1、目 錄1.1設計背景22.1方案確定3功能確定3方案確定32.2 器件選擇33.1整體模塊設計43.2單片機最小系統設計4晶振電路設計4復位電路設計53.3驅動電路設計53.4LED點陣顯示設計74.1軟件設計思想94.2主程序流程圖125.1系統仿真135.2性能分析136.1結束語13附 錄15附錄A 電路仿真圖15附錄B 源程序151.1設計背景LED是發光二極管LIGHT EMINTTING DIODE的英文縮寫，是一種直接能將電能轉化為可見光的半導體。LED點陣是由發光二極管排列組成的顯示器件，在日常生活中隨處可見，其發光類型屬于冷光源，效率及發熱量是普通發光器件難以比擬的。它采用低

2、電壓掃描驅動，具有耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠、可靠耐用、應用靈活、安全、響應時間短、綠色環保、控制靈活等特點。隨著社會經濟的不斷進步，人們對LED顯示器的認識不斷加深，其應用領域越來越廣。本設計是基于AT89C5151的88點陣LED數碼字符顯示器的設計，LED點陣顯示屏作為一種新興的顯示器件,是由多個獨立的LED發光二極管封裝而成. LED點陣顯示屏可以顯示數字或符號, 通常用來顯示時間、速度、系統狀態等。本文講述了基于AT89C51單片機88 LED數碼字符顯示器的基本原理、硬件組成與設計，Proteus軟件仿真，程序設計等基本環節與相關技術。LED電子

3、顯示屏具有所顯內容信息量大，外形美觀大方，操作使用方便靈活。適用于火車，汽車站，碼頭，金融證券市場，文化中心，信息中心體育設施等公共場所。該項目廣泛涉及了計算機及電子技術中的電源技術，單片機技術，數據通訊技術，顯示技術，存儲技術，系統軟件技術，接口及驅動等技術。本設計是88點陣LED數碼字符顯示器的設計。整機以美國ATMEL公司生產的40腳單片機AT89C51為核心，介紹了以它為控制系統的LED點陣電子顯示屏的動態設計和開發過程。通過該芯片控制一個驅動器來驅動顯示屏顯示，該電子屏可以各種文字或單色圖像，采用動態顯示，使得圖形或文字能夠實現靜止、移入移出等多種顯示方式。2.1方案確定2.1.1功

4、能確定1、采用MCS-51單片機作為微處理器。2、設計一個88點陣LED數碼字符顯示器。3、在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足、穩定、清晰無串擾。4、動態顯示“0-9”幾個字符。2.2.2方案確定 采用AT89C51單片機作為微處理器，將共陽極二極管用共陰型接法連接成88點陣LED數碼字符陣列，通過程序控制，采用動態顯示，建立字符庫“0-9”。2.2 器件選擇微處理器采用AT89C51系列單片機，AT89C51單片機是這幾年在我國非常流行的單片機，是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only

5、Memory）高性能單片機，可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次，具有低功耗、高性能的特點，并且可與工業標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容，對于本設計需要實現的功能，完全可勝任。3.1整體模塊設計本設計行、列驅動電路，顯示器電路，運用單片機的智能化，系統的將每個功能電路模塊連接在一起，總體結構設計如圖1所示。圖1 硬件系統框圖此次需要實現的功能是利用一個AT89C51，一個88LED點陣，動態顯示“0-9”10個字，采用PC上位機驅動顯示電路。3.2單片機最小系統設計AT89C51單片機最小系統電路由復位電路、晶振電路兩部分組成。晶振電路設計AT89C51單片機芯片內部設有一個由反向放大器

6、構成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的的輸入端和輸出端，時鐘可有內部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩電路就會產生自激振蕩。系統采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶振頻率fosc采用12MHZ，C1、C2的電容值取30pF，電容的大小起頻率微調的作用。晶振電路圖如圖所示。圖2 晶振電路圖3.2.2復位電路設計AT89C51單片機在啟動運行時或者出現死機時需要復位，使CPU以及其他功能部件處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。單片機有多種復位方式，常用的復位操作有上電復位和手動復位方式。本設計采用最簡單的上電復位方式，電路如圖3

