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1、 摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的8*8点阵字幕显示汉字的设计。详细描述了利用基于51系列单片机的点阵显示汉字系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现简单汉字的显示，它使用起来相当方便，具有精度高、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，在屏幕显示方面应用领域相当广泛，具有广泛的应用前景。 目录 1 课程设计的目的与作用-2 -2 方案选择及总体设计- 3 -2.1方案确定- 3 -
2、2.1.1功能要求- 3 -2.1.2方案确定- 3 -2.2器件选择- 3 -2.3 仿真及编程软件介绍- 4 -2.3.2 Keil开发环境介绍- 5 -3 控制系统设计- 6 -3.1 控制系统硬件设计- 6 -3.2 控制系统软件设计- 6 -3.2.1 软件设计思想- 7 -3.2.2 主程序流程图- 8 -3.2.3 子程序流程图（定时中断服务子程序）- 9 -4 软件编程及调试- 10 -4.1 汉字编码程序调试- 10 -4.2 延时子程序调试- 10 -4.3 主程序调试- 11 -5 Proteus仿真及其结果分析- 12 -5.1 仿真原理图- 12 -5.2 仿真结果分
3、析- 13 -6 设计总结- 17 -7 参考文献- 18 -8 附录- 19 - 1 课程设计的目的和作用 程设计是一个综合应用课程知识的教学环节，要求学生能够将课程知识系统的联系起来，根据教学任务，科学地选择相应理论知识，培养学生应用课程知识解决实际问题的能力，提高对课程内容的认识和理解，培养学生分析问题，解决问题的思维能力。 单片机课程设计要求学生进一步了解单片机的硬件结构。根据设计任务和单片机的功能，分析单片机的功能实现设计任务的方法，充分考虑单片机的各种功能实现设计任务的方法，最大限度的利用单片机，力求以最低的成本实现设计任务要求的功能。通过单片机课程设计学生能够更好的理解单片机的组
4、成，各个部分的功能和应用，学习单片机的应用方法，还可以提高学生的编程能力和动手能力，同时也增加了学生对本专业的兴趣，为今后专业课程的学习和走向工作岗位打下良好的基础。 2 方案选择及总体设计2.1方案确定 本章主要介绍了关于8*8点阵的设计思路以及方案确定，并且介绍了设计需要用到的相关软件，主要有Proteus仿真软件和Keil开发软件的使用及功能等。根据51系列单片机和点阵的具体原理和工作方法确定功能要求最终方案确定。2.1.1功能要求 1、采用STC-52单片机作为微处理器。 2、设计一个88点阵LED数码字符显示器。 3、在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。 4
5、、动态显示“09”几个字符。 2.1.2方案确定 采用AT89C51单片机作为微处理器，将共阳极二极管用共阴型接法连接成88点阵LED数码字符阵列，通过程序控制，采用动态显示，建立汉字库“元旦快乐”。2.2器件选择微处理器采用AT89C51系列单片机，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL
6、高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51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。主要特性有：与MCS-51 兼容；4K字节可编程FLASH存储器；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24MHz；三级程序存储器锁定；1288位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。2.
7、3 仿真及编程软件介绍 本次设计主要用到的软件有Proteus仿真软件及Keil进行简单介绍。 2.3.1 Proteus仿真软件简介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、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了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
8、，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：1原理布图2PCB自动或人工布线3SPICE电路仿真革命性的特点1互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。2.3.2 Kei
9、l开发环境介绍Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51开发
10、系统基本知识系统概述Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil 的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。Keil C51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。ABS文件由OH51转
11、换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。使用独立的Keil仿真器时，注意事项*仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。*仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 3 控制系统设计3.1 控制系统硬件设计 本设计行、列驱动电路，显示器电路，运用单片机的智能化，系统的将每个功能电路模块连接在一起，总体结构设计如图3.1所示。 图3.1 此次需要实现的功能是利用一个AT89C51，一个88LED点阵，动态显示“元旦快
