 具 (仿 真 软 件 )， 从 原 理 图布 图 、 代 码 调 试 到 单 片 机 与 外 围 电 路 协 同 仿 真 ， 一 键 切 换 到 PCB 设 计 ， 真 正实 现 了 从 概 念 到 产 品 的 完 整 设 计 。 是 目 前 世 界 上 唯 一 将 电 路 仿 真 软 件 、 PCB设 计 软 件 和 虚 拟 模 型 仿 真 软 件 三 合 一 的 设 计 平 台 ， 其 处 理 器 模 型 支 持8051、 HC11、 PIC10/12/
8、16/18/24/30/DsPIC33、 AVR、 ARM、 8086 和MSP430 等 ， 2010 年 即 将 增 加 Cortex 和 DSP 系 列 处 理 器 ， 并 持 续 增 加 其 他系 列 处 理 器 模 型 。 在 编 译 方 面 ， 它 也 支 持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等 多 种 编 译 。Proteus 具有丰 富 的 器 件 库 ： 超 过 27000 种 元 器 件 ， 可 方 便 地 创 建 新 元 件 ；智 能 的 器 件 搜 索 ： 通 过 模 糊 搜 索 可 以 快 速 定 位 所 需 要 的 器 件 ； 智 能 化 的 连 线功 能 ：
9、自 动 连 线 功 能 使 连 接 导 线 简 单 快 捷 ， 大 大 缩 短 绘 图 时 间 ； 支 持 总 线 结构 ： 使 用 总 线 器 件 和 总 线 布 线 使 电 路 设 计 简 明 清 晰 ； 可 输 出 高 质 量 图 纸 ： 通过 个 性 化 设 置 ， 可 以 生 成 印 刷 质 量 的 BMP 图 纸 ， 可 以 方 便 地 供WORD、 POWERPOINT 等 多 种 文 档 使 用 。Protues 提 供 了 丰 富 的 仿 真 资 源 。 仿 真 元 器 件 资 源 ： 仿 真 数 字 和 模 拟 、 交流 和 直 流 等 数 千 种 元 器 件 ， 有 30
10、 多 个 元 件 库 。 仿 真 仪 表 资 源 ： 示 波 器 、 逻辑 分 析 仪 、 虚 拟 终 端 、 SPI 调 试 器 、 I2C 调 试 器 、 信 号 发 生 器 、 模 式 发 生 器 、交 直 流 电 压 表 、 交 直 流 电 流 表 。 理 论 上 同 一 种 仪 器 可 以 在 一 个 电 路 中 随 意 的调 用 。 除 了 现 实 存 在 的 仪 器 外 ， Protues 还 提 供 了 一 个 图 形 显 示 功 能 ， 可 以 将线 路 上 变 化 的 信 号 ， 以 图 形 的 方 式 实 时 地 显 示 出 来 ， 其 作 用 与 示 波 器 相 似 ，
11、但 功 能 更 多 。 这 些 虚 拟 仪 器 仪 表 具 有 理 想 的 参 数 指 标 ， 例 如 极 高 的 输 入 阻 抗 、极 低 的 输 出 阻 抗 。 这 些 都 尽 可 能 减 少 了 仪 器 对 测 量 结 果 的 影 响 。 Protues 还 提供 了 比 较 丰 富 的 测 试 信 号 用 于 电 路 的 测 试 。 这 些 测 试 信 号 包 括 模 拟 信 号 和 数字 信 号 。1.3 AT89S52AT89S52 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
