第一篇：Proteus在单片机课程设计中的教学探讨
Proteus在单片机课程设计中的教学探讨
摘 要 作为《单片机原理及应用》课程的后续集中实践教学环节，单片机课程设计在专业实践能力培养方面起到非常重要的作用。针对学生在单片机课程设计过程中出现的问题，对如何提高课程设计教学的质量进行了探讨，提出了充分利用软硬件结合的方法，进一步培养和提高学生的单片机实践能力。
关键词 单片机 教学改革 Proteus
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A
0引言
随着计算机、自动控制等技术的迅速的发展，对单片机的需求不断增加。单片机成为现代科学领域中一门极其重要的学科。单片机课程设计作为后续实践教学环节，既要注重理论与实践的结合，还要综合多领域的相关知识，培养学生综合应用单片机的实践能力。单片机课程实践性强，学起来艰苦难懂，讲起来枯燥乏味，教与学都遇到了很大了困难。本文在分析单片机课程设计实践教学的存在问题上，结合自身实际，将Proteus引入课程，注重软硬件的充分结合，以期在应用型人才培养方面更好的培养学生的实践创新能力。面对挑战，就以下几个方面进行了分析与探讨。
1单片机课程设计的教学现状
单片机课程是一门理论性和实践性都很强的课程，而且内容较为抽象、难懂，因此在教学过程中，需要将理论教学和实践教学紧密结合，学生通过边学边做，边做边想来不断反复理解所学知识。传统的单片机实验教学一般采用验证性的方法，或者学生按照指导书一步步接线，观察现象；或者教师事先演示操作，学生后面跟着模仿记录实验结果。这种实验方式对学生的主动性要求不高，适合单片机的认识阶段。后期训练如果仍局限于此，学生将很难自由发挥其主观能动性，不利于实践能力的培养。因此，引入新的课程教学模式势在必行。课程设计的教学理念
传统的灌输模式越来越不适应当今的教学，这种教学手段往往会打击学生的学习主动性，使学习兴趣下降，所以教师在上课中应转变角色，首先确立以学生为中心的教学理念。为了形成良好的教学互动，教师需要事先启发学生思维，通过各种有趣的实验现象引导学生积极参与动手实践，在实践过程中鼓动大家互助，把大量的时间留给学生去自主探索，使得枯燥的实验内容变得丰富有趣，更有利于学生获得良好的学习效果。
单片机课程设计的教学改革需要从设计内容、设计方法、考核形式等多方面进行，通过设计使得学生真正参与实践，得到锻炼。具体步骤可以如下：（1）选用与理论课程配套的实践教材，教材是教学内容及学生学习知识的主要源泉，所以在选择教材上应十分注意深入浅出，易于理解；（2）注意基础实验、综合实验、自主设计三方面在有机结合，基础实验主要针对单片机在认知，帮助理解单片机理论概念，为综合实验打下基础，然后再通过资料查询，通过分析进行自主设计，设计难度可以根据学生的实际能力来适当调整。此外，如果在选取教材时应充分考虑学生的专业方向与教材的匹配，并且根据专业实际情况自编补充讲义，对教材中没有涉及到的以及讲解不充分的内容进行补充，同时向学生介绍单片机应用的最新动态。
在实践教学模块中由于单片机种类繁多，如果每一种单片机都进行验证，由于工作量大、难度大会挫伤学生的积极性，而且由于学时的压缩在时间上也不允许，这就需要教师根据学生的实际情况制定合理试验项目，培养学生综合运用并组建单片机系统的能力。Proteus引入课程设计案例
在单片机课程设计教学中，运用案例教学，可以大大缩短理论与实践的差距，提高学生解决实际问题的能力。很多学生在课程学习时大都有这样的体会，他们学了很多关于单片机及其相关课程的理论和技术，但等到真正实践起来又不知道从何下手。究其原因，就是学生没有将单片机理论和实践结合起来，而运用案例进行单片机的教学，创造机会让学生接触与实际应用相近的案例，不仅直观形象，而且能有效地缩短学习时间。
比如在介绍单片机最小系统应用时，结合直流电机的应用电路，通过Proteus可以完整的画出原理图，如图1所示，然后通过参数属性设置后运行，可以直观看到电机的运转，这样一方面增强了趣味性，另一方面又容易被学生接受。这样通过案例启发，学生可以根据所学到的东西，自行进行分析和设计，收到举一反三的效果。
图1：直流电路控制电路仿真
4结语
单片机课程设计教学是灵活多样的，其教学改革是一项复杂的任务，仅仅从几个方面探讨课程设计的改革方法，还不够完善，需要根据现状，逐步建立完整的实践教学体系，这样方能充分调动学生积极性，发挥学生的主观能动性，最大限度地锻炼学生的实践能力。
参考文献
[1] 宋东亚.单片机实验教学改革探讨[J].魅力中国，2010（10）：92-94.[2] 马金祥，陈伦琼.“单片机课程设计”教学改革探讨[J].常州工学院学报，2011，24（1）.[3] 张敏，张倩苇.案例教学在教师教育技术培训中的应用[J].中国远程教育，2003（21）：20-23.
