第一篇：单片机课程设计任务
微机接口课程设计任务
一、所需设备：伟福系列单片机仿真实验箱、PC机及实验指导书
二、设计内容（以下内容每人任选一题）
设计内容（题目）1：数据采集系统
从键盘中任意选出6个键作为系统的功能键和LED数码显示一起组成一个单片机键盘显示系统（小的监控程序），并通过实验箱上的接口芯片实现相应的功能（注：这些硬件电路全在实验箱上，但自己要能设计）。要求设计相应的硬件电路，并画出实现题目要求功能的流程图，编写、调试相应的程序。
编程要求：
开机后显示班级号（4位），学号（2位）（复位状态），然后通过功能键设置参数，而后运行主程序。6个功能键为：
设置参数步骤：复位状态下，按下“设定”键后6位显示的状态为：
显示设定值显示参数行(组)号
四位设定值中的某一位小数点亮（或者整个值闪烁），表示对该位进行设置。用“加一”、“减一”键改变该位的值，用“换位”键改变设置位（由左到右），用“确定”键保存设定的值。
本次设计要求能设置四行参数即可，每行参数在0－9999之间，当连续按“确定”键时，对应的行号（上图）从01－04循环变化。按下“运行”键，执行不同的程序，共有三种要求，每位同学只需完成其中一种要求即可或自愿全做：
1、执行数据采集程序（参考硬件实验十四，但要求不同），采集模拟量0－5V，显示对应的物理量在0000－某一组（行）之间变化。5V对应的显示值是多少可以在设定时通过参数设置选择某一组（行）。
2、执行数据采集程序，采集模拟量0－5V，显示对应的物理量在000－500变化，当采集值大于设定值的10%时，声光报警（自定方式），设定值在200－
400之间任意确定，运行前通过键盘给定，采集值恢复正常时，报警自动解除。
3、执行温度采集程序，显示温度值（参考实验二十三），当温度大于设定值（25℃－35℃之间）时，让直流电机转动，温度越高，转速越快，转速不做具体要求，只要能用肉眼
看出变化即可。温度设定值通过键盘给定。
设计内容（题目）2：数据采集与通讯系统
甲机（单片机）作为监控机，通过键盘设定上限、下限值，通过RS-232通讯接口传送给乙机（单片机），乙机根据AD转换值与甲机传送来的上限、下限值比较，当大于上限值或小于下限值时，发生报警（声、光报警）
。当采集值处于上下限值之内时，报警自动解除。甲机的上下限值随时可以设定，乙机上下限值也要随之改变。
提示：可在甲机上定义一个“通讯”功能键，当上下限值设定完成后，按下“通讯”
键，上下限值的数据即可发送给乙机（该题目可以两名同学配合完成）。
设计内容（题目）3：直流电机转速控制系统
控制原理图如下图所示：
单片机双机通讯控制示意图 电机转速控制原理示意图图
要求：直流电机按照给定的转速运行，当给定值变化时，电机转速随之变化。同时在LED显示（6位八段码）给定转速值和实际转速值，显示格式如下：
其它设计内容（题目）：学生自己命题，所需器件只要实验室能够领到即可，但应综合ADC、DAC、键盘、显示及定时、中断等功能，如秒表、电子钟、温度控制器等。
三、课程设计日程安排及设计报告要求，见《单片机原理与接口技术》网络课堂。
四、开始课程设计前，要求熟练掌握做过的相关实验，如键盘、LED八段码动态显示、ADC、DAC等实验内容（可以在第一次上机时训练）。暂时未安排上机实验的同学，应在图书馆、阅览室、或其它实验室进行查资料、或设计所选题目（软/硬件）。
第二篇：单片机课程设计任务及要求
13Z机制《单片机课程设计》任务书及要求
一、本课程设计的目的和意义
通过课程设计使学生深入理解单片机的基本结构和工作原理。掌握单片机系统常用接口的设计及扩展方法。掌握汇编语言程序设计和程序调试的技巧。学会单片机应用系统的设计与开发，培养学生分析问题和解决问题的能力。为学生将来在机械设计制造及其自动化及其他领域应用单片机技术打下良好基础。
二、设计任务及要求
1.硬件设计：根据所选题目要求，完成基于单片机的完整硬件接口电路设计。
2.程序设计：根据需要画出程序流程图，设计出全部汇编程序并给出程序设计说明和程序注释。
3.设计文件：设计报告字数约4000~5000字（不包括程序清单），内容及格式要求如下：
（1）报告内容的一般安排
目录（1页）
前言（1页）：说明所选题目的、当今应用说明、对课题的理解，及要解决的问题和课题的意义。
