AT89C52控制的8×8点阵LED字符显示器的设计(1)

目录第1章：引言 (2)第2章：方案论证 (3)2.1：方案选择 (3)2.2：单片机最小系统设计 (3)2.3：按键及接口设计 (5)2.4：显示及接口设计 (5)2.5：驱动电路的设计 (7)2.6：电源电路的设计 (7)第3章：8×8点阵显示器控制系统的硬件设计 (8)3.1：硬件系统的总体设计 (8)3.2：单片机AT89C52的分析 (8)3.3：具体电路及功能分析 (11)3.4：8×8点阵显示电路原理图 (11)第4章：8×8点阵控制系统的软件设计 (12)4.1：软件总体设计及功能的描述 (12)4.2：单片机系统资源分配 (12)4.3：软件主程序和显示程序流程图 (13)第5章：样品的制作与调试 (14)5.1：原材料的选择与采购 (14)5.2：印刷电路板的设计与制作 (14)5.3：单片机的测试 (15)5.4：硬件及软件的调试 (15)5.5：整机的测试与调试 (15)第6章：使用说明书 (16)第7章：后记 (16)参考文献 (17)附录1：源程序 (18)AT89C52控制的8×8点阵LED字符显示器的设计摘要：本系统设计思路是：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。

关键词：LED点阵；嵌入式系统；单片机；显存；Abstract：This design intent to take 8052 single chip to control entire system generally. The display word-module data is input by single chip to display memory. The lightening process is accomplished by other circuit ( programme and drive) automatically. Dynamic display process engross a little of the time . The lighting is able to be adjusted by changing the resistance . The lighting ways: single , rolling from down , rolling from right.Key words：LED lattice；embedded system；single chip；disply memory第1章引言当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。

因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。

目前，点阵式显示器件具体包括LED显示模块和LCD显示模块等。

现在发展的LCD比较先进，LCD的优点较为明显，他体积小，容易控制，功能强，价格适宜，能够适应显示器的发展方向，因而在通信、家电、大屏幕投影等领域得到了越来越广泛的应用；随着社会经济的迅猛发展，工业生产逐渐实现了自动化，其中，设备的工作状态和生产过程状态的显示与监控起到了非常重要的作用，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，他可以显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，显示亮度较高，并且对环境条件要求比较低。

LED显示又可以分为单色显示和双色显示，可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，并用单片机控制实现各种文字或图形的变化，达到宣传和提示的目的。

据不完全统计，1991年，全国LED显示屏的产值还不到亿元人民币，而在1993年，仅蓝通公司一家企业的显示屏产值即达1亿多人民币。

第2章：方案论证2.1 方案选择2.1.1 需要实现的功能显示预先想要显示的内容，在本设计中要求显示“毕业设计”四个文字，显示方式分三种：①逐字显示，②向上滚动显示，③向左滚动显示。

2.1.2 设计思路根据需要实现的功能，初步确定设计方案如下：●通过单片机编程依次显示汉字“毕业设计”。

●P0口作为I∕O口，作为字符数据输出口。

●P2口作为I∕O口，作为字符显示扫描输出口。

●P1.0、P1.1和P1.2口分别接K1、K2和K3，作为控制信号的输入。

●通过改变电阻的大小来改变显示字符的亮度。

2.1.3 单片机AT89C52的选择本方案最大的特点在于核心控制芯片的选择，采用AT89C52单片机，利用AT89C52的掉电工作方式，构成高可靠、低功耗系统方法。

AT89C52的采用有很多方面的优势。

应用AT89C52作为控制核心的设计大多在性能上要求很高。

原因在于，在一些应用场合，单片机并不是每时每刻都在工作，而是多数时间处于守候状态。

为使单片机系统工作更省电、更可靠，我们可以使单片机在不工作时处于掉电工作方式，其工作状态被冻结，如AT89C52处于掉电工作方式时耗电仅十几微安。

此外，A T89C52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。

在闲置模式下，CPU停止工作。

但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。

在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

2.2 单片机最小系统设计2.2.1 各部分具体电路1 单片机的时钟电路AT89C52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。

单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。

AT89C52的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。

由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。

内部时钟方式：利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。

最常用的是在 XTAL1和XTAL2之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图2-1电路所示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其中晶振可选用振荡频率为6MHz的石英晶体，电容器一般选择30PF左右。

