1、課程名稱：單片機(jī)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目： 單片機(jī)LED點(diǎn)陣顯示電子鐘 院 系： 電氣工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 年 級(jí)： 2010 級(jí) 姓 名： 指導(dǎo)教師： 趙琳 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 2013年 月 日 1緒論 1.1 LED點(diǎn)陣顯示電子鐘的背景及意義在日常生活中，大家見到的都是數(shù)碼管制作的電子鐘，LED點(diǎn)陣時(shí)鐘則不多見。用單片機(jī)控制的LED點(diǎn)陣顯示電子鐘具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低廉、價(jià)格便宜和顯示靈活等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用前景廣闊。之所以使用LED點(diǎn)陣電子屏顯示，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的1。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來就是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用中的顯

2、示屏由于成本和可靠性的因素常采用一種動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)室內(nèi)用16塊8×8點(diǎn)陣時(shí)鐘顯示屏，數(shù)字采用靜止顯示方式。電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘走時(shí)更準(zhǔn)確、性能更穩(wěn)定。由于用LED點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，在夜晚或黑暗的場合里也可以使用，具有一定的實(shí)用性。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合都可以看到LED點(diǎn)陣顯示電子鐘。在城市的主要營業(yè)場所、車站、碼頭等公共場所使用LED數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時(shí)尚2。 1.2

3、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求任務(wù)：利用AT89C52單片機(jī)結(jié)合LED點(diǎn)陣顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)電子鐘。電子時(shí)鐘將在16塊8×8點(diǎn)陣顯示屏上分別顯示(小時(shí)十位)、(小時(shí)個(gè)位)、(：)、(分十位)、(分個(gè)位)（：）（秒十位）、（秒個(gè)位）。設(shè)計(jì)一種基于AT89C52單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示時(shí)鐘，基本設(shè)計(jì)要求如下：(1) 電子鐘的基本功能，也就是計(jì)時(shí)的功能，要保證電子鐘的正常工作，正常計(jì)時(shí)。(2) 時(shí)鐘的顯示由LED點(diǎn)陣構(gòu)成，格式為XX:XX:XX(時(shí):分:秒)，點(diǎn)陣為8×8點(diǎn)陣顯示屏。(3) 能正確顯示時(shí)間，上電顯示為當(dāng)前時(shí)間 。 2 總體方案設(shè)計(jì)及論證在本章節(jié)中將對(duì)總體的方案進(jìn)行闡述，同時(shí)將對(duì)可能用

4、到的元器件進(jìn)行詳細(xì)介紹，以便接下來的設(shè)計(jì)工作能順利，有效的進(jìn)行打下結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。 2.1 系統(tǒng)方案因?yàn)槭菓?yīng)用AT89C52單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制，所以系統(tǒng)總的方案集中在兩個(gè)部分，一個(gè)是硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一個(gè)是控制的總體思想。在本小節(jié)中將對(duì)這兩部分內(nèi)容進(jìn)行簡單的敘述。 2.1.1 硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)項(xiàng)目的功能和要求，可采用AT89C52單片機(jī)作為核心控制器。LED點(diǎn)陣電子鐘系統(tǒng)組成包括：晶振電路模塊、顯示電路模塊、顯示行驅(qū)動(dòng)電路模塊、 電源模塊。 2.1.2 控制思想LED點(diǎn)陣電子鐘程序主要功能是屏幕顯示時(shí)間穩(wěn)定，精確。所以按照分塊設(shè)計(jì)的方法可以把程序分為主程序、顯示程序、計(jì)時(shí)程序。主程序主要是用來初始化系統(tǒng)和

