第一篇：单片机课程设计说明书通用格式
单片机课程设计说明书通用格式
课程设计经常做的题目：
可调节的时钟
电子密码锁
计算器
键盘显示
音乐播放器
红外
液晶显示
设计要求和条件
根据单片机开发板所提供的元件特性和硬件电路，编写相关的程序，通过实验开发板实现XXXXXXX功能。
1、搭建仿真电路图，模拟单片机要实现的功能
2、焊接单片机开发板
3、编写程序
4、下载并调试，实现功能
功能介绍：基本功能和扩展功能介绍（诸如按下什么按键显示什么）
设计目的：（用到多少写多少，也可以添加）
1、熟练掌握KEIL软件的使用方法
2、熟练掌握PROTEUS软件的使用方法
3、掌握单片机I/O接口的工作原理
4、掌握中断系统的工作原理
5、掌握动态LED显示器的工作原理及编程方法
6、掌握蜂鸣器的编程使用
7、掌握行列式键盘的工作原理及编程使用方法
8、掌握单片机的下载使用方法
设计方案论证：
方案一：XXXXXXXX。流程图或者结构图
方案二：XXXXXXXX流程图或者结构图
方案三：XXXXXXXXX流程图或者结构图
经过对比，使用方案X。
设计结果分析：
编写的程序能够实现预想的功能，具体功能实现：XXXXXXXXX
设计过程中遇到的问题，怎么解决的。
设计体会：
通过课程设计，将前面所学的知识进行了综合总结和运用，提高了知识的运用能力，培养了实际动手能力。Xxxxxxxxxxxxx
参考文献：XXXXXXXX
附录：仿真图和程序
第二篇：单片机课程设计说明书
目录
引言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
第1章 设计目的及意义„„„„„„„„„„„„„„„„„
第2章 设计内容及要求„„„„„„„„„„„„„„„„„
2.1 设备与器材„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.3 设计过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
第3章 设计感想„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
第4章 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
附录
程序编码„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
引言
LED显示屏是利用发光二极管点阵模式或像素单元组成的平面式显示屏幕，广泛应用于学校,银行，商店等公共场所的信息发布和广告宣传
生活中可以看到各式各样的广告流水灯，有单一颜色的几个灯按固定的次序点亮，有多个不同颜色的灯构成某一图案依次点亮的，也有多排广告灯按多种组合好的次序循环点亮的等。我们设计的广告流水灯，就是这些广告灯中的类型，我们虽然学习了单片机的一些基础知识，做过一些小设计，但是没有系统的总结，通过此次的课程设计，使自己的经验得到了理论上的升华。
为了实现用单片机对广告灯实行控制，我们先进行编程，画出接线图，流程图和写出指令再运行程序，然后根据实际情况对程序进行调试和完善。
第1章 设计目的及意义
1.1 设计是对《电工学》和《单片机原理与应用系统设计》课程理论知识的理解和应用，培养动手能力和解决实际问题的经验； 1..2 通过实验提高对单片机的认识；
1.3 通过实验提高电路焊接，合理布局，电路检查的能力； 1.4 进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理； 1.5 提高软件调试的能力；
1.6 掌握AT89S5单片机系统中各个管脚的作用；
1.7 通过系统的设计过程，提高分析问题，解决问题的能力； 1.8 培养团队意识和协同合作能力；
第2章 设计内容及要求
2.1 设备与器材
AT89S51简介
AT89S51是一个低功耗，高性能8位单片机，片内含4k Bytes的可反复擦写1000次的只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash储存单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。管脚说明
VCC：电源电压输入端。
GND：电源地。
P0口：P0口为一个8位级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1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。
PDIP封装的AT89S51管脚图
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口除了作为普通I/O口，还有第二功能：
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（T0定时器的外部计数输入）
P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 发光二极管
发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极
管发黄光
发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
2.2 设计要求
本设计使用AT89C51芯片作为控制芯片，利用P0、P1、P2、P3口
连接共4*8个发光二极管，各个端口电平的高低控制32个灯的亮或灭,以达到各种各样的显示效果。开始时所有灯全暗，通过烧录软件时开始跑马灯，并要求有多种亮暗组合
2.3设计过程 2.31设计效果图 2.32设计电路原理图
将32个发光二极管组成4*8的矩形图形，分别接到P0、P1、P2、P3引脚上。发光二极管有两个引脚，较长的表示正极，较短的表示负极。32个发光二极管共阳极连接。具体连接见电路原理图
2.33 按照电路原理图焊接实际电路图
焊接注意事项：
1.芯片与底座都是有方向的，焊接时，要严格按照PCB板上的缺口所指的方向，使芯片，底座与PCB三者的缺口都对应。2.焊接时，要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住，防止虚焊。3.在焊接圆形的极性电容器时（一般电容值都是比较大的），其电容器的引脚是分长短的，以长脚对应“+”号所在的孔。
4.芯片在安装前最好先两边的针脚稍稍弯曲，使其有利于插入底座对应的插口中。.取电阻时，找到所需电阻后，拿剪刀剪下所需数目电阻，并写上电阻，以便查找。
6.装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。
焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。
7.焊接集成电路时，先检查所用型号，引脚位置是否符合要求。焊接时先焊边沿对脚的二只引脚，以使其定位，然后再从左到右自上而下逐个焊接。
8.对引脚过长的电器元件（如电容器，电阻等），焊接完后，要将其剪短。
9.焊接后用放大镜查看焊点，检查是否有虚焊以及短路的情况的发生。
10.当有连线接入时，要注意不要使连线深入过长，以至于将其旋在电线的橡胶皮上，出现断路的情况。
12.当电路连接完后，最好用清洗剂对电路的表面进行清洗，以防电路板表面附着的铁屑使电路短路。
13.当最后组转时，应将连线扎起，以防线路混乱交叉。14.焊接上锡时，锡不宜过多，当焊点焊锡锥形时，即为最好
2.33 编写程序 见附图
2.4 最终效果图 见附图
第3章 设计感想
通过此次课程设计使我的理论与实际得到结合，摆脱了单纯的理论知识学习，通过试验加深了我对课本知识的理解，运用所学知识进行简单的程序设计。了解了在单片机系统中扩展简单I/O接口的方
法，外部中断技术的基本使用方法，掌握了中断处理程序的编程方法。在设计过程中，不断调试和修改程序，提高了对单片机的应用能力，分析和解决问题的能力。此次课程设计锻炼了我综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，这次设计让我积累了很多经验。能够顺利如期完成此次课程设计，有赖于小组成员的积极协同配合，在合作中提高了我们的合作意识和协同合作能力。尽管设计过程中困难很多，不断的修改调试，但是最终达到了预期的目的
第4章 参考文献
【1】 欧伟明等﹒单片机原理与应用系统设计.北京：电子工业出版社，2009
第三篇：单片机课程设计电子时钟说明书
《电子时钟》 课程设计说明书
专业班级：
11级自动化<3>班
姓
名： 欧阳明长 李徐军
陈龙
指导教师：
郭
玉
设计时间:
2013--12--17
物理与电气工程学院
2013年12月17日
摘要
电子钟在生活中应用非常广泛，而一种简单方便的数字电子钟则更能受到人们的欢迎。所以设计一个简易数字电子钟很有必要。本电子钟采用STC公司的AT89S52单片机为核心，使用12MHz 晶振与单片机AT89S52 相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒的要求,并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。该电子钟设有四个按键S12、S13、S14和S15键,进行相应的操作就可实现小时调整、分钟调整和启停功能。具有时间显示、整点报时、校正等功能。走时准确、显示直观、运行稳定等优点。
关键词 电子钟；AT89S52；硬件设计；软件设计
目录 设计课题任务、功能要求说明及方案介绍……………………………………3 1.1 设计课题任务………………………………………………………………3 1.2 功能要求说明………………………………………………………………3 1.3 设计总体方案介绍及原理说明……………………………………………3 2 设计课题硬件系统的设计………………………………………………………3 2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍…………………………………4 3 设计课题软件系统的设计………………………………………………………4 3.1 设计课题软件系统各模块功能简要介绍…………………………………4 3.2 设计课题软件系统程序流程框图…………………………………………4 4 设计结论、仿真结果、误差分析………………………………………………7 4.1 设计课题的设计结论及使用说明…………………………………………4 4.2 设计课题的误差分析………………………………………………………7 4.3 设计体会……………………………………………………………………7 参考文献 ……………………………………………………………………………7 附 录 ……………………………………………………………………………8 1 设计课题任务、功能要求说明及方案介绍
1.1 设计课题任务
设计一个具有特定功能的电子钟。具有启停、时间显示、报时等功能。并有时间设定，时间调整功能。
1.2 功能要求说明
设计一个具有特定功能的电子钟。电子钟上电从12时0分0秒开始运行，按下启停键进入时钟运行状态；再按启停键暂停运行，并且再次按下时能够在原来的时间上继续计时；运行到整点是能够自动响铃，通过外部按键可以进行实践的调整，并且在运行时相应的LED灯等同步亮灭。
1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明
本电子钟主要由单片机、4*4独立键盘、显示接口电路和电源电路构成，设 计课题的总体方案如图1.1所示：
图1.1 总体设计方案图
本电子钟的所有的程序、参数均存放在AT89S52的内部RAM中。键盘采用动态扫描方式。利用单片机定时器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。设计课题硬件系统的设计 2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍
本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块。
（1）单片机最小系统模块：包括8位微控制器AT89S52；电源复位电路；晶振电路。本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由电源上电完成。
（2）输入模块：本模块共用到了4个按键（S12、S13、S14、S15），分别完成时间的调整、启停。1个电源开关（具有复位功能）。
（3）输出模块：本次设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）8个PNP三极管驱动，并且还有蜂鸣器模块。（4）电源模块：USB供电及下载器。
设计课题软件系统的设计
3.1 设计课题软件系统个模块功能简要介绍
本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现，主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块。
主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的控制。
