基于单片机82158点阵控制系统设计_单片机课程设计(编辑修改稿)

基于单片机82158点阵控制系统设计_单片机课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

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，如下表所示： 管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行 输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /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。 4 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（ 0000HFFFFH），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 LED 显示屏 本次设计中采用 8*8 点阵 LED 显示器，简称 LED 点阵板或 LED 矩阵板。 它是以发光二极管为像素，按照行与列的顺序排 列起来，用集成工艺制成的显示器件。 有单色和双色之分，这种显示器有共阳极接法和共阴极接法两种，设计中用到的是共阳极的显示器。 LED 显示屏色彩丰富， 3 基色的发光管的可以显示全彩色， 显示显示方式变化多 （文字、图形、动画、视频、电视画面等）、亮度高，是集光电子技术、微电子技术、计算 机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。 其次， LED 显示屏的象素采用 LED 发光二极管，将多个发光二极管以序列的形式构成 LED 显示阵列，这种显示屏具有耗电省、成本低、亮度清晰度高、寿命长等优点， 而且LED 显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，是信息传播设施划时代的产品。 再次， LED 显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用 LED 电子显示屏，有巨大的社会 效益和经济效益。 具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少 视角大、可视距离远等特点 ,是目前国际上使用广泛的显示系统。 系统各单元电路设计 最小系统 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。 如 图 4 所示： 5 图 4 AT89C51单片机最小系统 复位电路 ： 单片机在启动运行时需要复位，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，另外，在单片机工作过程中，如果出现死机时，也必须对单片机进行复位，使其 重新开始工作。 其电路图如图 5。 . 图 5 电路的设计 电源电路 ： 电源电路采用普通集成稳压电路，在本次设计中，由于考虑到成本问题，这 部分电路就以输出 +5V 的稳压电源代替。 晶体振荡电路 ： AT89C51 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6 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 fosc 采用 12MHZ， C C2 的电容值取 30pF，电容的大小起频率微调的作用。 驱动电路设计 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AT89C51 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， AT89C51 本身内置一个反向驱动器，本设计将 AT89C51 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。 P0 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 ，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。 所要显示的信号各个经过一个限流电阻送入晶体管的基极，而每个 NPN 晶体管的的集极连接 VCC、射极输出经一个 100Ω的限流电阻连接到 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 6 所示 A02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B /B A1U27 4 L S 2 4 5 图 6 驱 动电路图 7 上拉电阻 从电源高电平引出的电阻接到输出端 ， 如果电平用 OC(集电极开路， TTL)或 OD(漏极开路 ， CMOS)输出，那么不用上拉电阻是不能工作的 ，管子没有电源就不能输出高电平了。 R21 0 kR31 0 kR41 0 kR51 0 kR61 0 kR71 0 kR81 0 k 图 7 上 拉电阻 显示电路 本次设计中采用 8*8 点阵 LED 显 示器，简称 LED 点阵板或 LED 矩阵板。 它是以发光二极管为像素，按照行与列的顺序排列起来，用集成工艺制成的显示器件。 有单色和双色之分，这种显示器有共阳极接法和共阴极接法两种，设计中用到的是共阳极的显示器。 共阳极接法的原理图如图 6 所示，图中画出了 8*8 点阵的二极管。 每一行发光二极管的阳极接在一起，有一个引出端 r，每一列发光二极管的阴极接在一起，有一个引出端 c。 当给发光二极管阳极引出端 r1 加高电平，阴极引出端 c1 加低电平时，左上角的二极管被点亮因此，对于行和列的电平进行扫描控制时，可以达到显示不同字符的目的。 图 8 显示 器组成原理图 8。