【正文】 種簡(jiǎn)單的基于單片機(jī)的 LED 點(diǎn)陣電子顯示鐘。 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 采用 STC89C52 單片機(jī)和 LED 點(diǎn)陣顯示 能顯示當(dāng)前的月、日、時(shí)、分、秒， 24小時(shí)制； 月、日、時(shí)、分、秒均可以單獨(dú)設(shè)置，設(shè)置時(shí)該項(xiàng)目閃爍； 外接 3 個(gè)按鍵，一個(gè)用于選擇需要設(shè)置的項(xiàng)目，一個(gè)增加、一個(gè)減少； 單片機(jī)和 LED 點(diǎn)陣獨(dú)立供電； 計(jì)時(shí)精度誤差：≤ 1秒 /日 2 系統(tǒng)方案 顯示模塊的選擇 顯示模塊采用 8*8 的點(diǎn)陣 LED 數(shù)碼管，它具有低功耗、小體積、高性能、低價(jià)格等特點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)是市面上最通用，也是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛采用的形式。 電子鐘由顯示電路、行驅(qū)動(dòng)電路、列驅(qū)動(dòng)電路、中央控制器 AT89C5按鍵電路和復(fù)位電路組成。我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中是將 LED 點(diǎn)陣的 8 條列線通過驅(qū)動(dòng)電路接在 P1 口， 8 條行線通過限流電阻接在 P0 口。再改變?nèi)”淼刂穼?shí)現(xiàn)字符的滾動(dòng)顯示。 但是對(duì)于 80C52 單片機(jī)來說 ,低位地址線要通過鎖存器輸出 ,還要地址譯碼器 ,而且并行口芯片的體積相對(duì)較大， DS12887 管腳圖如圖 1 所示。如下圖所示， P1 口輸出列碼決定哪一列能亮（相當(dāng)于位碼），P2口輸出行碼（列數(shù)據(jù)）決定列上哪些 LED 亮（相當(dāng)于段碼），能亮的列從左向 右掃描完 8 列（相當(dāng)于位碼循環(huán)移位 8次）即顯示出一幀完整的圖像。 以逐行掃描為例，從上圖可以很明了的知道點(diǎn)陣的顯示原理了（紅色表示高電平，綠色表示低電平），當(dāng)把掃描速度加 快，人的視覺停留，看見的就是一幅圖或一個(gè)字了，如下圖所示。片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 Intel 公司的高密度、非易 失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用 4 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。作為輸出口用時(shí)，每位吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0寫“1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 P1 口 (18)： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫 “1” 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時(shí)，此時(shí)可作輸入口。 RST(9)：復(fù)位信號(hào)輸入端。 ALE/PROG(30)：地址鎖存有效信號(hào)輸出端。 XTAL1(18)：振蕩器反相放大器 的輸出端。 AT89C51 原理圖 74LS138 介紹 74LS138 工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（ E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（ (/E2))和 /(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（ A0、 A A2）的二進(jìn)制編碼在 Y0至 Y7 對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。 利用 E E2 和 E3 可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。 可用在 8086 的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。 引出端符號(hào)： D0～ D7 數(shù)據(jù)輸入端； OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）； LE 鎖存允許端； Q0～ Q7 輸出端。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng) 51 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245 等總線驅(qū)動(dòng)器。 *DIR=“ 1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（ 發(fā)送）當(dāng) /CE 為高電平時(shí)， A、 B均為高阻態(tài)由于 P2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時(shí) 74LS245 的三態(tài)控制端 /1G 和 /2G接地， P2 口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。即 1A 輸入高電平， 1Y 輸出低電平。 LED 等效電路圖 LED 點(diǎn)陣原理圖 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 晶振電路設(shè)計(jì) 晶振電路部分由兩個(gè)值為 30uf 的電容 C C2 和一個(gè) 6MHz 的晶振 X1 串聯(lián)組成。 晶振電路原理圖 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路由一個(gè)數(shù)值為 10uf 的電容和一個(gè)按鍵串聯(lián)組成，電路中的復(fù)位設(shè)定為上電與按鍵均有效的模式，當(dāng)電路上電時(shí)， RST 引腳獲得一個(gè)高電頻，隨著 C3 電容不斷的在運(yùn)行 過程中充電，所以導(dǎo)致 RST 引腳的高電頻不斷地下降。在電路運(yùn)行期間，當(dāng)按下按鍵開關(guān)的瞬間， RST 上的電頻立即變?yōu)楦唠婎l，以此來實(shí)現(xiàn)電路復(fù)位。當(dāng)電路運(yùn)行時(shí)， LED 顯示器初始值為 12:00。 