基于AT89C5151的8×8点阵LED数码字符显示器的设计

目录

第一章引言 (1)

第二章方案选择及总体设计 (3)

2.1 方案确定 (3)

2.1.1 功能要求 (3)

2.1.2 方案确定 (3)

2.2 器件选择 (3)

第三章控制系统硬件设计 (4)

3.1 整体模块设计 (4)

3.2 单片机最小系统设计 (4)

3.2.1 晶振电路设计 (4)

3.2.2 复位电路设计 (5)

3.3 驱动电路设计 (6)

3.4 LED点阵显示设计 (7)

第四章控制系统软件设计 (10)

4.1 软件设计思想 (10)

4.2 主程序流程图 (11)

第五章系统仿真及性能分析 (12)

5.1 软件系统仿真 (12)

5.2 硬件仿真结果分析 (12)

第六章总结致谢 (15)

第七章参考文献 (17)

附录 (18)

附录A 硬件结构图 (18)

附录B 主程序清单 (18)

附录C 元件清单 (22)

第一章引言

LED是光二极管LIGHT EMINTTING DIODE的英文缩写，是一种直接能将电能转化为可见光的半导体。LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在日常生活中随处可见，其发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的。它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。

本设计是基于AT89C5151的8×8点阵LED数码字符显示器的设计，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本文讲述了基于AT89C51单片机8×8 LED数码字符显示器的基本原理、硬件组成与设计，Proteus软件仿真，程序设计等基本环节与相关技术。

LED电子显示屏具有所显内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活。适用于火车，汽车站，码头，金融证券市场，文化中心，信息中心体育设施等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通讯技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。

本设计是8×8点阵LED数码字符显示器的设计。整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个驱动器来驱动显示屏显示，该电子屏可以各种文字或单色图像，采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。

第二章方案选择及总体设计

2.1 方案确定

2.1.1 功能要求

1、采用MCS-51单片机作为微处理器。

2、设计一个8×8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、动态显示“8”“0”“5”“1”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

8×8点阵LED数码字符阵列，通过程序控制，采用动态显示，建立字符库“元”“旦”“快”“乐”。

2.2 器件选择

微处理器采用AT89C51系列单片机，AT89C51单片机是这几年在我国非常流行的单片机，是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）高性能单片机，可擦除只读存储器可以反复擦除100次，具有低功耗、高性能的特点，并且可与工业标准的MCS—51指令集和输出管脚相兼容，对于本设计需要实现的功能，完全可胜任。

第三章控制系统硬件设计

3.1 整体模块设计

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1所示。

图3.1硬件系统框图

此次需要实现的功能是利用一个AT89C51，一个8×8LED点阵，动态显示“元旦快乐”4个字，采用PC上位机驱动显示电路。

3.2 单片机最小系统设计

AT89C51单片机最小系统电路由复位电路、晶振电路两部分组成。

3.2.1 晶振电路设计

AT89C51单片机芯片内部设有一个由反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的的输入端和输出端，时钟可有内部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率fosc采用12MHZ，C1、C2的电容值取30pF，电容的大小起频率微调的作用。晶振电路图如图所示。

XTAL1

XTAL2

图3.2.1 晶振电路图

3.2.2 复位电路设计

AT89C51单片机在启动运行时或者出现死机时需要复位，使CPU 以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机有多种复位方式，常用的复位操作有上电复位和手动复位方式。本设计采用最简单的上电复位方式，电路如图3所示。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，复位电路产生的复位信号（高电平有效）由RST 引脚送入到内部的复位电路，对AT89C51单片机进行复位，复位信号要持续两个机器周期（24个时钟周期）以上，才能使AT89C51单片机可靠复位。当上电时，C1相当于短路，有时碰到干扰时会造成错误复位，可在复位端加个去耦电容，可以取得很好的效果。

AT89C51单片机复位电路如下图所示：

R9

4.7K

VCC VCC

RST

VSS C5

10MF/25V

AT89C51

图3 上电复位电路图 图4 按键电平复位电路图