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课程名称：单片机课程设计
设计题目： 单片机LED点阵显示电子钟 院 系： 电气工程系 专 业： 电子信息工程 年 级： 2010 级 姓 名： 指导教师： 赵琳
西南交通大学峨眉校区
2013年 月 日
1 绪论
1.1 LED点阵显示电子钟的背景及意义
在日常生活中，大家见到的都是数码管制作的电子钟，LED点阵时钟则不多见。用单片机控制的LED点阵显示电子钟具有结构简单、性能可靠、成本低廉、价格便宜和显示灵活等优点，其应用前景广阔。之所以使用LED点阵电子屏显示，是与它本身所具有的优点分不开的[1]。这些优点概括起来就是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种动态扫描的显示方法。本文设计的是一个室内用16块8×8点阵时钟显示屏，数字采用静止显示方式。电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟走时更准确、性能更稳定。由于用LED点阵显示数据，在夜晚或黑暗的场合里也可以使用，具有一定的实用性。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合都可以看到LED点阵显示电子钟。在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用LED数字电子钟已经成为一种时尚[2]。
1.2 设计任务及要求
任务：利用AT89C52单片机结合LED点阵显示器设计一个电子钟。电子时钟将在16块8×8点阵显示屏上分别显示(小时十位)、(小时个位)、(：)、(分十位)、(分个位)（：）（秒十位）、（秒个位）。设计一种基于AT89C52单片机的LED点阵显示时钟，基本设计要求如下：
(1) 电子钟的基本功能，也就是计时的功能，要保证电子钟的正常工作，正常计时。
(2) 时钟的显示由LED点阵构成，格式为XX:XX:XX(时:分:秒)，点阵为8×8点阵显示屏。
(3) 能正确显示时间，上电显示为当前时间 。
2 总体方案设计及论证
在本章节中将对总体的方案进行阐述，同时将对可能用到的元器件进行详细介绍，以便接下来的设计工作能顺利，有效的进行打下结实的基础。
2.1 系统方案
因为是应用AT89C52单片机来实现控制，所以系统总的方案集中在两个部分，一个是硬件结构的设计，一个是控制的总体思想。在本小节中将对这两部分内容进行简单的叙述。 2.1.1 硬件结构
根据项目的功能和要求，可采用AT89C52单片机作为核心控制器。LED点阵电子钟系统组成包括：晶振电路模块、显示电路模块、显示行驱动电路模块、 电源模块。
2.1.2 控制思想
LED点阵电子钟程序主要功能是屏幕显示时间稳定，精确。所以按照分块设计的方法可以把程序分为主程序、显示程序、计时程序。主程序主要是用来初始化系统和控制各个子程序之间执行的顺序。显示程序用来完成数字在LED点阵上的显示，时钟的显示是使用16块8×8点阵显示屏。计时程序用来完成计时，数时功能。
2.2 设计方案论证
由时钟电路经转换子程序转换成适应LED点阵显示屏显示的数据，并通过单片机的输出功能输入到LED点阵显示屏，再通过显示扫描程序，显示出时钟的走时时间。用计时程序来完成计时，数时功能，再通过单片机综合控制将数字显示出来。由此可见，通过AT89C52单片机的控制功能，完全可以实现LED点阵显示电子钟。
2.3 主要元器件选择
主要用到的硬件有：AT89C52单片机，8×8点阵屏，74HC245总线收发器，DS1302实时时钟电路 ， 74HC154译码器，12MHz晶振。 2.3.1 8×8点阵显示屏
图2.2为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图2.3所示，只要其对应的DC、DR轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使图2.3左上角LED点亮，则DC8=1，DR1=0即可。应用时限流电阻可以放在DC轴或DR轴。8×8点阵LED外观及引脚如图2.2[4]。
DC3 DC6 DR4 DC8 DR6 DR7 DC7 DC5 8×8点阵焊接面引脚
DC1 DR5 DR3 DC4 DR8 DC2 DR2 DR1
图2.2
图2.3为8×8点阵LED等效电路，由此可以看出点阵是用64个LED组成的。点阵LED扫描法介绍：从图2.3中可以看出，8×8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮。
频率必须大于128赫兹，周期小于7.8毫秒即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行(8盏LED)时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。
图2.3 2.3.2 74HC245总线收发器