单片机LED点阵课程设计

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1、课程设计任务书题目单片机原理及应用课程设计学院信息科学与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级电气131学生姓名刘海宁学号1308121526 月29 日至7_月5_日 共1_ 周指导教师（签字）院长（主任）（签字）2015年07月05日一、课程设计内容及要求综合运用单片机（STC15F2K60S）模拟/数字电子技术、传感器、 Protel等相关知识，自拟题目，完成本次课程设计。全部题目要求经过 老师的审定，并以实物形式调试完成，参加最终的课程设计作品答辩。12 人一组，鼓励单人单组。二、设计原始资料单片微机原理与接口技术丁向荣2014年12月单片机开发实验板、开发模块单片机综合实验台（箱）、

2、单片机实验指导书PC三、设计完成后提交的文件和图表1. 计算说明书部分1）方案论证报告打印版或手写版2）程序流程图3）具体程序代码2. 图纸部分绘制所设计系统的具体电路原理图3. 其他资料提交所设计作品演示的视频文件以及相关作品的照片四、进程安排教学内容学时地点资料查阅与学习讨论 1天现代电子技术实验室分散设计3天现代电子技术实验室编写报告1天现代电子技术实验室成果验收1天现代电子技术实验室五、主要参考资料电子设计自动化技术基础马建国、孟宪元编清华大学出版 2004年4月实用电子系统设计基础姜威2008年1月单片机系统的PROTEUS计与仿真张靖武 2007 年4月指导老师成绩答辩小组成绩总成

3、绩说明：本任务书一式二份，院 （部、系）、教务处各一份。目录一、系统功能设计要求。 。 1A.二、设计方案。2三、LED点阵的显示原理。3四、单片机结构。 4五、源程序、程序设计及流程图。 。 5一、 设计要求设计一个16*16LED点阵位置显示屏，要求可以在显示屏上可以点亮足够的led灯, 组成文字和图形，并形成跑马灯、移入移出等显示特色。要求文字显示清晰，图形显 示清晰，并且稳定。二、 设计方案 从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制组成这些图形或文字的各个点所 在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各 个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16X

4、 16的点阵共有256个发光二极管， 显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按 8 位的锁存器来计 算， 16X16 的点阵需要 256/8=32 个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是 16X 16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多， 这样在锁存器上花的成本将是一个 很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种 称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮， 这样扫描驱动电路就可以实现多行 （比如 16行）的同名列共用一套驱动器。具体就 16X 16的点阵来说，把所有同 1 行 的发光管的阳极连在一起，把所有同 1 列

5、的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法） ， 先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1 行使其燃亮一定时间，然 后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第 2行使其燃亮相同的时间，然后熄 灭；以此类推，第 16行之后，又重新燃亮第 1 行，反复轮回。当这样轮回的速度足 够快（每秒 24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形 了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动 器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按 8 位一个字节的形式顺序排放。显示 时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去， 这就存在一个显示数据传输 的

6、问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采 用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很 多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列 驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位 一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才 能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和 列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描 周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，

7、以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方 法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列 数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有 的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时, 串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。单片机电源行 驱 动LED示点阵器LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路 就可以实现多行的同名列共

8、用一套列驱动器。以16X16点阵为例，把所有同一行的发光管的阴极连在一起，把所有同一列的发光管的阳极连在一起（共阴的接法），先送出对应第1列发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1列使其燃亮一定的时间，然 后熄灭；再送出第2列的数据并锁存，然后选通第2列使其燃亮相同的时间，然后熄 灭；.第16列之后，又重新燃亮第1列，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每 秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能 驱动较多的LED控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。显示数据可通过单片机的P0,P2 口接驱动电路传输到点阵行引脚。点阵的移动以下以16X 16点阵为例介绍点阵的移

9、动。要显示一个字符，该字符的点阵数据可 以列向（纵向）16点组字，又可以行向（横向）16点组字。无论哪一种组字方法， 都既可以显示字符的水平方向的移动，又可以显示竖直方向的移动。本设计主要采用 汉字的左移，所以以下只作左移显示的解释列扫描方式左移动：列向组字显示字符水平方向的移动（左滚动）延长数组法。将原来字符点阵数组的 16个数据重复一遍延长，点阵数组的数据个 数为32个。每扫描一帧取8个数据显示，下一帧取数要在数组中后移一个数取数。 循环一遍扫16帧。可以假想有两块16X 16的点阵模块（共32帧）水平平行排列， 用一个恰好能罩住16列点阵的中空方框去罩这个点阵， 第1 （第1帧）罩住最左