5、控制各個(gè)子程序之間執(zhí)行的順序。顯示程序用來完成數(shù)字在LED點(diǎn)陣上的顯示，時(shí)鐘的顯示是使用16塊8×8點(diǎn)陣顯示屏。計(jì)時(shí)程序用來完成計(jì)時(shí)，數(shù)時(shí)功能。 2.2 設(shè)計(jì)方案論證 由時(shí)鐘電路經(jīng)轉(zhuǎn)換子程序轉(zhuǎn)換成適應(yīng)LED點(diǎn)陣顯示屏顯示的數(shù)據(jù)，并通過單片機(jī)的輸出功能輸入到LED點(diǎn)陣顯示屏，再通過顯示掃描程序，顯示出時(shí)鐘的走時(shí)時(shí)間。用計(jì)時(shí)程序來完成計(jì)時(shí)，數(shù)時(shí)功能，再通過單片機(jī)綜合控制將數(shù)字顯示出來。由此可見，通過AT89C52單片機(jī)的控制功能，完全可以實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示電子鐘。2.3 主要元器件選擇主要用到的硬件有：AT89C52單片機(jī)，8×8點(diǎn)陣屏，74HC245總線收發(fā)器，DS1302實(shí)

6、時(shí)時(shí)鐘電路 ， 74HC154譯碼器，12MHz晶振。2.3.1 8×8點(diǎn)陣顯示屏圖2.2為8×8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖，其等效電路如圖2.3所示，只要其對(duì)應(yīng)的DC、DR軸順向偏壓，即可使LED發(fā)亮。例如如果想使圖2.3左上角LED點(diǎn)亮，則DC8=1，DR1=0即可。應(yīng)用時(shí)限流電阻可以放在DC軸或DR軸。8×8點(diǎn)陣LED外觀及引腳如圖2.24。DC3 DC6 DR4 DC8 DR6 DR7 DC7 DC5DC1 DR5 DR3 DC4 DR8 DC2 DR2 DR18×8點(diǎn)陣焊接面引腳 圖2.2圖2.3為8×8點(diǎn)陣LED等效電路，由此可以看出點(diǎn)

7、陣是用64個(gè)LED組成的。點(diǎn)陣LED掃描法介紹：從圖2.3中可以看出，8×8點(diǎn)陣共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮。頻率必須大于128赫茲，周期小于7.8毫秒即可符合視覺暫留要求。此外一次驅(qū)動(dòng)一列或一行(8盞LED)時(shí)需外加驅(qū)動(dòng)電路提高電流，否則LED亮度會(huì)不足。 圖2.32.3.2 74HC245總線收發(fā)器 總線收發(fā)器（bus transceiver），典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。由于單片機(jī)或CPU的數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器

8、。 第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1”高電平時(shí)信號(hào)由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時(shí)信號(hào)由“B”端輸入“A”端輸出。第29腳“A”信號(hào)輸入輸出端，A0=B0、A7=B7，A0與B0是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”O(jiān)E=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。第1118腳“B”信號(hào)輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。第19腳OE，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通，只有為“0”時(shí)A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。第10腳GND，電源地。第20腳VCC，電源正極。2.3.3 DS1302實(shí)時(shí)

9、時(shí)鐘電路 DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1

10、302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。 下圖為DS1302的引腳功能 ： 小時(shí)寄存器D7位為12小時(shí)/24小時(shí)制的選擇位，當(dāng)為1時(shí)選12小時(shí)制，當(dāng)為0時(shí)選24小時(shí)制。當(dāng)為1時(shí)鐘暫停，為0時(shí)鐘開啟。寫保護(hù)寄存器的WP為寫保護(hù)位，當(dāng)WP=1，寫保護(hù)，當(dāng)WP=0未寫保護(hù)，當(dāng)對(duì)日歷、時(shí)鐘寄存器或片內(nèi)RAM進(jìn)行寫時(shí)WP應(yīng)清零，當(dāng)對(duì)日歷、時(shí)鐘寄存器或片內(nèi)RAM進(jìn)行讀

11、時(shí)WP一般置1. 2.3.4 74HC154譯碼器74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC154譯碼器可接受4位高有效二進(jìn)制地址輸入，并提供16個(gè)互斥的低有效輸出。74HC154的兩個(gè)輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號(hào)”，也可用于譯碼器擴(kuò)展。該使能門電路包含兩個(gè)“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個(gè)使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74HC154可充當(dāng)一個(gè)1-16的多路分配器。當(dāng)其余的使能輸入端置低時(shí)，地址輸出將會(huì)跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。引腳說明1-11 13-17 ：輸出端。（outputs (acti