第二篇：Proteus和KEIL的单片机教学研究
第01卷 第11期 读 写 算 Vol.01 No.11 2011年 11月 Read Write and Count December 2011
基于Proteus和Keil的单片机教学研究
摘 要：文章从单片机目前教学所存在的不足出发，讨论了基于Proteus和Keil的单片机教学方法：以教师为辅、学生为主，突出教学中学生的主体和中心地位，建立新型的师生关系；以任务驱动为手段，最大程度的调动学生的学习主观能动性；以教材为辅，学生提高能力为主。该教学方法已经过实践的检验，可更有效的实现单片机的教学目标。关键词：Proteus；Keil；单片机；任务驱动
中图分类号：XXXX.X 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2011）XX-XXX-XX
单片机以体积小，性价比高等优点在家电、工业控制、通信设备等各种领域得到了广泛的应用，因此越来越多的专业开设单片机的相关课程，但单片机这门技术更注重实践学习，就目前的教学来看，主要有以下几个方面，学生需要记忆的内容太多，如枯燥的汇编指令，这会大大降低学生的学习兴趣；理论教学与实验教学关联程度不高，不能互相印证，存在一定程度的脱节现象。
基于以上种种问题以及多年单片机的一线教学经验，我们认为将Proteus和Keil引入课堂教学和实验教学能有效提高教学质量，更大程度的引发学生的学习兴趣，更有利于激发学生的主观能动性，下面简要介绍两种软件。
Proteus 软件是英国Labcenter electronics 公司出版的EDA 工具软件，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，在编译方面，它也支持IAR，KEIL和MPLAB等多种编译器。是目前最好的单片机及外围器件的工具。Keil 是一款关于5l系列MCU的开发工具，支持汇编、C语言及混合编程，能够不接硬件电路直接进行用户程序仿真与调试。我们可将二者的长处结合起来，利用Proteus设计单片机系统的原理图，用Keil来完成C语言程序的编辑、编译，而整个系统的调试需要两个软件间的联合才能完成。单片机程序的执行情况，可在Proteus中的电路原理图上非常直观的观察到，而单片机某个寄存器的具体内容可以通过Keil的变量观察窗口观察到。二者取长补短，互为补充可构成一个完整的单片机系统。下面分别从课堂教学和实验教学两个方面来分析。
一、从课堂教学角度分析
授人以鱼，不若授人以渔。现在有个奇怪的现象，老师在课堂上灌输的越多，学生接受的知识反而越少，因此与其让教师灌输给学生太多的知识，不如让教师引导学生自己去发现问题，认识问题，并一步步用之前学过的相关知识点去解决问题。在这个发现问题，认识问题，解决问题的过程中，既加深了对课本基础知识的理解，又锻炼了独立分析问题，解决问题的能力，这种教师为辅助，学生为主体；教材为辅，提高能力为主的教学模式将极大的培养学生们的学习兴趣。
相对于文字，人们更喜欢直观的图像或动画。因此在单片机课堂教学的时候，教师可以采用现场仿真演示的方法，给学
生更形象生动的阐述说明。比如讲解某条汇编指令，可以在Proteus或Keil中编写该指令，并现场编译执行，然后观察执行该汇编指令后所导致的相关寄存器或地址单元中数据的变化情况，还可配合提问的方式与学生互动，引导学生自己去分析某条汇编指令的功能。这样便可以将枯燥的汇编指令变的简单好学，从而不会让学生感到枯燥乏味了。又比如在学习单片机例程时，可根据题目将班里的学生分组，每个组准备一道例程，并现场用Proteus和 Keil演示讲解，教师可根据每个组的课堂表现计入平时成绩。这种任务驱动教学方式有效的调动了学生们的主观能动性。
二、从实验教学角度分析
单片机应用技术是一门注重实践的技术，因此实验是单片机教学中不可分割的重要组成部分，以往的单片机实验大多采用实验箱的做法，即：指导教师布置几个题目，学生在实验箱上实现即可。这有几个弊端：1)实验箱上电路模块固定，可选做的实验题目较少，且题目陈旧老套，不能实时更新;2)实验箱上的电子元器件更容易因长期实验或学生使用不当造而损坏，不容易维护，增加实验成本；3)购买单片机实验箱价格不费，需要学校较大投资； 4)人力资源等现实原因，大多情况实验时开放时间远远不够学生们做实验需要的时间。
鉴于以上多个原因，在实验教学环节我们可采用Proteus和Keil两款软件建立虚拟实验室，而两款软件可免费从网上下载，因此大大降低实验成本；由于是软件仿真，所以在实验题目的选取方面有较大空间，且可以根据较新元器件搭建实验电路，灵活多变；在PC机相当普及的今天，学生可以随时随地的建立一个虚拟的单片机实验室，极大的满足了学生做实验的需求。使学生不需硬件支持也能完成实验内容，能降低实验成本，缩短实验周期，延伸实验内涵。
总之，将Proteus和Keil引入单片机教学，采用教师为辅学生为主，任务驱动的教学理念，在节省成本的同时，极大的培养了学生们的学习兴趣，有效提高了学生们的实践能力。
第三篇：单片机课程设计
单片机课程设计
课题： 简易电子琴设计
学
院：
电气与信息工程学院 专
业：
电子信息工程 姓
名：
李琳琳 学
号：
093411106
指导老师：
田巍
河南城建学院
2014年
01 月
01 日
第四篇：单片机课程设计
课 程 设 计
设计题目： 基于单片机的8*8点阵显示数字设计
学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专
业： 班
级： 学
号：
