课程设计题目基于AT89C52单片机的LED点阵显示电子钟设计学院物流工程学院专业物流工程班级姓名指导教师袁兵2015 年 1 月18 日课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:袁兵工作单位:物流工程学院题目: 基于AT89C52单片机的LED点阵显示电子钟设计初始条件:1.Protues 7 professional的ISIS 7 professional和ARES 7 professional软件2.Keil uvision4软件3.单片机的相关资料指导书要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)涉及一种基于AT89C52单片机的LED点阵显示时钟,具体要求如下:1.时钟的显示由LED点阵构成。
2.能正确显示时间,上电时间为12点。
3.时间能够由按键调整。
4.误差小于1s。
时间安排:2015年1月4-5日选择题目、布置任务2015年1月6-8日功能分析、硬件设计及修改2015年1月9-13日软件设计与编程2015年1月14-16日调试并修改硬件组成2015年1月17-18日修改软件编程并调试2015年1月19-20日编写设计说明书2015年1月21-22日确认提交版答辩指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日本科生课程设计成绩评定表指导教师签字:年月日1.项目概述 (2)1.1设计内容和要求 (2)1.2设计思路 (2)2.设计原理分析 (3)2.1设计方案论证 (3)2.2电路工作原理 (3)2.2.1复位电路模块 (3)2.2.2晶振电路模块 (3)2.2.3按键电路模块 (4)2.2.4显示电路模块 (5)3. 硬件电路设计 (6)3.1主要硬件设备介绍 (7)3.1.1 8×8点阵屏 (7)3.1.2 74LS373锁存驱动器的特性及使用 (8)3.1.3 74LS138译码器的特性及使用 (10)3.1.4 AT89C52单片机 (12)3.2 电路原理图 (13)3.3 元件清单 (14)4. 软件设计 (15)4.1 框图设计 (15)4.2 程序流程图 (16)4.3 程序清单 (16)5. 系统仿真 (27)6.课程设计总结 (29)参考文献 (29)本文设计的是一个室内用5块8×8点阵时钟显示屏,数字采用静止显示方式。
电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置,与传统的机械钟相比,它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点,因而得到广泛应用。
由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟走时更准确、性能更稳定。
LED点阵电子钟程序主要功能是屏幕显示时间稳定,精确。
所以按照分块设计的方法可以把程序分为主程序、显示程序、计时程序。
主程序主要是用来初始化系统和控制各个子程序之间执行的顺序。
显示程序用来完成数字在LED点阵上的显示,时钟的显示是使用5块8×8点阵显示屏。
计时程序用来完成计时,数时功能。
基于AT89C52单片机的LED点阵显示电子钟具有结构简单,性能好,价格低和灵活等优点,因此得到了广泛应用。
关键词:LED;电子钟;AT89C52单片机1 项目概述1.1设计内容和要求利用AT89C52单片机结合LED点阵显示器设计一个点阵显示电子钟。
电子时钟将在5块8×8点阵显示屏上分别显示(小时十位)、(小时个位)、(:)、(分十位)、(分个位)。
时钟出现累积误差,可以人为手动进行修改。
修改时间的功能可以通过独立式按键来完成。
设计一种基于AT89C52单片机的LED点阵显示时钟,基本设计要求如下:⑴时钟的显示由LED点阵构成。
⑵能正确显示时间,上电时间为12点。
⑶时间能够由按键调整。
⑷误差小于1s。
1.2 设计思路LED点阵电子钟程序主要功能是屏幕显示时间稳定,精确。
所以按照分块设计的方法可以把程序分为主程序、显示程序、计时程序。
主程序主要是用来初始化系统和控制各个子程序之间执行的顺序。
显示程序用来完成数字在LED点阵上的显示,时钟的显示是使用5块8×8点阵显示屏。
计时程序用来完成计时,数时功能。
2设计原理分析2.1 设计方案论证由中断产生的秒、分、小时数据,经转换子程序转换成适应LED点阵显示屏显示的数据,并通过单片机的输出功能输入到LED点阵显示屏,再通过显示扫描程序,显示出时钟的走时时间。
用计时程序来完成计时,数时功能,再通过单片机综合控制将数字显示出来。
由此可见,通过AT89C52单片机的控制功能,完全可以实现LED点阵显示电子钟。
2.2 电路工作原理2.2.1 复位电路模块本设计采用RC上电加按钮复位。
如图2.1中所示,将一个手动按钮与电阻串联后再和复位电容并联起来,当系统上电后,由于开关没有导通,还是一个基本的阻容复位电路,系统会可靠地复位。
如果在调试过程中需要对系统进行复位,这时不需要断电再接通电源,只需按一下复位开关即可。
当复位开关按下后,电容被短路,在RET脚上由于电阻分压会得到一个复位的高电平,达到复位效果。