12、ve LOW)）12：Gnd電源地 （ground (0 V)）18-19：使能輸入端、低電平有效 (enable inputs (active LOW)20-23:地址輸入端 (address inputs)24：VCC電源正 (positive supply voltage)2.3.5 AT89C52單片機(jī)微處理器采用AT89C52系列單片機(jī)，AT89C52單片機(jī)是這幾年在我國非常流行的單片機(jī)，是一種帶8K字節(jié)閃存器的高性能單片機(jī)，可擦除存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次，具有低功耗，高性能的特點(diǎn)，并且可與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MSC-51指令集和輸出管腳相兼容，對(duì)于本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能，完全可勝任73 硬件

13、電路設(shè)計(jì) 元器件表 元件名稱 型號(hào) 個(gè)數(shù) 用途 單片機(jī) AT89C52 1 控制核心LED點(diǎn)陣 8×8 16 顯示電路總線收發(fā)器 74HC245 4 信號(hào)功率放大實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302 1 記時(shí)集成塊 74HC154 4 行掃描 排阻 10K*8 1 上拉電阻 4 軟件部分設(shè)計(jì)#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define set_out(X) X = 1#define clr_out(X) X = 0sbit e0=P30;sbit e1=P31;sbit e2

14、=P32;sbit e3=P33;sbit ds1302_RST=P35;sbit ds1302_IO=P37; /定義DS1302引腳sbit ds1302_SCLK=P36;sbit ACC0=ACC0;sbit ACC7=ACC7;char done,count,temp,flag,up_flag,down_flag,count;idata uint m,z,l,d;idata uint c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7;uchar read_Byte();uchar read_data_ds1302(uchar taddr);void write_Byte(uchar t

15、data);void write_data_ds1302(uchar taddr,uchar tdata);void set_ds1302(uchar *P1302);void get_ds1302() ;void init_ds1302();uchar initial_time=0x30,0x57,0x17,0x18,0x05,0x01,0x11 / 秒 分 時(shí) 日 月 周 年uchar data now_time7;/*字模0-9*/uchar code led1116= /*0 CHAR_30 */0x00,0x00,0xE0,0x0F,0xF0,0x1F,0x18,0x30,0x08,

16、0x20,0x18,0x30,0xF0,0x1F,0xE0,0x0F,/*1 CHAR_31 */0x00,0x00,0x10,0x20,0x10,0x20,0xF8,0x3F,0xF8,0x3F,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,/*2 CHAR_32 */0x00,0x00,0x70,0x30,0x78,0x38,0x08,0x2C,0x08,0x26,0x88,0x23,0xF8,0x31,0x70,0x30,/*3 CHAR_33 */0x00,0x00,0x30,0x18,0x38,0x38,0x88,0x20,0x88,0x20,0xC8,0x31,0x7

17、8,0x1F,0x30,0x0E,/*4 CHAR_34 */0x00,0x00,0x00,0x07,0xC0,0x07,0xE0,0x24,0x30,0x24,0xF8,0x3F,0xF8,0x3F,0x00,0x24,/*5 CHAR_35 */0x00,0x00,0xF8,0x19,0xF8,0x39,0x88,0x21,0x88,0x20,0x88,0x31,0x08,0x1F,0x08,0x0E,/*6 CHAR_36 */0x00,0x00,0xE0,0x0F,0xF0,0x1F,0x98,0x31,0x88,0x20,0x98,0x31,0x18,0x1F,0x00,0x0E,/

18、*7 CHAR_37 */0x00,0x00,0x38,0x00,0x38,0x00,0x08,0x3F,0xC8,0x3F,0xF8,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,/*8 CHAR_38 */0x00,0x00,0x70,0x1C,0xF8,0x3E,0x88,0x23,0x08,0x21,0x88,0x23,0xF8,0x3E,0x70,0x1C,/*9 CHAR_39 */0x00,0x00,0xE0,0x00,0xF0,0x31,0x18,0x33,0x08,0x22,0x18,0x33,0xF0,0x1F,0xE0,0x0F,/*: CHAR_3A */0x00,