12、乐”4个字，采用PC上位机驱动显示电路。3.2 控制系统软件设计 软件的设计包含主要程序流程图及其他子程序和中断程序的具体设计，以及编好程序后进行软件的编译调试。3.2.1 软件设计思想 主程序先进行设置中断，并启动，再进行键盘扫描载入“元旦快乐”四个字型，然后判断一组字型是否扫描完，按不同情况进行循环调用子程序。进入子程序后，首先设置相应的程序，反复调用显示子程序，并在显示过程中反复调用键盘扫描子程序进行延时，判断是否退出相应的方式显示子程序。设计过程中，能很好得提高按键响应速度。如图9所示为软件系统框图。 图3.2.1软件系统框图字符编码：88点阵可以看成是从上至下8个字节，每个字节8位，
13、因为该点阵为共阴型点阵，因此若该灯亮，则该位为“1”；该灯不亮，则该位为“0”。所以“元旦快乐”从上至下为： 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f/行选 0xe2,0xa4,0x24,0x24,0xff,0x00,0x7e,0x00/选行“元” 0xff,0x00,0x7e,0x42,0x7e,0x42,0x7e,0x00/“旦” 0x46,0x2a,0x12,0xfe,0x57,0x52,ox7e,0x12/“快” 0x10,0x18,0x92,0x54,0xfe,0x12,0x12,0x7e/“乐”3.2.2 主程序流程图程序首先设置并启动T0中断
14、，然后调用初始化程序，为后面程序要用到的数据调入，并清零一些用到的数据单元，然后载入“元旦快乐”四个字型，进行扫描。图3.2.2为主程序流程图。 开始 设置T0中断 初始化 扫描载入汉字延时时间是否扫描完成 是 否 下一个字形 图3.2.2 主程序流程图3.2.3 子程序流程图（定时中断服务子程序） 设置T0初值 根据T0值查表 A等于0吗？ A=A+1 延迟时间 送入P0 查表获得数据 否 是 图3.2.3 子程序流程图 4 软件编程及调试本设计是以Keil与Proteus.ISIS相结合方式来实现本LED点矩阵显示器的仿真实现过程。电路的核心是单片机AT89C51。单片机的P0口八个引脚通
15、过总线连接到LED矩阵显示器的段选码和位选码（a、b、c、d、e、f、g和1、2、3、4、5、6、7、8）的引脚上，来作为控制信号的来源。4.1 汉字编码程序调试 4.2 延时子程序调试4.3 主程序调试 5 Proteus仿真及其结果仿真5.1仿真原理图8*8点阵仿真电路由51单片机组成的最小系统为基础，通过驱动芯片74LS245等元器件一起构成该点阵显示汉字简单电路。其中，单片机的P0口八个引脚通过总线连接到LED矩阵显示器的段选码和位选码（a、b、c、d、e、f、g和1、2、3、4、5、6、7、8）的引脚上，来作为控制信号的来源。此时它的左面8个引脚是其行线，右边8个引脚是其列线。然后我
16、们将2个元器件对应的列线分别进行连接，使每一条行线引脚接一行8个LED，列线8个LED，并注意要将行线和列线引出一定长度的引脚，以便下面我们使用。连接好的8*8点阵如图5.1所示。 图5.1 8*8点阵仿真图5.2 仿真结果分析在仿真软件proteus中运行测试系统整体功能，一切正常。实现了汉字的循环显示，完整的显示出了“元旦快乐”四个汉字。各个汉字仿真结果如下。 图5.2.1 显示汉字“元” 图5.2.2 显示汉字“旦” 图5.2.3 显示汉字“快” 图5.2.4 显示汉字“乐” 6设计总结本次设计到现在有一个多星期，回顾这些天我感到学到了很多东西，在写这个心得的时候，我想就这些天的收获，说
17、一说自己内心的想法。本设计是一个8x8的点阵LED数码显示器，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、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。 总结本文的研究工作，主要做了下面几点工作： 一、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显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，明确了研究目标。并且通过对单片机资料的查阅和应用，更进一步增加了对单片机知识的理解和运用能力。并证实了自己的思路：“查资料思考总结运用
18、找出差错，再查资料和向别人询问再次运用”的正确性。二，本文设计的LED显示屏能够实现在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。三，本文列出了系统具体的硬件设计方案,硬件结构电路图，软件流程图和具体汇编语言程序设计与调试等方面。四，在这次课程设计的过程中学会了 PROTEUS 的基本使用，感到PROTEUS对电子专业的同学来说是一个很有用的软件。在运用PROTEUS时可以运用一些快捷的标号，总线的方法画图，这样既能使电路图清晰，简单，更能大大提高画图速度五，通过这次课程设计，重新复习并进一步增强了动手的能力，学以致用，把只是运用到实际生活中才
19、是根本目的。六，存在问题：没有考虑仿真软件是一个理想的仿真环境，而实际连接的电路板会由于譬如连接不当，相邻器件间的干扰等等的问题导致在仿真软件中能良好运行的程序，出现显示问题，经过排查和合理的器件摆放焊接，问题解决。总体来说这次的科研实践很成功，达到了预想的目的：学到了知识，提高了能力，完成了任务。有点缺憾是时间有限，不能进一步深入和扩散学习和研究。希望有时间可以对程序和电路图作更进一步的改进，譬如实现点阵的上下移动，对角线移动，多色显示等。 7 参考文献1 张靖武,周灵彬 单片机系统的PROTEUS设计与仿真北京 电子工业出版社2 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉 8051单片机实践与应用北京 清华大学出版社3 李群芳，肖看 单片机原理、接口及应用北京 清华大学出版社4 张毅刚，彭喜元等 新编MCS-51单片机应用设计 黑龙江 哈尔滨工业大学出版社 5 张义和，陈敌北编著 例说8051北京 人民邮电出版社 附录 元件清单元件名称规格数量备注ST89C52单片机一块附底座晶振12MHZ一块74LS245芯片一支88点阵共阳LED显示器共阳一块极性电容10uf一个瓷片电容22pf两个电阻220两个电阻10k十个