時(shí)分調(diào)節(jié)電路原理圖 按鍵電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的按鍵電路用 4個(gè)按鍵和一個(gè)撥碼開關(guān)就可以進(jìn)行對(duì)時(shí)間的調(diào)整，按鍵就采用最簡(jiǎn)單的點(diǎn)動(dòng)式按鈕，由單片機(jī)的 I/O 進(jìn)行掃描，來實(shí)現(xiàn)掃描按鍵功能。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) AT89C51單片機(jī)為 40引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O口 P0,P1,P2,P3, MCS51單片機(jī)共有 4個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。第 9 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路 ,20 引腳為接地端 ,40 引腳為電源端。 當(dāng)計(jì)時(shí)中斷開始時(shí)， LED 顯示器開始接受信號(hào)，接受到一個(gè)信號(hào)時(shí)秒數(shù)增加1，當(dāng)秒數(shù)累計(jì)加到 60 時(shí)，則分?jǐn)?shù)為主動(dòng)進(jìn) 1，分?jǐn)?shù)位累計(jì)加到 60 時(shí)，時(shí)數(shù)位主動(dòng)增加 1。其程序執(zhí)行流程見下圖 程序分析 延時(shí)函數(shù)：控制時(shí)間間隔，調(diào)整時(shí)鐘頻率 中斷請(qǐng)求允許和中斷觸發(fā)方式程序。另外重要的一點(diǎn) ，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil 的優(yōu)勢(shì)。 Keil工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。然后分別由C51 及 C51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件（ .OBJ）。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。用過匯編 語言后再使用 C 來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。從元器件的選取到連線，直至電路的調(diào)試、分析和軟件的編譯，都是在計(jì)算機(jī)中完成，所有的工作先在虛擬環(huán)境下進(jìn)行。這樣就避免了傳統(tǒng)電子電路設(shè)計(jì)中方案更換帶來的多次重復(fù)購買元器件及制版，在節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間與經(jīng)費(fèi)的同時(shí)，提高了設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。元器件涉及電容、電阻、二極管、晶體管、 MOS 管、變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵(lì)源、300 多種微控制器、各種門電路和各種終端等。 PROTEUS作為交互可視化仿真軟件，提供數(shù)碼管、液晶屏、 LED、按鈕、鍵盤等外設(shè)，同時(shí)支持圖形化的分析功能，具有直流工作點(diǎn)，瞬態(tài)特征、交直流參數(shù)掃描頻率特性、傅里葉、失真、噪聲分析等多種分析功能，并可將仿真曲線繪制到圖表中。 圖 18 時(shí)鐘系統(tǒng)仿真圖 電路板制作 Proteus 組合了高級(jí)原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 ,PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。完成后將芯片焊接到對(duì)應(yīng)的位置上。 7 總結(jié) 總結(jié)本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，主要做了下面幾點(diǎn)工作： 一、通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了 LED 的發(fā)光原理和 LED 顯示屏 的原理，了解了 LED 的現(xiàn)狀，清楚地了解了 LED 顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優(yōu)點(diǎn)，明確了研究目標(biāo)。并證實(shí)了自己的思路：“查資料→思考總結(jié)→運(yùn)用→找出差錯(cuò)，再查資料和向別人詢問→再次運(yùn)用”的正確性。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。 四，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中學(xué)會(huì)了 Proteus 的基本使用，感到 Proteus 對(duì)應(yīng)用電氣專業(yè)的同學(xué)來說是一門很有用的課程。 六，存在問題：沒有考慮仿真軟件是一個(gè)理想的仿真環(huán)境，而實(shí)際連接的電路板會(huì)由于譬如連接不當(dāng)，相鄰器件間的干擾等等的問題導(dǎo)致在仿真軟件中能良好運(yùn)行的程序，出現(xiàn)顯示問題，經(jīng)過排查和合理的器件擺放焊接，問題解決。有點(diǎn)缺憾是時(shí)間有限，不能進(jìn)一步深入和擴(kuò)散學(xué)習(xí)和研究。 致謝 本 課程設(shè)計(jì) 是在 張 老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的選擇到 設(shè)計(jì)報(bào)告 的最終完成的每一個(gè)環(huán)節(jié)，自始至終得到 張 老師的精心指導(dǎo)和幫助。在課題的研究設(shè)計(jì)過程中，我不僅從 張 老師那里學(xué)到 許多專業(yè)知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)新知識(shí)并將其鞏固的方法，這無疑是一把開啟未來生活的鑰匙，特此向 張 老師表示衷心的感謝！ 在此，還要感謝我們的同學(xué)，感謝你們的無私奉獻(xiàn)和熱情的幫助，使我們克服了很多困難，最終完成了 課程設(shè)計(jì) 。 sbit P3_6=P3^6。 unsigned char code table[][8]={ 0x3c,0x42,0x42,0x3c,0x3c,0x42,0x42,0x3c, //00 0x40,0x7e,0x44,0x00,0x3c,0x42,0x42,0x3c, //01 0x4c,0x52,0x62,0x44,0x3c,0x42,0x42,0x3c, //02 0x6c,0x92,0x92,0x54,0x3c,0x42,0x42,0x3c, //03 0x10,0x7e,0x14,0x18,0x3c,0x42,0