LED点阵设计.doc

1 设计的概述 1.1 设计的基本任务 提高学生在单片机应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过单片机和硬件和软件设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程。 图1 总电路图 本次设计的电路图以AT89C51单片机作为整个控制电路的核心；以XTAL1与XTAL2端口控制该电路的时钟振荡电路，如图2；以RST端口控制该电路的复位及启动电路，如图3；AT89C51单片机的P0口与74LS245的A口相连，用一排阻与AT89C51单片机的P0相连，形成该电路的驱动电路，如图4；AT89C51单片机的P0口与74LS245的A口相连，P3口与8*8LED点阵的一边端口相连，74LS245的B口与8*8LED点阵的另一边端口相连，用一排阻与AT89C51单片机的P0相连，以此用该电路来显示数字，如图5。 2.1.2 子电路图的设计 在单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。根据硬件电路的不同，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式，内部时钟方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。 图3 复位及启动电路 图4 驱动电路 以一个双向总线收发器去控制传输方向，以此来进入LED点阵，点亮相应的发光二级管。 图5 数字显示电路 2.2 主要原器件介绍 2.2.1 AT89C51 （1）概述 AT89C51是一个低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储器单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。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P0口的管脚第一次写1时，被定义为。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。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外部必须接上拉电阻。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口作为低八位地址接收。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，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P3.0 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口P3.2 /IN