中断服务程序：主要是用于电子钟的1S延时。键盘输入程序模块：主要是用于完成特定时间调整。
数码管及其驱动模块：主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。延时模块：短延时用于数据的动态显示，按键的判断。
3.2 设计课题软件系统程序流程框图
系统程序采用汇编语言按模块化方式进行设计,然后通过Keil软件开发平台将程序转变成可烧写文件。
主循环程序框图如3.1所示；判断进位程序如3.2所示； 计时一秒中断程序如3.3所示； 启停中断框图如3.4所示； 延时子程序框图如3.5所示； 图3.1 主循环程序 5
图3.2 判断进位子程序
图3.3 计时一秒中断
图3.4 启停中断程序
图3.5 延时子程序 设计结论、运行结果、误差分析
4.1 设计课题的设计结论及使用说明
本设计为基于单片机的电子钟的设计。刚开始，我们很多地方理不清头绪，无从下手，只能从平时的实验中得到一些方法，但通过认真研究设计课题，找书上网查资料，确定基本设计方案，对所用芯片功能进行查找、调试，设计中有四个按键，其中S12为分钟加1调整，S13为小时加1调整，S14为外部响铃按键，S15为启停按键，另外当整点时间到时，蜂鸣器报警。这样的结果与设计基本相符，基本上完成了设计任务。
4.2 设计课题的误差分析
该电子钟在运行中存在一定的误差，误差产生有三种原因，首先是采用的计时利用中断来实现。而当电子钟运行时间1秒时，又得去执行中断程序，这个过程需要几个机器周期。第二，硬件系统有一定的影响。第三，设计用到12MHz晶振，计算是满20次为一秒钟，实际会慢很多。
4.3 设计体会
本次课程设计，让我们三人受益匪浅，认识到了自己的许多缺点和不足，使我深深的感受到了理论联系实际的必要性及其重要性。
参考文献
[1] 李全利.单片机原理与接口技术[M].高等教育出版社.2009.1.[2] 刘文秀.单片机应用系统仿真的研究[J].现代电子技术.2005, 第286 期.[3] 胡学海.单片机原理及应用系统设计[M]，北京：电子工业出版社，2005.[4] 李广第.单片机基础[M]，北京航空航天大学出版社，2006.7.附录
程序代码为：
ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INTT0 ORG 0013H LJMP INTT1 ORG 000BH LJMP INTT ORG 0100H START:SETB EA SETB ET0 SETB IT0 SETB EX0 SETB IT0 SETB EX1 SETB IT1 MOV R7,#16 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#15536/256 MOV TL0,#15536 MOD 256 MOV R0,#12 MOV R1,#0 MOV R2,#0 MOV R6,0FEH CLR TR0 L1:
LCALL PANDUAN;*****************
;记秒
MOV A,R2
MOV B,#10
DIV AB
MOV P2,#0FDH
LCALL XIANSHI
LCALL DELAY
MOV A,B
MOV P2,#0FEH
LCALL XIANSHI
LCALL DELAY;***************
;调分
JB P3.0,L40 L41:JB P3.0,L42 LJMP L41 L42:INC R1
;计分
L40: MOV A,R1
MOV B,#10
DIV AB
MOV P2,#0EFH
LCALL XIANSHI
LCALL DELAY
MOV A,B
MOV P2,#0F7H
LCALL XIANSHI
LCALL DELAY
MOV P2,#0FBH
MOV P0,#0BFH
LCALL DELAY;******************
;调时
JB P3.1,L45 L47:JB P3.1,L46 LJMP L47 L46:INC R0
;计时
L45: MOV A,R0
MOV B,#10
DIV AB
MOV P2,#07FH
LCALL XIANSHI
LCALL DELAY
MOV A,B
MOV P2,#0BFH
LCALL XIANSHI
LCALL DELAY
MOV P2,#0DFH
MOV P0,#0BFH
LCALL DELAY
;*************************;判断5分钟闹铃
CJNE R1,#5,L51
CLR P3.5
MOV P1,R6
MOV A,R6
RL A
MOV R6,A
LJMP L52 L51:CJNE R1,#6,L52
SETB P3.5 L52: LJMP L1
;***************;执行1秒钟
INTT:DJNZ R7,L33
MOV R7,#16
INC R2
MOV P1,R6
MOV A,R6
RL A
MOV R6,A L33:RETI;*********************
;外部中断
INTT0:CPL P3.5
MOV P1,#0
RETI;***********************
;启停功能
INTT1:MOV P1,#0
LCALL DELAY
JB P3.3,L97
CPL TR0
L97: RETI;**********************
;显示子程序
XIANSHI:MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
RET
;**********************
;延时子程序
DELAY:MOV R3,#20
DEL1:MOV R4,#50
DEL2:DJNZ R4,DEL2
DJNZ R3,DEL1
RET
;*******************
;判断进位子程序
PANDUAN:
CJNE R2,#60,L31
MOV R2,#0
INC R1
L31:CJNE R1,#60,L32
MOV R1,#0
INC R0
L32:CJNE R0,#24,L35
MOV R0,#0
L35:RET
;********************
TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
DB 92H,82H,0F8H,80H,90H
END
第四篇：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
第五篇：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
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