1、 单片机课程设计报告 电子课程表系统 组员：高三垒 尹燕利 刘海生 摘要：该实验设计基于 AVRmega16 开发板平台，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！ 关键字：单片机 8*8 点阵屏 电子课表 前言： AVR 单片机是一款功能十分强大，集成度非常高的数字处理系统。它集成了 ADC 与DAC 的模块，而且还有硬件滤波器！它基本上能够处理生活实时性不太强的模拟信号 与数字信号，并实现通信！近年来，广告的普及和生活水平的提高，点阵大屏的需求日益强烈！ 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
2、，交通导航，大厅公告，比赛的多媒体实时显示等领域。老校公教楼的点阵屏可以用来显示整幅课表。 我们的课程设计是基于 AVR 单片机，用 8*8 点阵显示滚动的课程英文名称，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。 正文： 一 系统设计目的、用途以功能 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在上课，能不能到里面去自习。 公教楼进门的地方有电子大屏可以显示课程安排，但看起来过于麻烦，
3、也不能具体到每一个教室。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，并可以通过一定的按键来及时改变课程，以应对临时变化。后来经电子设计大赛的老师提醒，我们曾经想设计一种有控 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，所以我们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。 电 子 课 表 的 基 本 功 能 如 下 ： 主要功能有 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
4、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。 二 硬件设计原理及内容 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 74HC595 ATmega16 按键 控制信号 列信号 行信号 74hc154 74hc164 74ls138 六位七段数码管 段选xua=选 位 选 Atmega16 引脚图 硬件模块一 基于 Atmega16 单片机 ,利用 4 片点阵屏的组合来实现 16*16 的显示，从而使汉字的显示变
5、成可能。 我们分别采用两片 74ls595 来控制行的显示，用一块 74ls154 来控列的显示。本来计划要用两 74ls138 的级连来控制列的变化，后来在测试中发现出现一些问题，于是改为 74ls154.且154 的使用可以减少资源的占用。 如焊接图所示，将左右点阵屏的行的控制引脚相连接，按照测试好的顺序排成 0 15号，通过 100 欧的电阻后接到三极管上，三极管的作用是增大亮度。在三极管后 同样使用100 欧的电阻，最后接入两片 74ls595.将 595 的电源和接地连好后，控制端连接到单片机的控制端， 100 欧的电阻起限流作用。 将上下点阵屏的列的控制引脚相连接，同样按照顺序排为
6、 0 15 号，接入 74LS154 芯片，再将 154 芯片的电源和接地连接，控制端借入单片机的控制端。 设置普通键盘，连到单片机的控制端作为电子课表系统的控制按键。 该模块做为电子课程表的核心系统，能直观的显示 所需目的，简便、快捷、容易理解。围绕这一模块完成以后的拓展工作。 模块一硬件图 硬 件模块二 七段数码管显示时分秒 1.用 74hc164 实现 8 路并口输出的扩展，占用单片机的两个端口。编写 hc164_send_byte()函数，程序控制 hc164_data(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
7、 hc164_CLK（ 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。 2.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。 4.51 欧电阻起限流的作用。 6.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，为了节省单片机布局有
8、些不 合理的端口，用了两处串入并出的扩展。 模块二硬件图 三、 系统设计所需资源及参数 Atmega16 单片机、 8 8 共阳点阵屏 4 个、 74HC595 移位寄存器 2 个、 74ls154 译码器 1个、 100 欧电阻 32 个、 NPN8050 三极管 16 个、排线若干、共阴三位七段数码管两块， 74hc164移位寄存器一片， 74ls138 译码器一片， 51 欧电阻 8 个 1、 74HC154参数： 描述 : 74HC595是告诉的硅结构的 CMOS器件， 兼容低电压 TTL电路，遵守 JEDEC标准。74HC595是有 8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄
9、存器和存储器是分别的时钟。 数据在 SCHcp的上升沿输入，在 STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行 移位输入（ Ds），和一个串行输出（ Q7） ,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行 8位的，具备三态的总线输出，当使能 OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 特点： 8位串行输入 /8位串行或并行输出 存储状态寄存器，三种状态 ; 输出寄存器可以直接清除 100MHz的移位频率。 输出能力： 并行输出，总线驱动；串行输出；标准中等规模集成电路。 2、 74HC595参数： QA-QH:
10、八位并行输出端。 QH: 级联输出端。 SI: 串行数据输入端。 74595的控制端说明： /SCLR(10脚 ): 低点平时将移位寄存器的数据清零。 SCK(11脚 )：上升沿时数据寄存器的数据移位。 QAQBQC.QH；下降沿移位寄存器数据不变。（脉冲宽度： 5V时，大于几十纳秒就行了） RCK(12脚 )：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。（ 5V时，大于几十纳秒就行了），更新显示数据。 /G(13脚 ): 高电平时禁止输出（高阻态）。如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。 3、 74
11、ls138参数 对 3个输入信号进行译码。得到 8个输出状态。 G1,G2A,G2B,为数据允许输出端， G2A,G2B低电平有效。 G1高电平有效。 A,B,C为译码信号输出端， Y0Y7为译码输出端，低电平有效。 4、 74ls164参数 四、测试过程及数据 1测试仪器： CVAVR 和 AVR Studio 软件 ， JTAG 下载线， easyavr 开发板。 2测试与分析： （ 1）测试点阵：把万用表调到测二极管的档，用红表笔触行输入端，用黑表笔触列输出端。注意观察 256 个点是否正常亮。 （ 2）测试按键：直接 连接按键到单个可用 LED 发光二极管（这里采用实验板上发光二极管）
12、，按下每个按键看 LED 是否可亮，若亮，说明按键可用。 （ 3）程序调试：通过 Cvavr 和 AVR Studio 在线仿真调试，知道程序编译并运行成功。 （ 4）正式操作过程。 1、通电之后，数码管开始显示 11： 00： 30。没有按键，则依次滚动显示原子物理学 30s,课间休息 20 秒，无课 30 秒，之后停止显示。 2.显示过程中，若按下 key1 键，显示有活动，再按下，返回。 3、显示课间时，按 key2,实现课间休息和心图案的转换。 4|、显示过程中，按 key3 键，实现显示效果的滚动快慢显示。 5|显示过程中，按 key4 键，显示正弦波动的的国旗。 五、 成员分工及工作情况 高三垒： 程序编写及调试，帮助检测硬件电路 尹燕利： 焊接部分电路，编写字模 刘海生：材料购买、硬件焊接、系统测试、论文撰写、心得总结。 我们组的每个成员都认真负责地完成了各自负责的一块工作，使整个系统得以完成 。 六 参考资料： AVR 单片机嵌入式系统原理与应用实践马潮
