1、 毕业设计题目：基于 AVR 单片机的花样时钟显示 毕 业 设 计 类别： 三年制高职 专业： 电子信息工程技术 班级： 电子信息 1001 姓名： 李全军 学校： 河南工业职业技术学院 基于 AV R 单片机的花样时钟显示 摘要 LED 点阵显示屏作为信息传播的一种重要手段，具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。再加上集成电路的使用， LED 点阵显示屏的外围电路变得越来越简单，性价比 不断攀升，舍得 LED 点阵显示屏广泛用于各行各业以及公共场所，成为了信息化时代不可缺少的信息发布工具。数字时钟是现代社会应用广泛的计时工具，在航天、电子等科研单位，工厂、医
2、院、学校等企事业单位，各种体 育赛事及至我们每个人的日常生活中都发挥着重要的作用。 LED 点阵作为电子时钟的显示屏，最大的优点在于其显示内容的多样性，为用户提供了灵活的人机交互界面。 本文研究的是以 ATmega16 为核心控制器，从时钟芯片中读取实现信息，然后通过 74HC595 所控制的 LED 屏显示出来，在显示的过程中添加了多种花样效果，使得显示效 果比较个性化。 关键字： LED 点阵； ATmega16； 74HC595；花样显示1 Based on AVR MCU clock display pattern Abstract LED dot matrix display scr
3、een as the information transmission is a kind of important means, with high brightness, working voltage, low consumption, miniaturization, long service life, impact resistance and stable performance etc. Coupled with the use of integrated circuit, LED dot matrix display of the peripheral circuit is
4、becoming more and more simple, price rising, be willing to part with or use of LED dot matrix display screen is widely used in all walks of life and public places, become the information age indispensable information release tool. Digital clock is widely used in modern society the timing tool, in th
5、e aerospace, electronics, and other scientific research units, factories, hospitals, schools and enterprises and institutions, all kinds of sports but when we everyones daily life play an important role. LED lattice as electronic clock display, the biggest advantage is that the display content diver
6、sity, to provide users with the agile human-computer interaction interface. This paper studies on ATmega16 as the core controller, read from the clock chip to realize information, and then through the 74 hc595 control LED screen display, in the process of display added a variety of pattern effect, m
7、ake display effect more personalized. Key words: LED lattice; ATmega16; 74 hc595; Figure shows 目录 1 绪 论 . 1 2 硬件设计及功能介绍 . 2 2.1 功能介绍 .2 2.2 硬件设计的电路 .2 2.2.1 主控制电路图 . 2 2.2.2 32*64 点阵显示屏电路 . 4 3 各元器件的介绍 . 8 3.1 各个模块所需的元器件 .8 3.2 ATmega16 单片机的介绍 .8 3.3 DS18B20 温度传感器的介绍 .12 3.3.1 DS18B20 简介 . 12 3.3.2
8、DS18B20 的操作指令和温度值寄存器 . 14 3.3.3 DS18B20 的时序图及部分代码 . 15 3.4 DS1302 时钟芯片的介绍 .18 3.4.1 DS1302 简介 .18 3.4.2 DS1302 的寄存器 .19 3.4.3 DS1302 的读和写时序以及部分代码 .20 3.5 74HC595 的简介 .21 4 软件的设计 . 23 4.1 软件设计的流程图 .23 4.2 DS18B20 读取负温度时流程图 .24 5 结论 . 25 6 参考文献 . 26 7 附录 . 27 7.1 程序代码 .27 7.1.1 各 I/O 端口定义 .h 函数： . 27
