哈尔滨理工大学 单片机原理及接口技术
课程设计报告
设计题目： LED16*16点阵实验
专 业：
目 录
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课程设计意义 ................................................................................3
1.1本次课程设计的目的...................................................................3
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课程设计
2.2本次课程设计的意义...................................................................3
2 3 4
设计功能 ........................................................................................3 设计思路 ........................................................................................3 设计步骤 ........................................................................................3
4.1总体设计 .....................................................................................3 4.2 硬件设计 ....................................................................................4
4.2.1 LED显示及其驱动......................................................................4 4.2.2 可编程并行接口芯片8155...........................................................5
4.3 软件设计 .....................................................................................5
4.3.1 程序框图 ..................................................................................6
4.3.2 整体程序 ..................................................................................6 5
调试过程.............................................................................................7
5.1 硬件调试.....................................................................................7
5.2 软件调试......................................................................................7
6
结果分析与心得体会........................................................................7
6.1结果分析......................................................................................7 6.2心得与体会..................................................................................8
7附录：整体程序....................................................................................8
1课程设计目的与意义
1.1本次课程设计的目的
1）熟悉单片机编程原理。
2）熟练掌握 51 单片机的控制电路和最小系统。 3）单片机基本应用系统的设计方法。
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课程设计
2.2本次课程设计的意义
LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等特点。广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。因此16*16LED点阵实验的课程设计对实际的生产和生活具有非常重要的指导意义
2 设计功能
设计一个能显示16X16点阵图文LED显示屏，要求能显示文字，文字应稳定、清晰，文字以卷帘形式向上滚动显示“欢迎使用星研实验仪”。
3 设计思路
16×16点阵LED电子显示屏的设计：能依次显示“欢迎使用星研软件”几个字符。LED点阵中没有16X16的点阵，可以通过四个8X8的LED点阵对应的行和列分别连接起来构成16X16点阵，此时共需要32根行列控制线，对单片机来说明显不够，需要外扩I/O接口。可以选择的芯片有8255、8155等。设计过程中注意LED的驱动电压。
本实验单片机采用AT89C51,扩展采用74LS244N、8255A、8155A、74LS240N。 LED采用动态扫描的显示方法。这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16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，由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。
4 设计步骤
4.1 总体设计
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课程设计 图1 总体设计框架 4.2 硬件设计 本次设计采用了STAR ES598PCI实验仪，它提供了众多实用、新颖的接口实验，提供了一些模块的汇编例子程序、使用说明，可以满足单片机、微机原理课程的开放式实验教学，各种实时控制实验。它布局合理，清晰明了，模块化设计，可以升级，兼容性 强，使用方便，易于维护。因此本实验硬件使用该实验仪。使用实验仪的A2、A3和B4。区具体连线按以下说明： 表1 连线说明 连接区 B4区 B4区 B4区 B4区 接线位置标号（依次） CS（8255）、A0、A1 CS（8152）、IO/M JP56、JP53 JP52、JP76 JP33被连接区 A3区 A3区 A2区 A2区 被接线位置标号（依次） CS1、A0、A1 CS2、A8 JP23、JP24（行输出线） JP33、JP34（列输出线） JP34 4.2.1 LED显示及其驱动 R9R10R11R12R13R14R15R1619110171513118642A8A7A6A5A4A3A2A1U48SN74LS240N10171513118642R1R2R3R4R5R6R7R8A8A7A6A5A4A3A2A1OE2OE1GNDDS19R61470U12119JP23L1L2L3L4L5L6L7L824681113151710VCCJP2212VCC20VCC35791214161835791214161820161649151013OE1OE2A1A2A3A4A5A6A7A8GNDU13VCCLED1LED387314212115R1R2R3R4R5R6R7R8C1C2C3C4C5C6C7C8Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y818161412975387314212115R1R2R3R4R5R6R7R8LG7088BHSN74LS244NVCC20119JP24L9L10L11L12L13L14L15L1624681113151710161649151013OE1OE2A1A2A3A4A5A6A7A8GNDVCCLED2LED487314212115R1R2R3R4R5R6R7R8C1C2C3C4C5C6C7C8Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y818161412975387314212115R1R2R3R4R5R6R7R8LG7088BHC1C2C3C4C5C6C7C8161649151013C1C2C3C4C5C6C7C8161649151013VCC20VCCVCCU48SN74LS240N8255Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1GNDY8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1LG7088BHLG7088BHOE2OE1191SN74LS244N 图2 LED驱动原理图 - - 4 - - 121314课程设计
在该电路中JP23、JP24组成16根行扫描线；JP33、JP34组成16根列扫描线。行扫描线是低电平有效，列扫描线是高电平有效。
实际连线的时候需注意，行线跟8255的PA口，PB口要高低位对应，不可接反。而16×16点阵LED的两根列线编号跟点阵是相反的，故连线的时候两根列线要与8255的PC口，8155的PA口高低位反接。
4.2.2 可编程并行接口芯片8155
图 3 8155硬件电路图
8155采用40脚双列直插式封装，单一＋5v电源。
RESET:复位信号线，高电平有效，在该输入端加一脉冲宽度为600ns 的高电平信号，就可使8155可靠复位，复位时三个输入/输出口预置为输入方式。 CE:片选端,8155为低电平有效，8156为高电平有效，当8155上加上一个低电平时，芯片被选中，可以与单片机交换信息。 AD0～AD7:三态地址/数据总线，在ALE 的下降沿把8位地址锁存于内部地址锁存器，地址可代RAM或输入/输出用，由IO/M信号的极性而定，8位数据的流向取决于RD或WR信号的状态。
PA0～PA7:输入/输出口A的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。
PB0～PB7:输入/输出口B的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。
PC0～PC5:输入/输出口C的信号线，6位可编程输入/输出口，也可用作A和B口的控制信号线，通过对命令/状态寄存器编程来选择。
4.3 软件设计
本软件要求实现如下要求：汉字要稳定、明亮并且文字要以一定速度上升滚动显示。
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