基于proteus仿真的点阵式LED简单图形显示 毕业论文

西安航空学院毕业设计（论文）论文题目:基于proteus仿真的点阵式LED简单图形显示所属系部：电气工程系指导老师：贡雪梅职称：高级实验师学生姓名：班级：专业：检测技术及应用-1-目录摘要………………………………………………………………………2前言………………………………………………………………………31硬件设计……………………………………………………………41.1电路框图及原理图………………………………………41.2AT89C51单片机………………………………………61.3LED显示器……………………………………………91.4时钟电路和复位电路………………………………………121.5Protues仿真硬件………………………………………132软件设计………………………………………………………………162.11设计整体流程图………………………………………163仿真…………………………………………………………………173.1运行proteus软件，连接电路图………………………………173.2编辑汇编语言程序……………………………………………174总结………………………………………………………………215答谢语…………………………………………………………………22参考文献………………………………………………………………23附录：-2-摘要该设计基于proteus仿真的点阵式LED简单图形显示控制系统。该系统以AT89C51单片机为控制中心，控制一个驱动器74HC164来驱MATRX-8*8-GREEN---LED显示。单片机的典型代表是Intel公司在世纪研制出来的MCS-51系列单片机，并很快在我国得到推广和应用。把单片机与LED并用是现在社会生活中不可或缺的部分。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。关键词：AT89C518*8LED汇编语言仿真-3-前言LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。PROTEUS是一款新颖的嵌入式系统软硬件假想仿真平台，特别适用于单片机仿真，可以或许在线、实时仿真多种类型的单片机，诸如MCS-51系列单片机、PIC单片机、AVR单片机等，能够像硬件仿真器一样履行软硬件调试，而没须要花钱去购买和庇护价格不菲的仿真器，对于初学单片机的人来说，既减少了学习本钱，又达到杰出的学习结果。利用形形色色的器件创造出来的设计和显示方式被人们所采用，尤其是最近伴随着LED向小型化、薄型化发展，电子装置的各种显示部分装上了LED点阵显示器，移动电话手机的键盘和机壳加上了华丽的LED装饰，设计性提高了的电子装置越来越多。-4-1硬件设计1.1电路框图及原理图（1）电路原理框图单片机复位电路时钟电路显示电路电路原理框图（2）电路原理图-5-图1.1电路原理图-6-1.2AT89C51单片机XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51图1.2AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）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，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51单片机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。外形及引脚排列如上图所示：1.21主要特性：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·全静态工作：0Hz-24MHz-7-·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路1.22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。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，-8-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，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（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。-9-XTAL2：来自反向振荡器的输出。1.23振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.1.3LED显示器1.318*8点阵LED工作原理说明8*8点阵LED的工作原理：下图为8*8点阵LED外观及引脚图，其等效电路图（2）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。8*8点阵焊接面引脚0DF3A1G25E7CB68*8点阵式LED外观及引脚图-10-1.328*8点阵LED结构如下图所示：从上图中可以看出，8*8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二级管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一刻列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮：因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱:对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。-11-一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实。1.33LED电路原理图P3.3P3.4P3.2P3.5P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.3P3.4P3.2P3.5SRG8RC1/-&1D1324561081112913U174HC164U2NOTU3NOTU4NOTU5NOTU6NOTU7NOTU8NOTU9NOTXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427D4AT89C51图1.338*8点阵LED电路原理点阵LED扫描法介绍：LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（1）点扫描；（2）行扫描；（3）列扫描16*64=1024HZ,周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16*8=128HZ，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外，一次驱动一列或-12-一行（8颗LED)时需外加驱动电路提高电路，否则LED亮度会不足。1.4时钟电路和复位电路单片机正常工作最基本条件是：正确的电源、时钟信号、复位信号。51系列单片机第40引脚接电源+5V,第20引脚接地。电压过高或者过低均会引起单片机CPU不工作。单片机指令执行时在时钟脉冲控制下进行的，时钟脉冲信号是由单片机内部时钟电路及18脚、19脚外接晶振和电容组成的时钟电路产生的。时钟电路异常，也会引起