总体方案设计（3~4页）：通过列举和分析若干可行技术方案、原理，从中选定可行最优设计方案，给出组成原理（框图）及技术路线。
硬件设计（4~8页）：元器件选择与必要的介绍；单片机硬件系统及外围接口电路的设计，原理说明。系统总电路图可占完整一页。
软件设计（6~10页）：设计各功能子程序、中断服务程序，及主程序，程序中应有必要的注释。对于复杂程序结构可先绘制程序流程图。
设计小结（1页）：对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出建议、解决的方法和对这次设计实践的认识、收获和提高。
参考文献（1页）
（2）设计报告书写要求
以班级为单位购买徐师大标准的课程设计报告本，人手一册。课程设计报告本应双面书写，每页的文字部分不得少于16行、每行不少于22字。若整页为汇编语言程序，则该页不得少于20行。
设计说明书中插图总数不宜超过10个，插图可包括元器件图、单片机系统硬件电路图、程序流程图等，插图大小及所占篇幅根据线条密度定，线条不能太稀疏。插图上下之外部不得留有超过一行文字高度的空白行。每个插图要有图号及图名，图号按顺序标注即可，例如“图1××温度传感器引脚图”。
设计内容凡为网上下载、抄袭、复印、相互之间雷同者，课程设计成绩为不及格。
三、设计安排和成绩分配
（一）设计时间：第19-20周（6月23日——7月4日）
第1天：上午在指定教室安排具体设计要求，整体指导。下午进行方案设计。
第2-4天：进行方案设计和硬件电路及接口设计。
第5-8天：进行软件设计，绘制程序流程图。
第9天：编写控制程序，整改设计内容，撰写课程设计报告。
第10天：上午继续撰写设计报告，准备答辩；下午交课程设计材料、答辩。
（二）设计成绩分配：
1．课程设计报告占50%，其中：
硬件接口电路设计占25%（包括电路图原理设计、电路连接和调试通过）；
程序设计占25%（包括程序设计说明、程序框图、程序行注释等）。
2．课程设计考勤占20%（两次点名不到，取消答辩资格）。
3.答辩回答问题占30%。
13Z机制《单片机课程设计》题目
1． 模拟交通灯单片机控制系统设计
在主、支道路的十字路口分别设置红黄绿三色交通控制灯，绿灯亮允许通行、黄灯亮要求压线和已过线车辆尽快通过、红灯亮禁止通行。某一方向的红灯灭，则绿灯立即亮；绿灯灭，则黄灯闪烁五秒后红灯才能亮。软件编程必须用定时器及中断技术编程。其他控制要求：
(1)主道路绿、黄、红灯亮的时间分别为60秒、5秒（闪烁）、25秒；
次道路绿、黄、红灯亮的时间分别为20秒、5秒（闪烁）、65秒；
(2)主、次道路时间指示采用倒计时，分别用2位数码管显示。
2．低频信号发生器的设计
用单片机、DA转换器等器件实现三角波、锯齿波、方波、正弦波等周期信号。输出信号频率及波形的选择可由旋转波段开关设定。输出信号频率可设定为50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz等。
学生：陈则言、戴瑞、董中辰、杜凯、杜双双
3． 电子密码锁设计
由单片机及其他电子器件构成密码锁的控制电路，当输入正确的密码时，由单片机输出信号以启动开锁机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。
设计要求：开锁键盘为8个按键，其键名分别为A、B、C、D、E、F、G、开锁。密码锁控制器中预存储一个6位字符密钥代码，当从开锁键盘输入密码与存储密钥代码相同时，按下开锁键即可启动开锁控制电路，并且绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。
学生：顾泽敏、郭颖佳、姜秋轶、李梦、刘虎成4． 实用电子秤
应用单片机及相关课程知识完成本设计。选择适用的力传感器或电阻应变片、AD转换器，设计基于单片机的电子秤控制系统，该称最大称重量为99.9kg，重量误差不大于±0.1kg。
学生：刘欢欢、刘为川、刘晓鹤、刘铸剑、栾洋
5．自动流水线工件计数器设计
应用单片机和传感器技术完成本设计。工件在自动线皮带机上单方向传送，当工件通过检测区时，由光敏传感器检测到工件并进行计数，计数值通过5位数码管显示器即刻器显示，计数范围为0～10000。当传送带上每通过100个工件，即计数值为100的整数倍时，讯响器响铃1秒；当计数值达到10000时，计数值清零并启动讯响器长鸣5秒。