7、所示。上電復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，復位電路產生的復位信號（高電平有效）由RST引腳送入到內部的復位電路，對AT89C51單片機進行復位，復位信號要持續兩個機器周期（24個時鐘周期）以上，才能使AT89C51單片機可靠復位。當上電時，C1相當于短路，有時碰到干擾時會造成錯誤復位，可在復位端加個去耦電容，可以取得很好的效果。 AT89C51單片機復位電路如下圖所示： 圖3 上電復位電路圖 圖4 按鍵電平復位電路圖復位電路工作原理： 上電瞬間RST引腳的電位與VCC等電位，RST引腳為高電平，隨著電容C5充電電流的減少，RST引腳的電位不斷下降，可以保持RST引腳在為高電平的時間內

8、完成復位操作。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵S5后再松開，也能使RST引腳為一段時間的高電平，從而實現AT89C51單片機復位。3.3驅動電路設計正向點亮一顆LED，至少也要1020mA，若電流不夠大，則LED不夠大。而不管是AT89C51的I/O口，還是TTL、CMOS的輸出端，其高態輸出電流都不是很高，不過12mA而已。因此很難直接高態驅動LED，這時候就需要額外的驅動電路，通常有共陽型與共陰型LED陣列驅動電路，本設計才用共陰型高態掃描信號驅動電路。共陰型LED陣列驅動電路采用高態掃描，也就是任何時間只有一個高態信號，其它則為低態。一行掃描完成后，再把高態信號轉化到近鄰的其他行，掃描

9、信號接用一個反向驅動器，AT89C51本身內置一個反向驅動器，本設計將AT89C51作為點矩陣顯示控制系統的控制核心，通過點矩陣實時顯示并移動字符。單片機的串口與行驅動器相連，用來發送顯示數據信息。P0口與LED陣列的行引腳相連，送出數據、地址以及系統控制信號。輸出低態時，最大可吸取0.5A，即500mA，若每個LED取30mA，7個LED同時點亮，需要210mA，完全滿足LED點亮的基本條件。圖5 驅動電路圖所要顯示的信號各個經過一個限流電阻送入晶體管的基極，而每個NPN晶體管的的集極連接VCC、射極輸出經一個100的限流電阻連接到LED陣列的列陣腳。對于高態的顯示信號，將可提供其所連接LE

10、D的驅動電流，而這個驅動電流經過LED到輸出端，形成正向回路，即可點亮該LED。其中每個晶體管任何時間只需負責驅動一個LED，所以選擇30mA射極電流的晶體管。驅動電路如圖5所示。3.4LED點陣顯示設計 本設計采用ATMEL公司的AT89C51作矩陣顯示控制系統控制核心，12MHZ晶振,88點陣共陽LED顯示器。其中，P0口作為字符數據輸出口,P3口為字符顯示掃描輸出口,第31腳(EA)接電源。本設計LED矩陣顯示器電路選用88點陣模塊，系統由單片機控制。 LED顯示屏是將發光二極管按行按列布置的，在掃描驅動方式下可以按行掃描按列控制，也可以按列掃描按行控制。本文就是使用1塊88點陣，采用按

11、列掃描按行控制控制方式，掃描順序自左向右，以滿足漢字顯示的要求。88點陣LED結構如圖6所示。圖6 LED數碼顯示管88 點陣LED的工作原理。圖7為88點陣LED外觀及引腳圖，其等效電路如圖8所示，只要其對應的X、Y軸順向偏壓，即可使LED發亮。例如如果想使左上角LED點亮，則Y0=1，X0=0即可。應用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。 圖7 88點陣LED外觀及引腳圖圖8 88點陣LED等效電路88點陣為單色共陽模塊，單點的正向工作電壓為（Vf）=1.8V，正向電流是（If）=810mA。靜態點亮器件時（64點全亮）的總電流是640mA，總電壓是1.8V，總功率為1152mW。動態時取決于掃

