基于單片機LED點陣顯示電子時鐘設計

1、® a）微£|完20152016學年 第一學期單片機原理及應用課程設 計報告題 目： 基于單片機LED點陣顯示電子時鐘設計班 級： 13級電子信息姓 名：指導教師：電氣工程學院2015年11月單片機原理及應用任務書課題名稱基于單片機LED點陣顯示電子時鐘設計指導教師陶沙執(zhí)行時間20152016學年第一學期 第13 周學生姓名學號承擔任務評分論文撰寫及調(diào)試仿真硬件電路繪制及程序編寫Keil與ISIS.的聯(lián)調(diào)仿真實驗結(jié)果的驗證系統(tǒng)力泵設計查詢義獻與答辯硬件模塊電路分析主要程序分析設計要求1、設一個LED點陣顯示電子時鐘電路2、時鐘顯示的初始時間為12: 00。3、時鐘和分鐘可以

2、通過相應的按鍵以步進值為 1進行變化。LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設的 標志,LED顯示屏隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，以及LED制造技術的完善，人們對LED顯示屏的認識將會越來越深入，其應用領域?qū)絹碓綇V；LED顯示屏經(jīng)多年的開發(fā)、研制、生產(chǎn)，具技術目前已經(jīng)成熟?，F(xiàn)在各種廣告牌不再是白底黑字 了，也不再是單一的非電產(chǎn)品，而是用上了豐富多彩的LED電子產(chǎn)品，為城市增 添了一道靚麗的風景。本次課程設計是基于AT89C52單片機的LED點陣電子顯示器的設計，采用 的并行方式的顯示方案來實現(xiàn)。 該電子時鐘由AT89C51 74LS373數(shù)碼管等構成， 采用晶振電路作為

3、驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時。用keil軟件生成.hex文件，用Proteus的ISIS軟件實現(xiàn)了單片機 LED點陣電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真。關鍵詞：單片機；LED點陣；電子顯示器第1章方案選擇與論證單片機原理及應用 I課程設計報告 I單片機原理及應用任務書 II摘 要 III第1章方案選擇與論證 11.1 設計任務與要求 11.2 總體設計方案 11.2.1 硬件部分的設計 11.2.2 軟件部分設計 2第2章硬件電路的設計 32.1 晶振電路設計 32.2 復位電路設計 32.3 時分調(diào)節(jié)電路設計 42.4 驅(qū)動電路設計 42.5 總原理圖 5第3章系統(tǒng)軟

4、件設計 63.1 軟件流程圖 63.2 主要軟件程序內(nèi)容 73.2.1 定時器工作程序 73.2.2 數(shù)字顯示程序 7第4章系統(tǒng)調(diào)試與仿真 114.1 開發(fā)過程 114.2 電路仿真 14總結(jié) 19參考文獻 20附錄 21答辯記錄及評分表 27圖1.2.1系統(tǒng)框圖1.1 設計任務與要求(1)采用LED燈進行顯示(2)可以根據(jù)按鍵來對時間進行調(diào)整(3)初始時間為12: 00.1.2 總體設計方案1.2.1 硬件部分的設計這次硬件電路部分用PROTEUS件，該軟件主要用來進行元器件的繪制和原 理圖的繪制，PROTEUS件對繪制好的原理圖進行仿真和調(diào)試。根據(jù)課程設計任 務書的要求，經(jīng)過思考和篩選，選

5、擇并行方式顯示，I/O 口通過鎖存芯片來擴展， 以此來控制LED點陣40個列線，雙緩沖寄存器由5片鎖存器74LS373來組成， 可以驅(qū)動LED點陣8組列線，并用3/8譯碼器74LS138對LED點陣的8行進行掃 描。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點陣時，先把數(shù)據(jù)分別送到5個74LS373然后再 把數(shù)據(jù)一起輸出到LED點陣列中，送出去的時間數(shù)據(jù)由AT89C5俅控制。電子鐘 由顯示電路、行驅(qū)動電路、列驅(qū)動電路、中央控制器AT89C52按鍵電路和復位電路組成。a）顯示模塊的選擇顯示模塊采用8*8的點陣LED數(shù)碼管，這種模塊由64個發(fā)光LED芯片以8*8 的形式構成一個正方形模塊，然后用兩列12針引腳將內(nèi)部