目 录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Ⅱ 1 方案选择及总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1方案确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1.1功能要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1.2方案确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2器件选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2 控制系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1 控制系统硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1.1整体模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1.2单片机AT89C51„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1.3单片机最小系统设计„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.3.1晶振电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.3.2复位电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.4驱动电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.1.5LED点阵显示设计„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.2控制系统软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2.1软件设计思想„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2.2主程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2.3子程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3 系统仿真及调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.1系统调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2系统仿真„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2.1protrus软件仿真„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2.2程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„^„17 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
I
摘 要
现在市场上各类基于LED的显示屏较多，但大部分产品为单一模式的LED显示屏，其在显示内容的更换及显示屏的重组等方面都存在不便之处。但随着信息化社会的迅速发展，LED显示屏正在向显示内容丰富、信息更改方便等方面发展。因此制作一款多功能的LED广告显示屏是非常有意义地。
LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以8×8点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第8行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。
本次课程设计的题目为8×8点阵数字显示，设计的任务为使用单片机控制8×8的点阵显示0到9的数字，不仅显示清晰，并且每经过一定时间，显示的数字加一，从0 到 9 循环。以AT89C51单片机为核心，采用串行传输、动态扫描技术，制作一款模块化LED多功能显示屏。
在资料收集方面，主要是参考了《51单片机原理及应用—基于Keil C与Proteus》一书，结合了一些网络资料，以及一些集成块的使用说明书。
在整个工作过程中，根据收集来的资料绘制出大概的原理图，然后通过Proteus仿真，与此同时运用Keil 编程，用Keil 与Proteus进行联调，调试成功后确定了原理图和控制程序。
II
第一章 方案选择及总体设计
1.1 方案确定
1.1.1 功能要求
1、采用STC-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“0——9”几个字符。
1.1.2 方案确定
采用ST89C51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“0——9”。
1.2 器件选择
微处理器采用ST89C51系列单片机，ST89C51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。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