12、描頻率（1/8或1/16s），單點瞬間電流可達80160mA。點陣內部結構及外形如下，8X8點陣共由64個發光二極管組成，且每個發光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則9腳接高電平13腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第9腳要接高電平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第13腳接低電平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高電平，那么第一列就會點亮。1控制第五行顯示接高9控制第一行顯示接高2控制第七行顯示接高10控制第四

13、行顯示接低3控制第二行顯示接低11控制第六行顯示接低4控制第三行顯示接低12控制第四行顯示接高5控制第八行顯示接高13控制第一行顯示接低6控制第五行顯示接低14控制第二行顯示接高7控制第六行顯示接高15控制第七行顯示接低8控制第三行顯示接高16控制第八行顯示接低表1 88點陣控制表4.1軟件設計思想利用數組將各數字字符的編碼存放在寄存器中，在執行顯示過程中從寄存器中將對應數字或字符編碼的數組一一輪流調出即可實現動態。數字09點陣顯示代碼的形成如下圖所示，假設顯示數字“0”123 45 6 7 8 00 00 3E 41 41 41 3E 00因此，形成的列代碼為00H，00H，3EH，41H，

14、41H，3EH，00H，00H；只要把這些代碼分別送到相應的列線上面，即可實現“0”的數字顯示。送顯示代碼過程如下所示送第一列線代碼到P3端口，同時置第一行線為“0”，其它行線為“1”，延時2ms左右，送第二列線代碼到P3端口，同時置第二行線為“0”，其它行線為“1”，延時2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代碼，又從頭開始送。數字“1”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 其顯示代碼為00H，00H，00H，00H，21H，7FH，01H，00H 數字“2”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，27H，45H，45H，45H，39H，00H數字“3”代碼建立如下

15、圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，22H，49H，49H，49H，36H，00H 數字“4”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，0CH，14H，24H，7FH，04H，00H數字“5”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，72H，51H，51H，51H，4EH，00H數字“6”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H數字“7”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，40H，40H，40H，4FH，70H，00H數字“8”代碼建立如下圖所示123 45

16、 6 7 8 00H，00H，36H，49H，49H，49H，36H，00H 數字“9”代碼建立如下圖所示123 45 6 7 8 00H，00H，32H，49H，49H，49H，3EH，00H4.2主程序流程圖開始初始化調出顯示程序調整數據指針Y是否顯示完畢N圖10 主程序流程圖5.1系統仿真 5.2性能分析此次系統設計結果較好，LED顯示屏能很好的顯示信息。LED顯示屏由4塊88的LED小模塊組成，整個顯示屏可以顯示“0-9”字型。這個方案設計的88的點陣LED圖文顯示屏，電路簡單，成本較低，且較易擴展；顯示屏各點亮度均勻、充足；顯示圖形或文字穩定、清晰無串擾。6.1結束語本次課程設計到現

17、在有一個多星期，回顧這些天我感到學到了很多東西，在寫這個心得的時候，我想就這些天的收獲，說一說自己內心的想法。本設計是一個8x8的點陣LED數碼顯示器，能夠在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統具有硬件少，結構簡單，容易實現，性能穩定可靠，成本低等特點。通過這次的課程設計作品的制作讓我對單片機的理論有了更加深入的了解，同時在具體的制作過程中我們發現現在書本上的知識與實際的應用存在著不小的差距，書本上的知識很多都是理想化后的結論，忽略了很多實際的因素，或者涉及的不全面，可在實際的應用時這些是

18、不能被忽略的，我們不得不考慮這方的問題，這讓我們無法根據書上的理論就輕易得到預想中的結果，有時結果甚至很差別很大。通過這次實踐使我更深刻的體會到了理論聯系實際的重要性，我們在今后的學習工作中會更加的注重實際。參考文獻1 張靖武,周靈彬.單片機系統的PROTEUS設計與仿真 J.電子工業出版社2 吳金戌,沈慶陽.郭庭吉8051單片機實踐與應用 J.清華大學出版社附 錄附錄A 電路仿真圖附錄B 源程序#include unsigned char code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsigned char code digittab108=0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,/0 0x00,0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,/1 0x00,0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,/2 0x00,0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,/3 0x00,0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,/4 0x00,