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毕业设计（论文）报告

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基于单片机AT89C51控制的LED点阵屏显示时钟课程设计报告

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基于单片机AT89C51控制的LED点阵屏显示时钟课程设计报告

摘要：本文主要介绍了一种基于单片机AT89C51控制的LED点阵屏显示时钟的设计与实现。首先，对LED点阵屏的原理和单片机AT89C51的基本特性进行了分析。然后，详细阐述了系统硬件设计和软件设计，包括时钟电路设计、LED点阵驱动电路设计、单片机程序设计等。最后，通过实验验证了系统的稳定性和可靠性，实现了时钟的精确显示。本文的研究成果对于提高单片机应用水平、丰富LED点阵屏应用领域具有重要意义。

随着科技的不断发展，电子时钟已成为日常生活中不可或缺的设备。传统的电子时钟通常采用液晶显示屏，而LED点阵屏因其显示效果更加丰富、功耗更低等优点，逐渐成为电子时钟的新宠。单片机作为微控制器，具有成本低、功能强大、易于编程等优点，在电子设备中得到了广泛应用。本文旨在设计一种基于单片机AT89C51控制的LED点阵屏显示时钟，以满足人们对时钟显示功能的需求。

一、1.LED点阵屏原理及单片机AT89C51简介

1.1LED点阵屏原理

LED点阵屏是一种通过排列成矩阵的LED灯来显示文字、图形等信息的显示设备。其基本原理是将LED灯按照一定的行列排列，通过控制每个LED灯的点亮与熄灭来形成所需的显示内容。在LED点阵屏中，每个LED灯通常被称为一个像素，像素的数量决定了显示分辨率。常见的LED点阵屏分辨率有8x8、16x16、32x32等，其中数字表示行数和列数。

在点阵屏中，LED灯的排列方式主要有两种：共阳极和共阴极。共阳极点阵屏中，所有LED灯的阳极连接在一起，通过向该端施加高电压来点亮LED灯；而共阴极点阵屏中，所有LED灯的阴极连接在一起，通过向该端施加低电压来点亮LED灯。这种设计使得点阵屏在显示不同内容时，可以通过控制不同行列的电压来达到点亮或熄灭相应LED灯的目的。

以一个常见的16x16点阵屏为例，它由16行16列的LED灯组成，共计256个像素。要显示一个字符或图形，需要通过扫描的方式逐行点亮相应的LED灯。具体来说，首先点亮第一行，然后关闭第一行，点亮第二行，以此类推，直到点亮最后一行。在每一行点亮的同时，通过控制列的电压来决定是否点亮该行的某个LED灯。例如，要显示字符“A”，则需要在第一行和第二行的特定列上点亮LED灯，而在其他行和列上则保持熄灭状态。通过这种方式，点阵屏可以实现字符、图形和动画的显示。

在实际应用中，LED点阵屏的驱动方式主要有两种：静态驱动和动态驱动。静态驱动是指每个LED灯都有独立的驱动电路，可以同时点亮多个LED灯，显示效果稳定，但电路复杂，成本较高。动态驱动则是通过快速切换行和列的电压，使得人眼无法察觉到LED灯的闪烁，从而实现多个LED灯同时点亮的效果。动态驱动的电路相对简单，成本较低，但显示效果受到刷新频率的影响，当刷新频率较低时，可能会出现闪烁现象。因此，在实际设计中，需要根据应用需求和成本预算来选择合适的驱动方式。

1.2单片机AT89C51简介

(1)单片机AT89C51是一种基于8051内核的微控制器，具有8位数据总线和32位地址总线。它广泛应用于各种嵌入式系统和小型控制器中。AT89C51具备4KB的内部可编程ROM，以及128B的RAM，支持多种编程接口和丰富的外设功能，如定时器、串行通信接口、并行I/O口等。

(2)AT89C51的工作电压范围较宽，通常为5V，但其内部电压可高达6V，这使得它在多种环境中都能稳定工作。其内部时钟频率可达33MHz，足以满足一般控制任务的需求。此外，AT89C51具有两个可编程的16位定时器/计数器，可用于实现各种时序控制和测量功能。

(3)在应用方面，AT89C51的I/O口具有多种配置方式，可设置为输入或输出模式。此外，其并行I/O口具有8位宽，方便与各种外设进行数据交换。串行通信接口支持多种通信协议，如UART和SPI，使得AT89C51能够与其他设备进行数据通信。此外，AT89C51还具有低功耗模式和唤醒功能，有助于降低系统功耗，延长电池寿命。由于其功能强大、易于使用和价格低廉，AT89C51成为许多电子设计人员的首选单片机之一。

1.3系统硬件选型

(1)在本设计中所选用的硬件主要包括单片机AT89C51、LED点阵屏、时钟模块、按键模块、电源模块等。单片机作为系统的核心，负责控制和协调各个模块的工作。AT89C51具有丰富的I/O接口和中断功能，能够满足本设计的需求。

(2)LED点阵屏是本设计的显示模块，用于显示