图2.1复位电路2.2.2 晶振电路模块AT89C52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分别为振荡电路的输出端和输入端,时钟可由内部或外部生成,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。
晶振电路中,采用高精度的12MHz的石英晶振和电容值为30皮法拉的电容组成并联谐振回路。
以获得较高的刷新频率及较准确的时钟频率使显示稳定,计时准确。
系统时钟由定时器T0中断方式产生,较为精确。
电路图如图2.2。
图2.2晶振电路综合以上两个电路模块可设计出由复位电路和晶振电路加上AT89C52单片机所组成的单片机最小系统,如图2.3所示。
图2.3单片机最小系统电路2.2.3 按键电路模块按键电路由两个个独立式按键组成,如图2.4。
采用定时查询方式,一般情况下,单片机应用系统的用户按一次键(从按下到释放)或释放一次键(从释放到再次按下)最快也需要50毫秒以上,在此期间CPU只要有一次查询键盘,则该次的按键和释放就不会丢失。
因此,可以编制这样的按键程序,即每隔不大于50毫秒的时间(典型值为20毫秒)单片机就去查询一次按键,查询各键按下与释放的状态,就能正确地识别用户对键盘的操作。
独立按键,按键电路由两个独立式按键组成,分别接单片机的P3.2、P3.3低电平驱动。
这两个按键分别用作时调整,分调整。
图2.4独立按键电路2.2.4 显示电路模块显示电路由五片8×8点阵LED组成,用以显示(时∶分)。
根据设计要求,采用并行方式显示,通过锁存器芯片来扩展I/O口,达到控制LED点阵的40个列线的目的。
本方案运用5片锁存器74LS373来组成5组双缓存寄存器,驱动LED点阵的8组列线,用3/8译码器74LS138对LED点阵的8行进行扫描。
在送每一行的数据到LED点阵时,每次把数据分别送到5个74LS373,然后再把数据一起输出到LED点阵列中,送出去的时间数据由AT89C52来控制。
单片机的串口与行驱动器相连,用来发送显示数据信息。
P0口与LED的行引脚相连,送出数据,地址以及系统的控制信号。
输出低态时,最大可吸取0.5安培,即500毫安,若每个LED取30毫安,8个LED同时点亮,需要240毫安,完全满足LED点亮的基本条件。
显示电路如图2.5。
图2.5显示电路模块3硬件电路设计3.1 主要硬件设备介绍3.1.1 8×8点阵屏图3.1为8×8点阵LED 外观及引脚图,其等效电路如图3.2所示,只要其对应的DC 、DR 轴顺向偏压,即可使LED 发亮。
例如如果想使图3.2左上角LED 点亮,则DC8=1,DR1=0即可。
应用时限流电阻可以放在DC 轴或DR 轴。
8×8点阵LED 外观及引脚如图3.1。
图3.1 8×8LED 点阵引脚图图3.2为8×8点阵LED 等效电路,由此可以看出点阵是用64个LED 组成的。
点阵LED 扫描法介绍:从图3.2中可以看出,8×8点阵共需要64个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一列置1电平,某一行置0电平,则相应的二极管就亮。
频率必须大于128赫兹,周期小于7.8毫秒即可符合视觉暂留要求。
此外一次驱动一列或一行(8盏LED)时需外加驱动电路提高电流,否则LED 亮度会不足。
DC3 DC6 DR4 DC8 DR6 DR7 DC7 DC5DC1 DR5 DR3 DC4 DR8 DC2 DR2 DR18×8点阵焊接面引脚图3.28×8点阵LED等效电路3.1.2 74LS373锁存驱动器的特性及使用74LS373是常用的地址锁存器芯片,它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器,在单片机系统中为了扩展外部存储器,通常需要一块74LS373芯片。
本小节将介绍74LS373的工作原理,引脚图(管脚图),内结构图,主要参数及在单片机系统中的典型应用电路。
74LS373工作原理简述:1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态)。
当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态。
锁存端LE由高变低时,输出端8位信息被锁存,直到LE端再次有效。
当三态门使能信号OE为低电平时,三态门导通,允许Q0到Q7输出,OE为高电平时,输出悬空。
74LS373内部逻辑结构如图3.3所示。
图3.374LS373内部逻辑结构表3.1中:L表示低电平。
H表示高电平。
X表示不定态。
Q0表示建立稳态前Q的电平,G输入端,与8031ALE连高电平,畅通无阻,低电平,关门锁存。
表3.174LS373的真值表(功能表)OUTPUT CONTROL ENABLE G D OUTPUTL L L H HHLXHLXXHLQ0Z图中OE表示使能端,接地。
当G=“1”时,74LS373输出端1Q到8Q与输入端1D 到8D相同,当G为下降沿时,将输入数据锁存。
G,E功能如表3.2所示。
表3.2 G,E功能表E G 功能0 0 1 01X直通QI = DI保持(QI保持不变)输出高阻74LS373引脚(管脚)排列如图3.4。