6、電路接口引出，供驅(qū)動電路使用。這種結(jié)構是市面上最通用，也是現(xiàn)在應用最為廣泛采用的形式。b）時鐘信號的選擇秒信號由單片機提供，使用程序由時、分、秒計數(shù)。采用這種方案的優(yōu)點在 于，它可以有效減少電路的復雜程度，減少多余芯片的使用，節(jié)約成本。并可以 減少時間誤差，以達到設計要求。c）總體設計方案根據(jù)以上方案所述本次畢業(yè)設計采取的總體方案如下：用鎖存芯片來擴展I/O 口，控制LED點陣40個列線；5片鎖存器74LS373組成雙緩沖寄存器，驅(qū)動 LED點陣8組列線；采用8*8的點陣LED數(shù)碼管組成顯示模塊，顯示出運行調(diào)試 結(jié)果；主控系統(tǒng)由AT89C51組成，通過它的串行輸出動態(tài)掃描來實現(xiàn)時和分的顯1.2

7、.2 軟件部分設計將需要實現(xiàn)的功能用Keil軟件寫好程序，并對寫入單片機的代碼進行編譯 和調(diào)試。第2章硬件電路的設計2.1 晶振電路設計晶振電路部分由兩個值為30uf的電容C1、C2和一個6MHz勺晶振X1串聯(lián)組成。由它產(chǎn)生的振蕩信號可以保證精度高而且穩(wěn)定并且頻率穩(wěn)定在6MHz次方波信號提供給單片機作為一個時鐘信號，當定時器需要定時的時候使用。圖2-1 晶振電路部分2.2 復位電路設計復位電路由一個數(shù)值為10uf的電容和一個按鍵串聯(lián)組成，電路中的復位設 定為上電與按鍵均有效的模式，當電路上電時，RSHI腳獲得一個高電頻，隨著C3電容不斷的在運行過程中充電，所以導致 RSH唧的高電頻不斷地下降。

8、因 為RST引腳上的高電頻只能維持兩個機器周期的時間， 所以單片機就可以通過這 個復位電路進行復位操作。在電路運行期間，當按下按鍵開關的瞬間，RST上的電頻立即變?yōu)楦唠婎l，以此來實現(xiàn)電路復位圖2-2復位電路部分2.3時分調(diào)節(jié)電路設計由AT89C51的P3.2端口接入按鍵S1, P3.3端口接入按鍵S2,再將二者并 聯(lián)，分別接入74LS138的E2和E3端口，以此來實現(xiàn)按鍵調(diào)節(jié)時分的設計。 當電 路運行時，LED顯示器初始值為12:00o每按一次S1按鍵，分針數(shù)字就會加1, 當分針數(shù)字滿60再次按下按鍵S1,就會回歸為0;每按下按鍵S2時，時針數(shù)字 就會依次加1,當時針為12時再次按下按鍵S2,

9、時針為就會顯示為00圖2-3 時分電路部分2.4 驅(qū)動電路設計驅(qū)動部分采用5個74LS373并行的方式，該芯片是常用的三態(tài)門8D鎖存器。 只有當同時滿足以下兩個條件時，D端的數(shù)據(jù)才會被鎖存到鎖存器的輸出端，即 有正脈沖輸入到門控端 G有效的高電頻輸出控制OE其它情況下，當G為低電 頻，輸出Q保持不變；當OE為低電頻，輸出Q為高阻態(tài)。圖2-4驅(qū)動電路部分2.5總原理圖FP,ulwrg- 營胃” 號曾工呈！口IL UKUE 2攵 至三圖2-5總原理圖3.2主要軟件程序內(nèi)容3.1軟件流程圖設計中，計時采用定時器T0中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，當 端口開關按下時，轉(zhuǎn)入相應功能程序。當計時中斷