19、0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x30,0xC0,0x30,0xC0,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00;/*ds1302模塊部分*/uchar read_Byte()/從1302中讀出一字節(jié)數(shù)據(jù) uchar i; for(i=8;i>0;i-) ACC=ACC>>1; ACC7=ds1302_IO;/由于ds1302讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，第一個(gè)數(shù)據(jù)讀取在發(fā)一個(gè)Byte命令后，在第八位的下降沿 ds1302_SCLK=1; ds1302_SCLK=0;/產(chǎn)生下降沿輸出一位數(shù)據(jù) return(ACC);void write_Byte(ucha

20、r tdata)/向1302中寫入一字節(jié)數(shù)據(jù) uchar i; ACC=tdata; for(i=8;i>0;i-) ds1302_IO=ACC0; ds1302_SCLK=1; ds1302_SCLK=0;/產(chǎn)生上升沿輸入數(shù)據(jù) ACC=ACC>>1; void write_data_ds1302(uchar taddr,uchar tdata)/向1302中寫入 地址為taddr的空間 寫入數(shù)據(jù)tdata ds1302_RST=0; ds1302_SCLK=0; ds1302_RST=1; write_Byte(taddr); write_Byte(tdata); ds13

21、02_RST=0; ds1302_SCLK=1;uchar read_data_ds1302(uchar taddr)/從1302中讀出地址為taddr的空間數(shù)據(jù) uchar tdata; ds1302_RST=0; ds1302_SCLK=0; ds1302_RST=1; write_Byte(taddr); tdata=read_Byte(); ds1302_RST=0; ds1302_SCLK=1; return(tdata);void set_ds1302(uchar *P1302)/ uchar i; uchar taddr = 0x80; write_data_ds1302(0x8

22、e,0x00); /* 控制命令,WP=0,寫操作*/ for(i =7; i>0; i-) write_data_ds1302(taddr,*P1302); /* 秒 分 時(shí) 日 月 星期 年 */ P1302+; taddr+=2; write_data_ds1302(0x8e,0x80); /* 控制命令,WP=1,寫保護(hù)*/void get_ds1302() uchar k; uchar taddr = 0x81; for (k=0; k<7; k+) now_timek = read_data_ds1302(taddr);/*格式為: 秒 分 時(shí) 日 月 星期 年 */

23、taddr+= 2; void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;z>0;z-)for(y=20;y>0;y-); voiddisplay() c0=now_time2/16; /顯示時(shí)十c1=now_time2%16;c2=10;c3=now_time1/16; /顯示分十c4=now_time1%16; /顯示分c5=10;c6=now_time0/16; /顯示秒十c7=now_time0%16; /顯示秒 e0=0;e1=1; e2=1;e3=1;for(m=0;m<8;m+) P0=P2=0x00;P1=0xff;P1=m; P0=led

24、c02*m;P2=ledc02*m+1;delay(1);for(m=8;m<16;m+) P0=P2=0x00;P1=0xff;P1=m; P0=ledc12*(m-8);P2=ledc12*(m-8)+1;delay(1); e0=1; e1=0; e2=1; e3=1; for(z=0;z<8;z+) P0=P2=0x00;P1=0xff;P1=z; P0=ledc22*z;P2=ledc22*z+1;delay(1); for(z=8;z<16;z+) P0=P2=0x00;P1=0xff;P1=z; P0=ledc32*(z-8);P2=ledc32*(z-8)+1;delay(1); e0=1; e1=1; e2=0; e3=1;for(l=0;l<8;l+) P0=P2=0x00;P1=0xff;P1=l; P0=ledc42*l;P2=ledc42*l+1;delay(1); for(l=8;l<16;l+) P0=P2=0x00;P1=0xff;P1=l; P0=ledc52*(l-8);P2=ledc52*(l-8)+1;delay(1); e0=1; e1=1; e2=1; e3=0;for(d=0;d<8;d+)