第二章 控制系统设计
2.1控制系统硬件设计
2.1.1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2-1所示。
点阵显示器行驱动电路PC上位机单片机8×8点阵LED显示器电路点阵显示器列驱动电路
图2-1 硬件系统框图
此次需要实现的功能是利用一个ST89C51，一个8×8LED点阵，动态显示“0——9”10个字，采用PC上位机驱动显示电路。
2.1.2 单片机AT89C51 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产, 兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机能提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51单片机引脚图如图2-2所示。
图2-2 AT89C51引脚图
AT89C51管脚说明： VCC：供电电压。GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行
存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管脚
备选功能： P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
2.1.3 单片机最小系统设计
单片机的最小系统是能够让单片机工作的最小硬件电路。除了单片机外，最小系统还包括复位电路和时钟电路。
复位电路：单片机的复位电路接在复位信号RST上，复位电路用于将单片机内部电路的状态恢复到初始值。需要复位时按下按钮即可。
时钟电路：时钟电路为单片机工作提供基本时钟。时钟电路中包含一个晶体振荡器，简称晶振，频率范围是1.2~12MHz。晶体振荡频率越高，系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也就越快
ST89C51单片机最小系统电路由复位电路、晶振电路两部分组成。2.1.3.1 晶振电路设计
ST89C52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2-3所示。
C1XTAL130pFC2XTAL230pF图2-3 晶振电路图
X112MHZ
2.1.3.2 复位电路设计
ST89C51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2-4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ST89C51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ST89C51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。
ST89C51单片机复位电路如下图所示：
VCCAT89C51VCCC510MF/25VRSTR94.7KVSSR24.7KVSSRSTR1C10MF/25VS5 RSTVCCAT89C51VCC
图2-4 上电复位电路图
图2-5 按键电平复位电路图
复位电路工作原理：
上电瞬间RST引脚的电位与VCC等电位，RST引脚为高电平，随着电容C5充电电流的减少，RST引脚的电位不断下降，可以保持RST引脚在为高电平的时间内完成复位操作。
当单片机已在运行当中时，按下复位键S5后再松开，也能使RST引脚为一段时间的高电平，从而实现ST89C51单片机复位。
2.1.4 驱动电路设计
驱动电路图如图2-6所示。
图2-6 驱动电路图
74LS245引脚图如图2-7所示。
图2-7 74LS245引脚图
引出端符号： A A总线端
B B总线端
/G 三态允许端(低电平有效)DIR 方向控制端
74LS245是用来驱动LED或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
如果用89C51的P0口输出到数码管，那就要考虑到数码管的亮度以及P0口带负载的能力，当89C51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。选用74LS245提高驱动能力。P0口的输出经过74LS245提高驱动后，输出到数码管显示电路。
工作原理：
当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B向A传输;（接收）DIR=“1”，信号由A向B传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。
正向点亮一颗LED，至少也要10～20mA，若电流不够大，则LED不够大。而不管是ST89C51的I/O口，还是TTL、CMOS的输出端，其高态输出电流都不是很高，不过1～2mA而已。因此很难直接高态驱动LED，这时候就需要额外的驱动电路，通常有共阳型与共阴型LED阵列驱动电路，本设计才用共阴型高态扫描信号驱动电路。
共阴型LED阵列驱动电路采用高态扫描，也就是任何时间只有一个高态信号，其它则为低态。一行扫描完成后，再把高态信号转化到近邻的其他行，扫描信号接用一个反向驱动器，ST89C51本身内置一个反向驱动器，本设计将ST89C51作为点矩阵显示控制系统的控制核心，通过点矩阵实时显示并移动字符。
单片机的串口与行驱动器相连，用来发送显示数据信息。P3口与LED阵列的行引脚相连，送出数据、地址以及系统控制信号。输出低态时，最大可吸取0.5A，即500mA，若每个LED取30mA，7个LED同时点亮，需要210mA，完全满足LED点亮的基本条件。
