单片机实训 (论文)说明书基于STC12C5A08S2单片机的LED点阵模块控制器.doc
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1、编号: 单片机实训 (论文)说明书题 目: 基于STC12C5A08S2单片机的 LED点阵模块控制器 院 (系): 信息与通信学院 专 业: 电子信息工程 学生姓名: 学 号: 0901130327 指导教师: 2011 年 12 月 30 日摘 要系统由LED点阵显示屏电路和单片机电路两个模块组成,采用STC12C5A08S2单片机为核心,通过该芯片控制一个74LS154和串口通信来驱动显示屏显示,实现单个汉字的显示,并且汉字具有左移、右移、上移、下移功能。通过串口通信接收PC机发送过来的命令,通过指令进行人机交互,并显示出相应的汉字。关键词:STC12C5A08S2; LED点阵Abst
2、ract System consists of LED dot matrix display circuit and single-chip microcomputer circuit two modules, the STC12C5A08S2 microcontroller as the core, through the chip control a 74 LS154 and serial interface communication to drive the screen shows, achieve a single Chinese characters displayed, and
3、 Chinese characters have left shift, move to the right, move up and move down function. Through serial communication PC send over receiving orders, through the instructions human-computer interaction, and shows the corresponding characters.Key words:STC12C5A08S2; LED dot matrix目 录引言51 系统硬件介绍61.1 系统主
4、控芯片概述及功能介绍61.1.1 STC12C5A08S2主要特性61.1.2 STC12C5A08S2功能结构81.2 硬件电路81.2.1 单片机时钟电路91.2.2 单片机复位电路91.2.3复位电路的可靠性设计101.2.4 LED显示电路101.2.5 MAX232电平转换电路111.2.7 系统硬件设计所需的元件122 系统软件设计132.1 软件重要子程序设计及框图132.1.1 显示部分142.1.2 串口通信部分143 硬件安装制作153.1 PCB板制作153.2 元件焊接164 电路调试164.1 硬件调试164.2 软件调试175 实训总结17致谢18参考文献19附录1
5、-单片机控制板PCB图20附录2-LED点阵显示部分PCB图21引言广告牌在日常生活中随处可见,大到国家政府机关小到平民百姓都有使用广告牌的,广告牌不仅可以显示文字还可以显示图形,不仅可以静态显示还可以动态显示,此外不同类型的广告牌有不同的用途,比如点阵的可以用于显示一些文字语言类的,液晶类的则可用于显示图形和文字类的,不同材质的点阵可以因地制宜于不同的方面,灵活多变,易于操作,由此可见广告牌在国家及百姓中的地位。本设计所做的LED点阵模块是广告牌的一个小缩影,能显示16X16汉字、图形、英文、数字等。1 系统硬件介绍1.1 系统主控芯片概述及功能介绍新一代宏晶芯片具有1个时钟/机器周期,高速
6、、高可靠,2路PWM,8路10位高速A/D转换,25万次/秒1T 8051带总线,无法解密,管脚直接兼容传统89C52,有全球唯一ID号可省复位电路,36-44个I/O内部R/C时钟的新一代宏晶芯片加密性强,解密难度高。STC12C5A08S2/AD/PWM 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/ 机器周期(1T)的单片机,是高速/ 低功耗/超强抗干扰的新一代8051 单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12 倍。内部集成MAX810 专用复位电路,2 路PWM,8 路高速10 位A/D 转换(250K/S),针对电机控制,强干扰场合。1.1.1 STC12C5A08S2主要特性1.