学生：马旭晨、乔乐乐、史神怡、宋昂、苏威
6．多功能数字电子钟
应用单片机及数码管等器件设计一电子钟。电子钟有六位数码管显示，具有显示时、分、秒的功能，能借助键盘设置时间及报警时间等信息。报警时，蜂鸣器先鸣响5秒，然后停2秒，如果无人干预，蜂鸣器鸣响1分钟后停止。
学生：王璞、王旭、王有为、王志明、武宁
7．出租车计价器
设计一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行车里程计费二部分，系统能显示总金额，计价范围0-999.9元，精确到0.1元。起步价为5.0元，3Km之内起步价计费，超过3Km，增加2.1元（即1KM增加2.1元）。
学生：徐加太、叶晨、叶心宇、俞荣山、张灿灿
8．转速测量仪设计
应用单片机和传感器技术完成本设计。在旋转输出轴飞轮盘上安装霍尔传感器或光电元件，转轴每转一圈传感器可发出一个脉冲，由单片机及外围相关器件组成的电路对该脉冲信号计数，并为之编制单片机控制程序，用数码管输出所测转速。
学生：张国翔、张海洋、张辉、张冉、张赛
9．车速测量仪设计
公路上为限制轿车车速，设置了专用测速装置。该测速装置的工作原理是：在公路检测区沿车道方向相距1米（也可由设计者自行选取）各设置一套光电传感器，光电传感器可由发光二极管及光敏元件组成，发光二极管和光敏元件分别置于车道左右两侧。当车道中间无车辆或其他障碍物时，光敏元件能够接收到发光二极管发出的光；当轿车驶入检测区，遮断了光路，光敏元件则接受不到光。第一道传感器用于控制计时开始，第二道传感器用于控制计时停止，根据计时时间长短和两道传感器间距便可计算出车速。请设计该控制系统。
学生：张子华、赵方伟、赵煜星、周大喜、纵瑞博
10． 简易计算器设计（备选）
用所学单片机设计一简易计算器，计算器键盘为4×4，键名分别为0、1、2、„„、9和“加”、“减”、“乘”、“除”、“＝”、“清零”共16个键。计算器能够对两个数字进行加、减、乘、除运算。操作过程：首先输入操作数1，再按下运算类型键（即加、减、乘、除键），然后输入操作数2，最后按下“＝”键运算结果通过数码管显示。要求键盘输入的操作数能立即显示在数码管上，如果输入的操作数不正确，按下“清零”则重新开始本次运算所需的所有操作。操作数取值范围为两字节数无符号整数（即0~65535），减法运算结果若为负数则显示结果应有负号；加法和乘法运算时，如结果过大，超过了65535，则数码管显示FFFFF，除法运算仅显示商，忽略余数。
第三篇：10机械 单片机课程设计任务及要求
《单片机课程设计》任务书及要求
一、本课程设计的目的和意义
通过课程设计使学生深入理解单片机的基本结构和工作原理。掌握单片机系统常用接口的设计及扩展方法。掌握汇编语言程序设计和程序调试的技巧。学会单片机应用系统的设计与开发，培养学生分析问题和解决问题的能力。为学生将来在机械设计制造及其自动化及其他领域应用单片机技术打下良好基础。
二、设计任务及要求
1.硬件设计：根据所选题目要求，完成基于单片机的完整硬件接口电路设计。
2.程序设计：根据需要画出程序流程图，设计出全部汇编程序并给出程序设计说明和程序注释。
3.设计文件：设计报告字数不少于4000字（不包括程序清单），内容及格式要求如下：
（1）报告内容的一般安排
封面（1页）
课程设计题目及任务要求（1页）
目录（1页）
前言（1页）：说明选题目的、当今应用说明、对课题的理解，及要解决的问题和课题意义。 总体方案设计（2~3页）：通过列举和分析若干可行技术方案、原理，从中选定可行最优设计方案，给出组成原理（框图）及技术路线。
硬件设计（3~4页）：元器件选择与必要的介绍；单片机硬件系统及外围接口电路的设计，原理说明。系统总电路图可占完整一页。
软件设计（3~5页）：设计各功能子程序、中断服务程序，及主程序，程序中应有必要的注释。对于复杂程序结构可先绘制程序流程图。
设计小结（1页）：对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出建议、解决的方法和对这次设计实践的认识、收获和提高。
参考文献（1页）
（2）设计报告书写要求
课程设计报告用16K纸手写，每页的文字部分不得少于17行、每行不少于22字。若整页为汇编语言程序，则该页不得少于22行。