所要显示的信号送入74LS245芯片，然后连接到LED阵列的列阵脚。对于高态的显示信号，将可提供其所连接LED的驱动电流，而这个驱动电流经过LED到输出端，形成正向回路，即可点亮该LED。其中每个晶体管任何时间只需负
责驱动一个LED，所以选择30mA射极电流的晶体管。驱动电路如图2-6所示。
2.1.5 LED点阵显示设计
本设计采用ATMEL公司的AT89C51作矩阵显示控制系统控制核心，12MHZ晶振,88点阵共阳LED显示器。其中，P0口作为字符数据输出口,P3口为字符显示扫描输出口,第31脚(EA)接电源，改变电阻（270×8）的大小可改变显示字符的亮度，驱动用74LS245芯片。
本设计LED矩阵显示器电路选用8×8点阵模块，系统由单片机控制。LED显示屏是将发光二极管按行按列布置的，在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制，也可以按列扫描按行控制。本文就是使用1块8×8点阵，采用按列扫描按行控制控制方式，扫描顺序自左向右，以满足数字显示的要求。8×8点阵LED结构如图2-8所示。
8×8点阵LEDabcdefgh12345678
图2-8 LED数码显示管
8×8 点阵LED的工作原理：LED点阵的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。对于共阳型的点阵来说，当某一点所在的行对应高电平“1”并且其所在的列对应低电平“0”的时候，这一点就会被点亮。将每一行的显示时间进行一定的延时,由于人的视觉暂留现象，就会感觉到8行LED是在同时显示的。若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。图2-9为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图2-10所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。一个8×8点阵是由64个发光二极管按规律组成的，如图2-10所示。图中，行接高电平，列接低电平，发光二极管导通发光。
图2-9 8×8点阵LED外观及引脚图
图2-10 8×8点阵LED等效电路
8×8点阵数字显示的编码原理: 8×8点阵数字显示主要应用行扫描动态显示的方法实现，如图2-11所示，将行线依次置零，一次对列线编码，有红色填充部分为1，无填充部分为0。
图2-11 8×8点阵数字显示的编码原理
如此可得到“0”的编码为{0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00},同理可得到：
{0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,0x00}
//1 {0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,0x00}
//2 {0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00}
//3 {0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,0x00}
//4 {0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,0x00}
//5 {0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00}
//6 {0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,0x00}
//7 {0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00}
//8 {0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00}
//9 2.2控制系统软件设计
2.2.1 软件设计思想
主程序先进行设置中断，并启动，再进行键盘扫描载入“0——9”字型，然后判断一组字型是否扫描完，按不同情况进行循环调用子程序。进入子程序后，首先设置相应的程序，反复调用显示子程序，并在显示过程中反复调用键盘扫描子程序进行延时，判断是否退出相应的方式显示子程序。设计过程中，能很好得提高按键响应速度。
2.2.2 主程序流程图
主程序首先设置并启动T0中断，然后调用初始化程序，为后面程序要用到的数据调入，并清零一些用到的数据单元，然后载入“0——9”字型，进行扫描。图2-12为主程序流程图。
图2-12 主程序流程图
2.2.3 子程序流程图（定时中断服务程序）
图11 子程序流程图（定时中断服务程序）
第三章 系统仿真及调试
3.1系统调试
根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好。
通电后，用示波器检测单片机的复位和晶振电路是否有复位信号和振荡信号。
3.2 系统仿真
3.2.1 proteus软件仿真
使用proteus原理及仿真如图3-1所示。
如图3-1 proteus原理及仿真图
3.2.2 程序
#include