7、 增强型 8051 CPU,1T,单时钟/ 机器周期,指令代码完全兼容传统8051。2. 工作电压:STC12C5A60S2 系列工作电压: 5.5V - 3.3V(5V 单片机)。STC12LE5A60S2 系列工作电压:3.6V - 2.2V(3V 单片机)。3. 工作频率范围:0 - 35MHz,相当于普通8051 的 0420MHz。4. 用户应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节.5. 片上集成 1280 字节 RAM。6. 通用I/O 口(36/40/44 个),复位后为: 准双向口/ 弱上拉(普通80
8、51 传统I/O 口)可设置成四种模式:准双向口/ 弱上拉,推挽/ 强上拉,仅为输入/ 高阻,开漏,每个I/O 口驱动能力均可达到20mA,但整个芯片最大不要超过55mA。7. I S P(在系统可编程)/IAP (在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片。8. 有EEPROM 功能(STC12C5A62S2/AD/PWM 无内部EEPROM)。9. 看门狗。10.内部集成MAX810 专用复位电路(外部晶体12M 以下时,复位脚可直接1K 电阻到地)。11. 外部掉电检测电路: 在P4.6 口有一个低压门槛比较器。5V
9、单片机为1.32V,误差为+/-5%,3.3V 单片机为1.30V,误差为+/-3%。12. 时钟源:外部高精度晶体/ 时钟,内部R/C 振荡器(温漂为+/-5% 到+/-10% 以内)。用户在下载用户程序时,可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟。常温下内部R/C 振荡器频率为:5.0V 单片机为: 11MHz 15.5MHz。3.3V 单片机为: 8MHz 12MHz精度要求不高时,可选择使用内部时钟,但因为有制造误差和温漂,以实际测试为准。13. 共4 个16 位定时器。两个与传统8051 兼容的定时器/ 计数器,16 位定时器T0 和T1,没有定时器2,但有独立波特率发生器
10、做串行通讯的波特率发生器再加上2 路PCA 模块可再实现2 个16 位定时器。14. 2 个时钟输出口,可由T0 的溢出在P3.4/T0 输出时钟,可由T1 的溢出在P3.5/T1 输出时钟。15. 外部中断I/O 口7 路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA 模块,Power Down 模式可由外部中断唤醒,INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3)。16. PWM(2 路)/PCA(可编程计数器阵列,
11、2 路)- 也可用来当2 路D/A 使用- 也可用来再实现2 个定时器- 也可用来再实现2 个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可分别或同时支持)17. A/D 转换, 10 位精度ADC,共8 路,转换速度可达250K/S(每秒钟25 万次)18. 通用全双工异步串行口(UART),由于STC12 系列是高速的8051,可再用定时器或PCA 软件实现多串口。19. STC12C5A60S2 系列有双串口,后缀有S2 标志的才有双串口,RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2),TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)20. 工作温度范围: -40 - +85(工业级) / 0
12、 - 75(商业级)。21. 封装:PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48。I/O 口不够时,可用2 到3 根普通I/O 口线外接 74HC164/165/595(均可级联)来扩展I/O 口,还可用A/D 做按键扫描来节省I/O 口,或用双CPU,三线通信,还多了串口。1.1.2 STC12C5A08S2功能结构STC12C5A08S2主要由CPU、Flash程序存储器、数据RAM、内部大容量EEPROM、WDT硬件看门狗、电源监控、片内R/C振荡、2-3个高速独立波特率发生器ISP/IAP、8通道高速10位A/D、2路PWMCCPPCA捕获比较单元、两个定时器、高速SPI还有P0/P
13、1/P2/P3可配置I/O口,结构框图图1.1.2所示:图1.1.2 STC89C5A08S2结构框图1.2 硬件电路整个硬件大致由主控电路、驱动电路、232电平转换电路、显示电路组成,如图1.2所示:图1.2 硬件组成电路1.2.1 单片机时钟电路内部时钟电路如图所示,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件通常石英晶体和电容组成的并联谐振回路,晶体振荡器选择12MHZ,电容采用30PF。如图1.2.1所示:图1.2.1 单片机时钟电路1.2.2 单片机复位电路 影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分: (1)外因射频干扰,它是以空间
14、电磁场的形式传递在机器内部的导体(引线或零件引脚)感生出相应的干扰,可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰; 电源线或电源内部产生的干扰,它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导,可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。(2)内因振荡源的稳定性,主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定 起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。1.2.3复位电路的可靠性设计复位是单片机的初始化操作。单片机启动运行时,都需要先复位,其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。因而,复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不
15、能自动进行复位的,必须配合相应的外部电路才能实现。复位电路的基本功能是:系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电源开 关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。如图1.2.3所示:图1.2.3 复位电路1.2.4 LED显示电路LED显示电路是LED显示屏设计的关键部分,驱动电路设计的好坏直接关系到LED显示屏的亮度、稳定度等重要指标。本次设计中LED的驱动是采用三极管和74LS154实现的。1) 行驱动电路单片机P1口低4位输出的行号经416线译码器74LSl54译码后生成1 6条行选通信号线,再经过驱动器驱动
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