10、開始時，LED顯示器開始接受信號，接受到一個信號時秒數(shù)增加1,當秒數(shù)累計加到60時，則分數(shù)為主動進1,分數(shù)位累計加到60時，時數(shù)位主動增加1。秒針、分針、時針只要有一位未接受到信號，那么系統(tǒng)就會自動結(jié) 束。其程序執(zhí)行流程見下圖計時終端開始圖3-1程序執(zhí)行流程圖3.2.1 定時器工作程序MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HMOV IE,#87HMOV 30H,#01H ;/MOV 31H,#02H ;/MOV 32H,#0AH ;/MOV 33H,#00H ;/MOV 34H,#00H ;/MOV 35H,#00H ;/MOV 36

11、H,#00H ;/SETB IT0/IT0是按鍵功能）SETB IT1/時十位時個位光標點位分十位分個位秒十位秒個位變成1 (IT0為外部中斷0, 1為下降沿觸發(fā),同理SETB PT0SETB TR0/TR0為定時器開關，開定時器03.2.2 數(shù)字顯示程序LOOP00: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FEHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP00MOV A,31H ;顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5

12、,#08HLOOP11: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FDHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP11MOV A,32H ;顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP22: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FBHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP22MOV A,3

13、3H ;顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP33: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABE ,MOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0F7HINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP33MOV A,34H ;顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP44: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AM

14、OV P1,#0EFHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP44POP PSWPOP ACCRET第4章系統(tǒng)調(diào)試與仿真Keil是彳惠國Keil Software公司出品的單片機集成開發(fā)軟件，該軟件支持51單片機的所有變種（目前共有400多種型號）。Keil提供了包括C編譯器、 宏匯編、連接器、庫管理及一個功能強大的仿真調(diào)試在內(nèi)的完整開發(fā)方案，并通過一個集成開發(fā)環(huán)境（Wision2 ）將這些部分組合在一起。Keil單片機集成開 發(fā)軟件可以運行在 Windows98/NT/2000及XP等操作系統(tǒng)下。4.1開發(fā)過程a）建立項目Flit Eflrr Vnw | 修咖

15、或 i Flisil, 口的ugWphcrils.SVCSHflpHtw flVlSIMI ftojccL.6> 叵，i2i 管.r4j«ct目壇1wew Muiti-PTQjrrt WflrttiMw.OtnPrflJfrd：.Gait PrayedEjrparlb-M*n*ge>,Seieidl Device f&r Target 目9 1FLeimove Etem欣。nMnUMTag*!； .目*kkClean Iwget jtJ Bui同 targetF?aal IR.c4uil< gm iarget files 即|小典|唱. Translate.

16、,Ctrt*F7& SLa。build1l FfJtKtnit*Jffl目菽性序岳=HcSdJ&J0目15聯(lián)知即靠l單月tfJMW利玨出的啜計如U亂是圖4-1 （a-1 ） 建立新項目圖4-1 (a-2 )保存新項目圖 4-1 (a-3 )選才i CPU編譯New iCtrl-NI 局 OpenCtrl+OJClosearget 11 Textl ,'jJ SaveCtri+SSave M”，_1a Save AllDevice D時License Management.,.Print SdupEd Print.Ctrl+PPrint Preview止 a be - p

17、Vision4File Edit View Project Flash Dcbuq圖4-1 ( b-1 )創(chuàng)建程序文件Targel 11 Trrtl 回lid 片機該程設廿b)新建文件，將文件保存并改成abc.c文件，再將程序輸入到文件中并進行圖4-1 ( b-2 )保存程序文件c)生成hex文件并進行編譯Options for Target 'Target 1'Turg«t Output Listing Us«r | C51IL51 LosM | VL51 Mi eg | Debug | Utilititx |Sdect Fokferfpr。加ot節(jié).Na

