基于单片机的电子课程表系统.doc
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1、 目 录 第1节 引 言31.1 电子课表系统概述31.2 本设计任务和主要内容4第2节 系统主要硬件电路设计52.1 单片机控制系统原理52.2 单片机主机系统电路62.2.1时钟电路72.3 七段数码管显示电路72.4 LED显示系统电路82.5 汉字显示硬件电路9第3节 系统软件设计10 3.1 系统主程序设计103.2 汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法15第4节 结束语18参考文献19附录20基于单片机的电子课程表系统第1节 引 言 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Onl
2、y 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。 LED因其体积小,耗电量低,高亮度及环保等优点而被广泛应用于公共场所的大屏显示上,LED点阵大屏可应用于户外广告,交通导航,大厅公告,比赛的多媒体实时显示等领域。学校新建体育馆内就置有大幅LED显示,校运会时为赛事信息实时显示提供了便捷。 我们的课程设计是基于AT89C51单片机
3、,用16*16点阵显示滚动的课程名称,至于教室门口,可即时显示该教室内正在上的课程名称,方便师生选择合适的教室学习。所作的点阵屏具有可移植性强,功能简单,可以简单继续添加更多相关功能的模型,也可以扩展成多块点阵屏的组合,以改良显示效果。该系统灵活性强,易于操作,可靠性高。1.1 电子课表系统概述 经过一段时间的观察,我们发现,同学们上自习是经常遇到一个问题。教室中有很多人,但不能确定里面是不是准备要上课,能不能到里面去自习。有时候坐下没多久刚刚进入学习状态,就有人进来说此教室将被班级活动占用或临时调整为上课教室。所以我们设想,能不能设计一个电子课表,放在每个教室的门口,显示当前在上的课程,并可
4、以通过一定的按键来及时改变课程,以应对临时变化。我首先想到的是设计一种有控制终端的课程显示系统。即每个教室门口都有一个电子课表,通过终端的控制完成所有课表的显示。但后来发现,以我们的能力做这样的工作太过复杂,所以选择了更容易的方式:单一的放在教室门口的电子课表,只显示当前的课程。于是现在的作品应运而生。发光二极管具有亮度高、体积小、单色性好、响应速度快、驱动简单、寿命长等优点,LED显示屏由发光二极管阵列构成并通过一定的控制方式,用于显示文字、图像、行情等各种信息以及电视、录像信号,由于由LED器件阵列组成的显示屏幕成本低,安装方便灵活,正受到社会各界尤其是商业界、广告界的极大重视。在大型商场
5、、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。显然,LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。本文基于单片机(AT89C51)讲述了1616 LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术,根据点阵屏和七段数码管的基本原理,做出了方便实用的电子课表!1.2 本设计任务和主要内容本课程设计的主要任务是以AT89C51为核心芯片设计16 16 L ED 汉字点阵显示电路。硬件电路主要由AT89C51 单片机控制器、L ED 显示屏行列驱动电路以及L ED 点阵显示屏,六位七段数码管4 部分组成。通过汉字字模点
6、阵数据批量生成软件来实现汉字点阵,采用汇编语言对单片机进行控制操作。完成实物电路并在Proteus 软件的基础上对结果进行仿真,得到了汉字点阵效果图。预计设计完成的电子课程表有如下功能:1.实现LED点阵屏汉字名称的滚动显示。2.实现不通课程汉字名称的自动切换。3.实现按键控制课程名称的临时更改。4.实现节日动画的显示。5.实现6位七段数码管显示时分秒。6.实现按键控制时间的调整。第2节 系统主要硬件电路设计 2.1 组成框图硬件设计思想:通过按键输入控制信号,由单片机进行处理,并将行列信号分别通过显示驱动输入点阵屏和数码管,控制点阵和数码管的显示. LED 16*16 点阵屏 AT89C51
7、 按键控制信号列信号行信号74HC15474HC16474LS138 六位七段数码管段选xua=选位 选 图2-1 电子课表系统原理框图图2-2 系统主要硬件电路图22 单片机主机系统电路本产品采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现,主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HCl54)、1616LED点阵5部分组成,如图2-1所示。其中,AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员,是8051单片机的简化版。内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器,与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八
8、位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中,因此,AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统,省去了外部的RAM、ROM和接口器件,减少了硬件开销,节省了成本,提高了系统的性价比。图2-3 AT89C51引脚图2.2.1时钟电路时钟电路由AT89C5l的18,19脚的时钟端(XTAI l及XTAL2)以及12 MHz晶振X、电容C2、C3组成,采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路,主要由电阻R,R2,电容C,开关K组成,分别接至AT89C51的RST复位输入端。2.3七段数码管显示电路 用74HC164实现8路并口输出的扩展,占用单片机的两个端口