设计说明书中插图总数不宜超过12个，插图可包括元器件图、单片机系统硬件电路图、程序流程图等，插图大小及所占篇幅根据线条密度定，线条不能太稀疏。插图上下之外部不得留有超过一行文字高度的空白行。每个插图要有图号及图名，图号按顺序标注即可，例如“图1××温度传感器引脚图”。
设计内容凡为网上下载、抄袭、复印、相互之间雷同者，课程设计成绩为不及格。
三、设计安排和成绩分配
（一）设计时间：一周（五个工作日）
第一天：上午在指定教室安排具体设计要求，整体指导。下午进行方案设计。
第二天：进行方案设计和硬件电路及接口设计。
第三天：进行软件设计，绘制程序流程图。
第四天：编写控制程序，整改设计内容，撰写课程设计报告。
第五天：上午继续撰写设计报告，准备答辩；下午交课程设计材料、答辩。
（二）设计成绩分配：
1．课程设计报告占50%，其中：
硬件接口电路设计占25%（包括电路图原理设计、电路连接和调试通过）；
程序设计占25%（包括程序设计说明、程序框图、程序行注释等）。
2．课程设计考勤占20%（两次点名不到，取消答辩资格）。
3.答辩回答问题占30%。
10机械《单片机课程设计》题目
1． 模拟交通灯单片机控制系统设计
在主、支道路的十字路口分别设置红黄绿三色交通控制灯，绿灯亮允许通行、黄灯亮要求压线和已过线车辆尽快通过、红灯亮禁止通行。设计要求：
(1)主道路绿、黄、红灯亮的时间分别为60秒、5秒、25秒； 次道路绿、黄、红灯亮的时间分别为20秒、5秒、65秒；(2)主、次道路时间指示采用倒计时制，分别各用2位数码管显示。
学生：王远通、胡晋、张宇、陈乐乐、张铁柱、王治
2．八路抢答器设计
利用所学单片机知识，完成八路驱动器系统的设计。该系统最多可够实现八人抢答，当主持人按下“开始抢答”键后，答题人谁最先按下自己桌上的按键，则提示铃声响3秒，且在主持人前台显示器上显示该人数字代号（即1、2、„„、8）。一旦某答题人最先按下自己的抢答键后，自己则无法清除自己的“误”按动作，系统也不再接受其他人的按键，只有通过主持人前台上的“重新开始”按钮才能清除。
学生：徐丹、王长远、任鹏飞、王玉生、姚双、陈令
3．自动流水线工件计数器设计
应用单片机和传感器技术完成本设计。工件在自动线皮带机上单方向传送，当工件通过检测区时，由光敏传感器检测到工件并进行计数，计数值通过5位数码管显示器即刻器显示，计数范围为0～10000。当传送带上每通过100个工件，即计数值为100的整数倍时，讯响器响铃1秒；当计数值达到10000时，计数值清零并启动讯响器长鸣5秒。
学生：张刘羊、袁坤坤、漆冬之、杜永、张腾、宁志伟
4．转速测量仪设计
应用单片机和传感器技术完成本设计。在旋转输出轴飞轮盘上安装霍尔传感器或光电元件，转轴每转一圈传感器可发出一个脉冲，由单片机及外围相关器件组成的电路对该脉冲信号计数，并为之编制单片机控制程序，用数码管输出所测转速。
学生：华冲、刘智勇、陈希伦、崔彪、孙启舜、郭云鹏
5．低频信号发生器的设计
用单片机、DA转换器等器件实现三角波、锯齿波、方波、正弦波等周期信号。输出信号频率及波形的选择可由旋转波段开关设定。输出信号频率可设定为50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz等。
学生：蒋飞飞、王继生、汤飞、凌鑫、王全军、俞蕾蕾
6．倒计时钟的设计
应用单片机及数码管等器件设计倒计时钟。电子钟有9位数码管显示，分别显示剩余时间的天数（3位）、小时、分钟和秒；该系统能借助键盘设置时间及报警时间等信息。当倒计时到达时，报警系统启动。
学生：刘汉臣、王栋、姜艳平、杭宇、刘奇、张力
7． 实用电子秤
应用单片机及相关课程知识完成本设计。选择适用的力传感器或电阻应变片、AD转换器，设计基于单片机的电子秤控制系统，该称最大称重量为99.9kg，重量误差不大于±0.1kg。
学生：腾买买、陈宇航、刘保、姜天驰、刘昌元、黄亚
8．模拟电子琴设计
应用单片机知识完成该设计。模拟电子琴由单片机控制实现发音，电子琴具有八个按键，分别对应dou，ruai，mi，fa，sou，la, xi，dou（高）八的音阶的输出。当按下这些按键时，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同的音调。按键按下后则持续发音，直到按键被弹起则发音停止。C调音节各音的频率如下：