18、mE cf Executable: sbe Creat& Executaole：.匕bed Debug WorrmationF Bnow« Infownalion斤 Creafte HEX File HEX Form: HEX-BO三 Create Library: .abc.LIE"Create Batch FileKCancelDefaultsHelp圖4-1 (c)生成hex文件4.2 下載、調(diào)試a)打開Proteus ,雙擊單片機并將hex文件加進去，點擊 OK即可。Componenl艮而金nc告，Component Value:PCS Package:Pr

19、ogram File:四HiddenHlkjdenc -14T 08652|DIL40-|_?J| Hide Ail 傾目H甚于單片機的LE0點J同|HideN 73Clock Frequency12MHzHide ANAdvanced Properties：| Simulate Program FetchesT NqHide AllO ther Properties:Exclude from SimulationExdude from PCB layout Edit all properties as textAttach hierarchjj module Hide coirwnon pi

20、n$圖 4-2 (a)Helpb）按下仿真鍵，即出現(xiàn)如下圖初始仿真結(jié)果。初始時間顯示為 器件未報錯，結(jié)果正確。/陽髀砰同挈圖4-2 (b) 初始仿真結(jié)果圖hic)電路仿真過程中，按下按鍵 S1時LED顯示器的分鐘顯示將以步進為1 進行進位變化。當按下按鍵 S2時LED顯示器的時鐘顯示也以步進為1進行進位 變化，調(diào)試結(jié)果如下圖所示：LED分別顯示為12:03和13: 02,說明元器件連接正確，程序編寫沒有出 現(xiàn)錯誤。m .便F TEa. SB E 再nn- JBhllr ett白n， 里VMA 與胃EL Q<NNL tTK 1SL mgd ss *1 £ ¥9L 易目d

21、 HR?-nd圖4-2 ( c)分鐘部分仿真結(jié)果圖4nu副E WE4 kunn- 2目工明£七0 iww* 導師史 sy.s 旦用白 E£ EXTTNllk.Ns圖4-2 ( c)時鐘部分仿真結(jié)果圖經(jīng)過一個星期的奮戰(zhàn)我們的課程設計終于完成了。 在沒有做課程設計以前覺 得課程設計只是對這本學期來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設計發(fā) 現(xiàn)自己的看法有點太片面。在課程設計中我們設計了基于 AT89C52單片機的LED點陣電子鐘，采用的 并行方式的顯示方案來實現(xiàn)。該電子時鐘由 AT89C52 74LS373數(shù)碼管等構成， 采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一

22、秒定時， 達到時分 秒的計時。單片機具有體積小，成本低，抗干擾能力強，面向控制，可以實現(xiàn)分 機各分布式控制等優(yōu)點。電子顯示器就是利用單片機的上述優(yōu)點， 采用目前市場 上性能價格比較高的AT89C52單片機設計而成的最小系統(tǒng)。它在實際生活中具有 廣泛的應用。電子鐘由顯示電路，行驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路，中央控制器，按 鍵電路和復位電路組成。在這次課設中，LED點陣作為電子時鐘的顯示屏，最大的優(yōu)點在于其顯示內(nèi) 容的多樣性，為用戶提供了靈活的人機交互界面。同時由于在這里采用帶晶振的 單片機，使得電子時鐘不僅走準確，而且可以利用單片機的高度靈活性， 為電子 時鐘擴充許多顯來諸如定時自動報警、 按時自動打鈴