10、边数 起第一列开始的16列，就扫描显示这16列；第2次（第2帧）使方框右移一列，罩 住做左边数起第2列开始的16列，就扫描显示这16列；这样每扫描完一帧使方框右移一列，最后第16次（第16帧）时，罩住左边数起的第16列开始的16列, 就扫描显示这16列。如此完成16帧画面的扫描显示，也就完成了整个一次移动循环 扫描、之后反复循环，即可呈现显示字符沿水平向左移动的图像因为是列向组字（列扫描方式，点阵数据为行码，上边为低位下面为高位），希望显示移动的一个字符，第1次扫描从行码的点阵数组中取第 116个数据，送行码输出 口，对应于这8个数据，同时用列码输出口输出列码，分别控制第116列。扫描完前16

11、个数据之后，第2次扫描从点阵数组中取第318个数据（第18个数据与第1 个数据同），送行码输出口，对应于这16个数据，同时用列码输出口输出列码，仍分 别控制扫第116列。第3次扫描从点阵数组中取第520个数据（第20个数据码与 第2个数据码相同）扫描;如此实现字符向左移动。以上完成一个图形移动的方法，也可以看成是移动16个不同的字形。如图2.13所示, 首先扫描第一个字型，同样是2 16行，16次扫描，16次显示；完成一个字型的扫描以 后，再扫描第二个字型；完成第二个字型的扫描之后，再扫描第三个字型依此类推，即可产生该文字的左移的感觉。51单片机的概述File: F:tempMy Design

12、.ddbDrawn By :单片机也被称作“单片机微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式彳控制器”，国际上采 用“MCU （Micro ControllerUnit）称呼单片机。如果将8位单片机的推出作为起点（1976年），那么单片机的发展的历史大致可以分为4个阶段。第一阶段是单片机探索阶段，主要探索如何把计算机的主要部件集成在单芯上；第二阶段是单片机完善 阶段，完善了 8位单片机的并行总线结构、外围功能单元由CPU集中管理模式、体现控制特性的位地址空间和位操作方式、指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突 出控制功能的指令；第三阶段是向微控制器发展的阶段，说的是在51系列的基本结构的基础上，加

13、强了外围电路的功能，突出了单片机的控制功能，将一些用测控对象 的模数转换器、数模转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入芯片中，体现单片 机的微控制器特征；第四阶段是单片机的全面发展阶段，很多大半导体和电气厂商都 开始加入单片机的研制和生产，单片机世界出现了百花齐放，欣欣向荣的景象。随着 单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机，以及小型谦价的专用型单片机。目前，单片机正朝 着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMO化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装等方面发展。单片机的组成单片机通过

14、内部总线把计算机的各主要部件连为一体，其内部总线包括地址总 线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是为进行数据交换时提供地址，CPU 通过将地址输出到存储器或I/O接口；数据总线用于在CPU与存储器或I/O接口之间 或存储器与外设之间交换数据；控制总路线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答线等。四、源程序、程序设计及流程图图7.4显示驱动程序流程图显示驱动程序(显示屏扫描函数)流程图。1r系统初始化1W卷帘出”显示效果T“上滚屏”显示效果r“左跑马”显示效果T“卷帘入”显示效果图7.5系统主程序流程图以下是16X 16点阵LED电子显示屏的源程序， 分别采用C及汇编编写，C程序在Keil uVision2V2.30 (C51.exe V7.0 )环境下调试通过。/*16X 16点阵LED显示屏程序MCU AT89C51 XAL 24MHz*/#include #define BLKN 2/列锁存器数sbit G = Ox97;/P1.7为显示允许控制信号端口sbit RCLK = Ox96; /P1.6为输出锁存器时钟信号端sbit SCLR = 0x95; /P1.5为移位寄存器清O端void delay(unsigned int); /延时函数unsigned char data dispram32; /显示缓存/ 主函数 void main(void)