基于单片机的数字线设计

基于单片机的数字线设计

摘要

随着现代电子技术的迅速发展，各种各样的LED显示屏、广告牌样式层出不穷，它们已被广泛地应用于商业市场的各个领域，如显示器、户外大屏幕、招牌广告、电子公告栏等等，LED显示屏因其亮度高、方便维护和应用灵活等优点，给我们的生活带来很大便利，同时它也具有很大的开发价值。本次设计任务是使LED点阵实现数字字符显示，以AT89C51单片机为控制器，8×8LED点阵为显示器件构成的数字显示系统。本设计所介绍的8×8LED点阵显示器可以实现0到9的数字显示。此显示系统也可用于不同的场合显示信息。

关键词：8×8 LED点阵AT89C51显示器

Abstract

As a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED . The electronic screen can show all kinds of written or monochrome images, one full screen display Chinese characters,sixteen pieces of 8 x 8 dot-matrix LED display modules to form the 16x16 dot matrix display mode. This paper describes the hardware design of the LED dot matrix display, and the principle function of the various parts of the circuit, the corresponding software program design and the use of some such.

Key word: 8 x 8 dot-matrix LED AT89C51 Display

1 引言

本次课程设计的题目为8X8数字线显示，设计的要求为使用单片机控制8X8的点阵显示0到9的数字，不仅要显示清晰，并且当程序运行时，数字从0到9一直循环显示。本次设计采用单片机AT89C51驱动8×8点阵LED显示屏，轮流显示0到9的数字，显示方式采用点阵转换循环显示。

2设计方案及原理

基于设计要求，采用单片机读取键盘的数据，通过程序直接控制点阵的方式。

图1 原理方框图

单片机利用外部晶振作为时钟信号输入，RST端口接入上电复位信号使它加电后自动进行复位操作。将要显示的字符码表编入单片机的程序中，由单片机控制时序输出相应的扫描数据和字符数据。行码数据由单片机P0口输出，经一个双向总线收发器控制传输方向后进入LED点阵，点亮相应的发光二极管。列码扫描信号由P3口输出后，直接输入LED点阵控制8列的扫描，每列选通时间为1ms，看上去就像8列同时显示的效果一样。加上行中相应的LED灯被点亮，就能看到显示的字符了。

3 硬件设计

3.1 AT89C51单片机

AT89C51是一种低电压、高性能CMOS 8位微处理器，它自带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000 AT89C系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。硬件设计原理图如附录一所示。

3.2 74LS245芯片

74LS245能用来驱LED或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。片选端CE非是低电平有效，数据传输控制口AB/BA非=“0”时，信号由 B 向 A 传输；反之当该口为高电平“1”输入时，信号由 A 向B传输；当CE非端口为高电平时，A、B均为高阻态，关断数据传输。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245作总线驱动器。其连接形式如图2所示。

图2 74LS245连接电路

3.3 8×8LED点阵

8×8LED点阵可作为信息输出器件。它是由发光二极管阵列按8排8列的方式排列起来，由x和y引脚输入的电信号对其进行选通，使不同位置的二极管被点亮，相应地显示出文字或图案等信息来。

3.4晶振电路

单片机利用外部晶振作为时钟信号输入，RST端口接入上电复位信号使它加电后自动进行复位操作。晶振电路连接图如图3所示。

图3 晶振电路

3.5复位电路

RST端口接入上电复位信号使它加电后自动进行复位操作。

4软件设计

单片机在上电后能自动执行一次复位操作，同时开始接收外部晶振的信号输入。从程序中的列扫描序列中读取列码的地址，并从码字表中反复读取行码的地址，由I/O口输出信号对LED点阵进行选通点亮，然后判断拉幕次数，显示出相应的字符来。显示一幕后拉幕次数加1，再送新的幕次和行码地址。程序流程图见附录二。

5 系统仿真及实际调试

在计算机上运行Proteus软件，将电路原理图中的元件找出并相应地连接好线；在Keil汇编软件中输入设计的程序，编译通过后生成十六进制文件，并再

图4 调试结果

把该文件装载到虚拟的AT89C51单片机内。因为单片机的RST引脚经电容接到了Vcc电源上，同时并联接地，所以系统可以上电后自动执行一次复位操作。仿真开始。此时可能会看到LED点阵中有字显示的地方（前景）灯是灭的，无字显示的地方（背景）灯是亮的，这种状态叫做“阴文”显示状态。产生这种显示的原因是因为点阵的列码扫描信号线A～H与单片机的P3.0～P3.7口相应的顺序接反了，把对应的接线顺序倒过来，即可看到正确的“阳文”方式显示出的数字。主程序代码如附录三所示，调试结果如图4所示。

6 总结

通过这次课程设计，我重新复习了一次单片机的知识。虽然本设计只用了一块8x8LED点阵，电路简单，但是已经包含了LED显示屏的基本电路原理和基本程序，在设计的过程中应该使显示图形和文字稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。

在此次设计中通过查阅大量的相关资料，详细了解了LED的发光原理和LED显示屏的原理，了解了LED的现状，清楚地了解了LED显示屏与其他显示屏相比较有哪些优点，明确了研究目标。

经过本次课程设计重新复习并进一步学习了Keil，熟练掌握了Proteus软件的使用。进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力，但是也发现了自己的一些不足之处：对知识的积累还不够，有些问题自己不能独立解决，对实验操作还要进一步熟练，只有这样才能让自己在不断的学习中提高自己。

参考文献

[1] 王思明.单片机原理及应用系统设计[M].北京:科学出版社,2012.

[2] 封志存.模拟电子技术[M].兰州:兰州大学出版社,2003.

[3] 李积英.数字电子技术[M].北京:中国电力出版社,2011.

[4] 李群芳.单片微型计算机与接口技术[M].北京:电子工业出版,2008.