图2-1使用片内振荡电路的时钟电路2 单片机的复位电路本设计中AT89C52是采用上电自动复位和按键复位两种方式。

最简单的复位电路如图2-2所示。

上电瞬间，RC电路充电，RST引线端出现正脉冲，只要RST 端保持10ms以上的高电平，就能使单片机有效地复位。

其中R1和R2分别选择200Ω和1KΩ的电阻，电容器一般选择22μF。

图2-2 AT89C52的复位电路3 AT89C52的最小应用系统AT89C52是片内有程序存储器的单片机，要构成最小应用系统时只要将单片机接上外部的晶体或时钟电路和复位电路即可，如图2-3所示。

这样构成的最小系统简单可靠，其特点是没有外部扩展，有可供用户使用的大量的I∕O线。

图2-3 AT89C52单片机构成的最小系统2.3 按键及接口设计2.3.1 独立式按键接口设计本设计按键较少，采用独立式按键简单而方便。

独立式按键就是各键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其它输入线上的工作状态。

因此，通过检测输入线的电平状态很容易判断哪个按键被按下了。

设计采用的是中断方式的独立式按键工作电路，按键直接与AT89C52的I/O 口线相接，通过读I/O口，判定各I/O口线的电平状态，即可识别出按下的键。

独立式按键电路中，一般采用上拉电阻，这是为了保证在按键断开时，各I/O口线有确定的高电平。

而AT89C52芯片内已有上拉电阻，则外部的上拉电阻可以省去。

2.4 显示器及接口设计2.4.1 8×8点阵LED显示器的组成原理及控制方式本次设计中采用8×8点阵LED显示器，简称LED点阵板或LED矩阵板。

它是以发光二极管为像素，按照行与列的顺序排列起来，用集成工艺制成的显示器件。

有单色和双色之分，这种显示器有共阳极接法和共阴极接法两种，设计中用到的是共阳极的显示器。

共阳极接法的原理图如图2-4所示，图中画出了8×8点阵的二极管。

每一行发光二极管的阳极接在一起，有一个引出端r，每一列发光二极管的阴极接在一起，有一个引出端c。

当给发光二极管阳极引出端r1加高电平，阴极引出端c1加低电平时，左上角的二极管被点亮因此，对于行和列的电平进行扫描控制时，可以达到显示不同汉字的目的。

例如“毕业设计”的显示可以按照从左到右，先下后上的顺序写出编码。

然后写入单片机的数据存储单元中。

“毕业设计”4个字的编码表如下：TAB: DB 0BBH,99H,88H,0F7H,80H,0F7H,0F7H,0F7H 毕DB 0DBH,0DBH,5AH,99H,0DBH,0DBH,0DBH,00H 业DB 0B1H,0B5H,04H,0BFH,0B1H,0B5H,9BH,0A4H 设DB 0BBH,0BBH,1BH,0A0H,0BBH,0BBH,9BH,0BBH 计DB 00H,00H,00H,00H图2-4 8×8点阵LED显示器组成原理图图2-5 8×8点阵LED引脚的排列图2.4.2 8×8点阵LED显示器与单片机的接口8×8点阵LED的引脚图如图2-5所示，当采用单片机进行控制时，连接点阵显示器的共阳极r端需经驱动三极管9012与单片机的P2口相连，而共阴极c端需经限流电阻与单片机的P0口相连。

在编程控制时，将8×8点阵LED显示分成行和列两部分，字符数据从P0口输出，扫描控制字从P2口输出，每一列由一个字节的数据组成，数据可一次送入，然后扫描一行，显示一个字需要扫描8次。

2.5 驱动电路的设计显示器驱动是一个非常重要的问题，如果驱动能力差，显示器亮度就低；而驱动器长期在超负荷下运行则很容易损坏。

如果是静态显示，则LED驱动器的选择较为简单，只要驱动器的驱动能力与显示器工作电流相匹配即可。

而且只须考虑段的驱动，因为，共阳极接+5V，而共阴极接地，所以位的驱动无须考虑。

动态显示则不然，由于一位数据的显示是由段和位选信号共同配合完成的，因此，必须同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力。

理论分析表明，同样的驱动器，当其驱动静态显示器时，其亮度为驱动动态显示器的n倍，n近似为显示位数。