表：各音阶标称频率值
9． 电子密码锁设计（备选题）
由单片机及其他电子器件构成密码锁的控制电路，当输入正确的密码时，由单片机输出信号以启动开锁机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。
设计要求：开锁键盘为8个按键，其键名分别为A、B、C、D、E、F、G、开锁。密码锁控制器中预存储一个6位字符密钥代码，当从开锁键盘输入密码与存储密钥代码相同时，按下开锁键即可启动开锁控制电路，并且绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。
10． 电子数字钟的设计（备选题）
利用所学单片机知识，设计一个单片机控制的电子数字钟，其功能要求如下：
数字钟有时、分、秒共6位数码管。时钟每秒更新一次，当秒为59时，下一秒到来时，秒显示00，切分钟内容加1；当分钟达到59时，下次更新分钟时将显示为00；小时建议用24小时制，当小时显示23时，下次更新小时时将显示00。根据需要布置若干个调时按键，可调整当前小时和分钟。
11． 电子秒表设计（备选题）
该秒表设有“启动”、“停止”两个开关按钮，三位数码管计数显示，计时范围00.0~99.9秒。当开启电源开关后，秒表显示88.8持续一秒，然后显示0.0，进入准备计时状态。当按下“启动”按钮则启动计时，并且同步显示当前计时时间；当按下“停止”按钮，计时暂停，并显示当前计时时间；此时若再次按下“启动”按钮后将从当前已计时时间上累计计时；当按下“停止”按钮后，若再次按下“停止”按钮并且保持按下两秒钟，则计时清零，显示“0.0”；当再次按下“启动”按钮后，可重新从“0.0”开始计时。
12． 车速测量仪设计（备选题）
公路上为限制轿车车速，设置了专用测速装置。该测速装置的工作原理是：在公路检测区沿车道方向相距1米（也可由设计者自行选取）各设置一套光电传感器，光电传感器可由发光二极管及光敏元件组成，发光二极管和光敏元件分别置于车道左右两侧。当车道中间无车辆或其他障碍物时，光敏元件能够接收到发光二极管发出的光；当轿车驶入检测区，遮断了光路，光敏元件则接受不到光。第一道传感器用于控制计时开始，第二道传感器用于控制计时停止，根据计时时间长短和两道传感器间距便可计算出车速。
13． 喷漆房恒温控制系统设计（备选题）
通过8位旋转拨码盘输入设定温度（80、81、82、83、84、85、86、87），A/D转换器把温度传感器送来的喷漆房温度模拟量信号转变为数字信号，通过单片机对该数字信号进行比较，自动控制电发热元件开关，以控制房间温度保持在设定值。
14． 全自动单缸洗衣机控制器的设计（备选题）
设计说明：全自动单缸洗衣机有洗涤模式和甩干模式两种。洗涤和甩干共用一个电机驱动，洗涤时高低速换档电磁铁不通电，传动离合器接低速档，电机以大减速比通过皮带驱动洗衣波轮低速正反向旋转。甩干时，换档电磁铁通电，传动离合器接高速档，电机高速驱动洗衣滚筒旋转，靠离心作用脱水。单相电机正反转采用继电器或可控硅控制，低速洗涤和高速脱水采用电磁铁控制的机械传动换档，排水阀为电磁开关阀。两种模式时序说明如下：
洗涤模式：洗涤时长可选择6、9、12、15分钟四种时长，由用户通过按键设定。
停洗
甩干模式：洗涤模式结束即自动进入甩干模式。甩干时首先打开排水阀排空桶内水，然后启动电机驱动滚筒甩干，甩干时间可由用户通过按键设定为1、3、5分钟三种时长，甩干时间到则电机停转并启动报警音乐。
15． 简易计算器设计（备选题）
设计说明：设计一简易计算器，计算器键盘为4×4，分别为0、1、2、„„、9共10个数字键和“加”、“减”、“乘”、“除”、“＝”、“清零”6个辅助键。所设计计算器能够对两个一位数进行加、减、乘、除运算。计算器使用时首先输入第一个操作数，再按下运算类型键（即加、减、乘、除键），然后输入第二个操作数，最后按下“＝”键运算结果通过数码管显示。要求键盘输入的操作数能立即显示在数码管上，如果输入的操作数不正确，按下“清零”则重新开始本次运算所需的所有操作。
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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