23、、定時廣播、自動起閉路燈、 定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟動等。課程設計前前后后一共進行了一個星期， 這一周的時間里，從電路的繪制到 調(diào)試仿真，再到到論文的完成，遇到了許多的挫折和失敗。在遇到困難時我不斷 尋找出路解決難題，在老師和同學的幫助下最終完成了這篇課程設計。 我深深地 認識到在書本上學知識是完全不夠的， 只有將理論與實際相結(jié)合，將知識運用到 現(xiàn)實中，才能發(fā)揮最大力量。在今后的工作中將面臨更大的挑戰(zhàn)，通過這次的畢設我懂得了只要將知識轉(zhuǎn) 化為力量，一切難題都可以迎刃而解。參考文獻1皮大能，黨楠，齊家敏.單片機原理及應用.西北工業(yè)大學出版社，2015.12周景潤.PR

24、OTEU水門實用教程M北京.機械工業(yè)出版社,20073樓然苗，李光飛.51系列單片機設計實例M北京：北京航空航天大學 出版社，20034徐愛鈞，彭秀華.單片機高級語言匯編與 Wision2應用實踐M北京: 電子工業(yè)出版社，2008.ORG =0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP PINT0ORG 000BHLJMP INTT0ORG 0013HLJMP PINT1ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HMOV IE,#87HMOV 30H,#01H ;時十位MOV 31H,#02 H ;

25、時個位MOV 32H,#0AH ;光標點位MOV 33H,#00H ;分十位MOV 34H,#00H ;分個位MOV 35H,#00H ;秒十位MOV 36H,#00H ;秒個位SETB IT0SETB IT1SETB PT0SETB TR0LOOP0: LCALL DISPLJMP LOOP0INTT0: MOV TL0,#0e0HMOV TH0,#0b1HPUSH ACCPUSH PSWINC 36HMOV A,36HCJNE A,#25,PLLMOV 32H,#0BHPLL: CJNE A,#50,ENDD ;1SMOV 32H,#0AHMOV 36H,#00HINC 35HMOV A,

26、35HCJNE A,#60,ENDd ; 分個位MOV 35H,#00HINC 34HMOV A,34HCJNE A,#0AH,ENDd ; 分個位MOV 34H,#00HINC 33HMOV A,33HCJNE A,#06H,ENDd ; 分十位MOV 33H,#00HINC 31HMOV A,30HCJNE A,#02H,END1MOV A,31HCJNE A,#04H,END1 ; 時個位MOV 31H,#00HMOV 30H,#00HEND1: MOV A,31HCJNE A,#0AH,ENDd ; 時個位MOV 31H,#00HINC 30HENDd: POP PSWPOP ACCR

27、ETIDISP: PUSH ACCPUSH PSWMOV A,30H ;顯示要顯示的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP00: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FEHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP00MOV A,31H ; 顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP11: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABE

28、MOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FDHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP11MOV A,32H ; 顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3BH,AMOV R4,#00HMOV R5,#08HLOOP22: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0FBHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP22MOV A,33H ; 顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08HMUL ABMOV 3B

29、H,A MOV R4,#00H MOV R5,#08H LOOP33: MOV A,3BH MOV DPTR,#TABE MOVC A,A+DPTR MOV P2,R4 MOV P0,A MOV P1,#0F7H INC 3BH INC R4 LCALL DELAY DJNZ R5,LOOP33MOV A,34H ;顯示要顯檔的數(shù)字MOV B,#08H MUL AB MOV 3BH,A MOV R4,#00H MOV R5,#08H LOOP44: MOV A,3BHMOV DPTR,#TABEMOVC A,A+DPTRMOV P2,R4MOV P0,AMOV P1,#0EFHINC 3BHINC R4LCALL DELAYDJNZ R5,LOOP44POP PSWPOP ACC RETDELAY: MOV 37H,#50DEL: MOV 38H,#4DJNZ 38H,$DJNZ 37H,DEL RETTABE: ;0DB 00H,18H,24H,24H,24H,24H,18H,00H;1DB 00H,10H,30H,10H,10H,10H,38H,00H；2DB 00H,18H,24H,04H,18H,20H,3CH,00H；3DB 00H,18H,24H,18H,04H,24H,18H,00H；4