9、7.1.2 74HC595 定义的 .h 代码和 .c 代码： . 28 7.1.3 DS1302 时钟芯片的 .h 和 .c代码： . 29 ii 7.1.4 DS18B20 温度传感器 .h 和 .c 代码： . 34 7.1.5 主 程序 main()码： .45 1 绪论 1 1 绪 论 LED 显示屏（ LED display）：又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED 点阵组成，通过红色或绿色灯珠的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由 LED 灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统
10、通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，恒舞动卡主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电 流转为显示屏需要的电压电流。在目前的电子市场上的大部分的显示设备都是这种产品，其最主要的特点是节能环保，而且画质清晰，符合闲着的消费需求和理念。 本次设计的显示电路是由 32 个 8*8LED点阵模块组成的 32*64 点阵屏，可以同时显示 8 个中文文字，做成时钟显示可以同时显示时间和年月日。由于单片机的工作速度相当的快，尤其是高性能的 ATmega16 单片机，速度为普通的 AT89C51 的 12 倍，所以为了节省其 IO 口，该模块的的驱动芯片采用串行输入并行输出的 74h
11、c595， 74HC595 的工作频率可达100M，所以完全 可以满足单片机的速度，及不影响显示效果有节省的单片机的宝贵 IO 端口。 控制系统为 atmel 公司研制的 ATmega16 型单片机， ATmega16 是基于增强的 AVR RISC 结构的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先进的指令集 以及单时钟周期指令执行时间， ATmega16 的 数据吞吐率 高达1 MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的 盾 。河南工业职业技术学院毕业论文 2 2 硬件设计及功能介绍 2.1 功能介绍 本电路利用 Atmel 公司生产的 ATmega16 型单片机作为控制核心
12、， DS1302 时钟芯片作为时钟输入， DS18B20 温度传感器作为温度输入，然后经 ATmega16 综合的运算送入由 74HC595 控制的 32*64 点阵屏上显示。 32*64 点阵屏分上下两部分显示：上半部分显示年月日、星期和温度字样；下半部分显示时分秒和温度值。 功能效果为：在开始时刻，年月日不显示，时分秒由右边移出，随后上半屏显示年月日，过 8 秒之后，上半屏切换至星期，下半屏的时分秒照常显示，再过 8 秒，上半屏的星期和下半屏的时分秒消失，温度字样和温度数值缓慢移入，其中温度字样自上到下移入，温度值自下到上移入，在移入的过程中，温度字样和温度值同步移动。随后 3 秒之后温
13、度移出，温度字样自下到上移出，温度值自上到下移出，在移出过程中，温度字样和温度值同步移动。 温度的显示范围为 -9.9+99.9。 2.2 硬件设计的电路 本设计硬件电路分 4 部分介绍：图 3.2.1 为主控制电路，主要功能是负责从温度传感器和时钟芯片中读取信息，通过刷新点阵屏显示出来时间、温度信息；图 3.2.2（ a）为 32*64 点阵模块行扫描的 74HC595 的连接电路图；图 3.2.2（ b）为 32*64 点阵屏列数据传送的 74HC595 的连接电路图，主要传送要每行要显示的字模信息；图 3.2.2（ c）为 32*64 点阵上半 屏的插槽排列及行控三极管的排列及连接图；
14、图 3.2.2（ d）为 32*64点阵下半屏的插槽排列及行控三极管的排列及连接图； 2.2.1 主控制电路图 在本设计中所用到控制单元有： ds18b20、 ds1302、 ATmega16 单片2 硬件设计及功能介绍 3 机及其复位电路、 SPI 下载接口 及 电源接口，具体各部分连接如下图所示： 图 2.2.1 主控电路图 河南工业职业技术学院毕业论文 4 2.2.2 32*64 点阵显示屏电路 点阵屏电路由 20 块 74HC595 控制，其中 16 块控制列，用于给点阵屏送显示数据，总共有 128 列，每列串联一个 100 欧的电阻，总共 128 个电阻。剩下的 4 块控制行， 32
15、 行，每行接一个 S8550PNP 三极管，用于扩大电流，然后 32 个 S8550 三极管由剩下这四个 74HC595 送数据，来轮流导通每一行。控制行的 74HC595 的接法如图所示： 控制列的 16 块 74HC595 的接法如下图所示： 每个 74HC595 的 SCLR（ 10 脚）接VCC； OE（ 13 脚）接 GND； 20 块 74HC595连接好之后，最终的接口为 8 个， 1 为电源、 2 为电源地、 3、下 半屏列数据输入端 4、列数据输入时钟线 5、输出数据时钟线 6、上 半屏列数据输入端 7、行数据输入端 8、行数据输入时钟线。 图 2.2.2（ c）、 2.2.2（ d）分别是上半屏数据传送的电路图及各个 8*8点阵模块的排列顺序，其中 PNP 三极管控制行，例如 Q1：当 r1 为低电平 0 时，该三极管导通，即第一行选通，然后刷新数据，其余三极管工作方法与其相同，各自在基极来低电平时选通所对应的行。 图 2.2.2（ a）行扫描连接电路图 2 硬件设计及功能介绍 5 图 2.2.2（ b）列数据传送连接电路图