{ 0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,0x00，//0 //1 0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,0x00，//2 0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00，//3 0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,0x00，//4 0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,0x00, 0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00, 0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,0x00，0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00，0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00
};uchar i=0,t=0,Num_Index;//主程序 void main(){ P3=0x80;
Num_Index=0;
//从0开始显示
TMOD=0x00;
//T0方式0 TH0=(8192-2000)/32;//2ms定时
TL0=(8192-2000)%32;IE=0x82;
//允许T0中断
TR0=1;
//启动T0 while(1);}
//T0中断函数
void LED_Screen_Display()interrupt 1 { TH0=(8192-2000)/32;
//恢复初值
TL0=(8192-2000)%32;P0=0xff;
//输出位码和段码
P0=~Table_of_Digits[Num_Index*8+i];P3=_crol_(P3,1);
//P3循环向左一位 //5 //6 //7
//8 //9
}
if(++i==8)i=0;if(++t==250){
} t=0;
//每屏一个数字由8个字节构成 //每个数字刷新显示一段时间
if(++Num_Index==10)Num_Index=0;//显示下一个数字
总结
经过单片机的课程设计，我有了很大的收获。
首先，就是让我加深了对单片机的掌握和理解与应用，知道单片机到底是怎样控制点阵，怎样应用在生活中的。并且让我懂得了要善于思考，追求严谨，认真解决问题，才会有更多的收获。
然后，提高了通过查阅资料解决问题的能力。通过查阅大量的相关资料，详细了解了LED的发光原理和LED显示屏的原理，了解了LED的现状，清楚地了解了LED显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，明确了研究目标。并且通过对单片机资料的查阅和应用，更进一步增加了对单片机知识的理解和运用能力。并证实了自己的思路：“查资料→思考总结→运用→找出差错，再查资料和向别人询问→再次运用”的正确性。
最后，本系统能够完成设计任务，能够显示数字0-9，并且显示也较为稳定清晰。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。在本次课程设计中，主要使用了Proteus和Keil等软件进行硬件电路和控制程序的设计，加深了对这些软件的了解。感到Proteus对电子专业的同学来说是一个很有用的软件。总体来说这次的课程设计很成功，达到了预想的目的：学到了知识，提高了能力，完成了任务。
参考文献
[1] 张靖武,周灵彬 《单片机系统的PROTEUS设计与仿真》北京 电子工业出版社 [2] 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉 《8051单片机实践与应用》北京 清华大学出版社 [3] 李群芳，肖看 《单片机原理、接口及应用》北京 清华大学出版社
[4] 张毅刚，彭喜元等 《新编MCS-51单片机应用设计 》黑龙江 哈尔滨工业大学出版社 [5] 李朝青，刘艳玲编著 《单片机原理及接口技术》北京 航空航天大学出版社
第五篇：单片机课程设计
基于单片机的火灾智能报警控制系统的设计
前言
在各种灾害中，火灾是最经常、最普通地威胁公众安全和社会发展的灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带文明进步、光明和温暖。但是，失去控制的火，就给人类造成灾害。据统计，我国 70 年代火灾年平均损失不到 2.5 亿元，80 年代火灾年平均损失不到
3.2 亿元。进入 90 年代，特别是 1993 年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000 多人。2010年上海静安区高层住宅着火，导致58人死亡，70余人受伤。2014年1月云南香格里拉大火，烧毁房屋100多栋，直接经济损失1亿多元人民币。火灾事件经常发生，防止火灾事故关系到人民群众的生命财产安全和社会和谐稳定。现在各种电子产品的普及，再加上人们防火意识的不强，这些都给火灾的发生带来了巨大的安全隐患。
对于火灾最关键的问题在于预防，目前防火报警系统趋于智能化、自动化，灵敏程度也越来越高。在这种背景下，基于单片机的火灾智能报警控制系统能突显出其巨大的优越性。目前，国内大多数偏重于商场、宾馆、高级写字楼、大型仓库等大型火灾报警系统的研发和设计。本系统侧重于小型火灾智能报警系统的设计，可在火灾发生初期检测到并且报警，还能够实时显示温度和烟雾浓度。
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