9、。程序控制PD6作为数据线,将一字节由高位到低位,依次输出,输出时先根据该位的数值置PD6为“1”或“0”,然后控制PA7输出“1”,再输出“0”,模拟时钟信号,将PD6数据打入74HC164。循环移位8次后,将1字节的数据由低位到高位串行输入到74HC164中,即可在74hc164的输出端得到并行的8位数据,即七段数码管的段码值。用74LS138实现6路并口输出的扩展,将位选的段码值依次打入74LS138,74LS138任一时刻只有一个输出口输出低电平,对应的一位数码管被选中,扫描6次后可以实现六位数码管的显示。电阻起限流的作用。该模块可以实现时分秒的显示,补充并强化了电子课表的功能,为了节
10、省单片机布局有些不合理的端口,用了两处串入并出的扩展。图2-4六位七段数码管显示结构图24 LED显示系统电路 LED点阵显示屏采用1616共256个象素的点阵,可通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。我们把行列总线接在单片机的I0口,然后把上面分析到的扫描代码送入总线,就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入AT89C51单片机,则需要使用32条I0口,这样会造成I0口资源的耗尽,系统也再无扩充的余地。因此,我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口和P2口,至于列选扫描信号则是由416线译码器74HCl54来选择控制,这样一来列选
11、控制只使用了单片机的4个IO口,节约了很多IO口资源,为单片机系统扩充使用功能提供了条件。考虑到P0口必需设置上拉电阻,我们采用47 k排电阻作为上拉电阻。 汉字扫描显示的基本过程是这样的:通电后由于电阻R,电容c1的作用,使单片机的RST复位脚电平先高后低,从而达到复位;之后,在C、C3、X以及单片机内部时钟电路的作用下,单片机89C51按照设定的程序在P0和P2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线(高电平驱动),同时在P11,P12,P13,P14接口输出列选扫描信号(低电平驱动),从而选中相应的象素LED发光,并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。再改变取表地址实
12、现汉字的滚动显示。取字模显示数组改变时间触发按键按下LED显示显示函数,通讯函数字模数组,取数据交给函数图2-5 LED显示原理框图2.5汉字显示硬件电路本文所设计的目标是在16 16 L ED 点阵上实现汉字显示。汉字点阵控制电路选用A T89C51 。硬件电路分为单片机控制器、L ED 显示屏行列驱动电路、L ED 点阵显示屏3 部分,完整的硬件电路如图2-2 所示。选用4216 译码器74154 作为行选址逻辑控制端,A T89C51 的P0 、P2 口作为列数据输入端。图2-6 16*16LED汉字显示仿真图第3节 系统的软件设计软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序
13、的流程图如图2-7所示。图2-7 汉字输出流程图31 系统主程序设计 ORG 0000HST: MOV A,#0FFH ;初始化MOV P1,AMOV P2,AMOV P3,AMOV P0,ACLR AMOV R0,#50H ;显示缓存清0MOV R1,#20H ;控制清0的次数ST0: MOV R0,AINC R0DJNZ R1,ST0;正文显示CHINESE: MOV DPTR,#TAB1 ;查表指针指向TAB1LCALL HZ;结束动画SCREE:MOV DPTR,#TAB2;查表指针指向TAB2ACALL DDMOV DPTR,#TAB3;查表指针指向TAB3ACALL DDMOV D
14、PTR,#TAB4;查表指针指向TAB4ACALL DDLJMP CHINESE;显示8幅画面子程序,SCREE专用,用字模软件字要倒置(表必须深256字节)DD: MOV B,#00HMOV R0,#08H ;显示8幅画面AJMP CCCC0: MOV A,BADD A,#20H ;指向下一幅画面MOV B,ACC: MOV R7,#08H ;画面停留时间MOV R3,BMOV 37H,R0LCALL ENTERDIS00: LCALL DISPLAYDJNZ R7,DIS00MOV R0,37HDJNZ R0,CC0RET;汉字上移子程序,可显示8个汉字,(表必须深256字节)HZ: MO
15、V R3,#00H ;查表偏移量MOV R5,#81H ;查表128次MOVBACK: MOV R4,#10H ;使显示完一个汉字MOVBACK0:MOV R7,#02H ;一桢画面显示时间MOV R0,#6DH ;低8位R0指向显示缓存倒数第3个字节,以备与最后1个字节交换MOV R1,#6CH ;高8位R1指向显示缓存倒数第4个字节,以备与倒数第2个字节交换MOV R2,#10H ;内存后移的次数DJNZ R5,MOVBACK1RET ;显示完该表,返回MOVBACK1:MOV A,R0 ;低8位被后移的内存单元数据暂存入AINC R0 ;后移两字节INC R0MOV R0,A ;放入要移
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