1、 16*16 點陣點陣 led 電子顯示屏電子顯示屏 學號：學號： 姓名：姓名： 指導老師：指導老師： 設計時間：設計時間：2011/06/052011/06/18 目目 錄錄 (一一) 設計意義設計意義.1（二）（二）設計要求設計要求.1（三）方案設計（三）方案設計.23.1 總體設計.23.2 設計論證.3（四）原理簡介（四）原理簡介.4.4.1 單片機基本原理.44.2 最小系統設計方法.54.3、74hc138 功能及其管腳.64.4、74hc595 介紹.8（五）設計思路和硬件設計（五）設計思路和硬件設計.95.1 課題的設計思路、實施方法.105.2、硬件設計：系統電路圖、關鍵元器

2、件的性能、參數及外形封裝等.10（六）軟件設計（六）軟件設計.116.1.6.1 流程圖：.116.2.6.2 程序：.11（七）心得體會（七）心得體會.18參考文獻：單片機原理與應用 例說 8051.19 (一一) 設計意義設計意義led 顯示屏是一種通過控制半導體發光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、vcd 節目以及現場實況。led 顯示屏顯示畫面色彩鮮

3、艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業企業管理和其它公共場所。它的優點：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩定。 （二）（二）設計要求設計要求16x16 點陣 led 電子顯示屏設計。通過串行口進行擴展，驅動 8 個 16x16的 led 顯示器，可以實現 8 個漢字的顯示 （三）方案設計（三）方案設計3.1 總體設計總體設計 單片機列驅動器 行驅動器16x16led 顯示點陣電源3.2 設計論證設計論證圖文顯示一般有靜態和動態顯示兩種方案，靜態方案雖然設計簡單，但

4、其使用的管腳太多，如本設計中 1616 的點陣共有 256 個發光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，如果我采用鎖存器來擴展端口，按 8 位的鎖存器來計算，1616 的點陣需要 256/8=32 個鎖存器。這個數字很龐大，因為我們僅僅是1616 的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態掃描的顯示方法。動態掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以實現多行（比如 16 行）的同名列共用一套驅動器。具體就 1616 的點陣來說，把所有同 1 行的發光管的陽極連在一起，把

5、所有同 1 列的發光管的陰極連在一起（共陽極的接法） ，先送出對應第一行發光管亮滅的數據并鎖存，然后選通第1 行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數據并鎖存，然后選通第2 行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第 16 行之后，又重新燃亮第1 行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上） ，由于人眼的視覺暫留現象，就能夠看到顯示屏上穩定的圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示數據通常存儲在單片機的存儲器中，按 8 位一個字節的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數據都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數據傳輸的問

6、題。從控制電路到列驅動器的數據傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數量大，相應的硬件數目多。當列數很多時，并列傳輸的方案是不可取的。采用串行傳輸的方法，控制電路可以只用一根信號線，將列數據一位一位傳往列驅動器，在硬件方面無疑是十分經濟的。但是，串行傳輸過程較長，數據按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列數據都以傳輸到位之后，這一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數據準備（傳輸）和列數據顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數據準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到 le

7、d 的亮度。解決串行傳輸中列數據準備和列數據顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數據的同時，傳送下一列數據。為了達到重疊處理的目的，列數據的顯示就需要具有所存功能。經過上述分析，就可以歸納出列驅動器電路應具有的功能。對于列數據準備來說，它應能實現串入并處的移位功能；對于列數據顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數據打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數據，而不會影響本行的顯示 （四）原理簡介（四）原理簡介4.1 單片機基本原理單片機基本原理mcs-51 系列單片機是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器cpu 隨機

8、存儲器 ram、只讀存儲器 rom、多種 i/o 口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、a/d 轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。 4.2 最小系統設計方法最小系統設計方法51 單片機的時鐘電路，復位電路。單片機的時鐘電路，復位電路。at89c52 芯片及其引腳芯片及其引腳4.3、74hc138 功能及其管腳功能及其管腳概概述述74hc138是一款高速 cmos 器件，74hc138引腳兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列。 74hc138譯碼器可接受 3位二進制加權地址輸入（ a0, a1和 a2） ，并當使

9、能時，提供 8個互斥的低有效輸出（ y0至 y7） 。74hc138特有3個使能輸入端：兩個低有效（ e2和 e3）和一個高有效（ e1） 。除非 e2和 e3置低且 e1置高，否則74hc138將保持所有輸出為高。利用這種復合使能特性，僅需4片74hc138芯片和1個反相器，即可輕松實現并行擴展，組合成為一個1-32（5線到32線）譯碼器。任選一個低有效使能輸入端作為數據輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則 74hc138亦可充當一個 8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態。 74hc138與74hc238邏輯功能一致，只不過 74hc138為反相

10、輸出。 功功能能cd74hc138 ，cd74hc238和 cd74hct138 ， cd74hct238是高速硅柵 cmos 解碼器，適合內存地址解碼或數據路由應用。 74hc138 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時間短的數據傳輸系統 ,在 高性能存貯器系統中 ,用這種譯碼器可以提高譯碼系統的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時 ,譯碼器的延遲時間和存貯器的賦能時間通常小于存貯器的典型存取時間 ,這就是說由肖特基鉗位的系統譯碼器所引起的有效系統延遲可以忽略不計。 hc138 按照三位二進制輸入碼和賦能輸入條件 ,從8 個輸出端中譯出一個 低電平輸出。兩個低電平有效的賦能輸入端和一個

11、高電平有效的賦能輸入端減少了擴展所需要的外接門或倒相器,擴展成24 線譯碼器不需外接門 ;擴展成32 線譯碼器,只需要接一個外接倒相器。在解調器應用中,賦能輸入端可用作數據輸入端。 譯譯碼碼/真真值值表表 輸入()輸出cbay0y1y2y3y4y5y6y7llllhhhhhhhllhhlhhhhhhlhlhhlhhhhhlhhhhhlhhhhhllhhhhlhhhhlhhhhhhlhhhhlhhhhhhlhhhhhhhhhhhl4.4、74hc595 介紹介紹描描述述 74hc595是硅結構的 cmos 器件， 兼容低電壓 ttl 電路，遵守jedec 標準。 74hc595是具有8位移位寄存

12、器 和一個存儲器，三態輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數據在 shcp 的上升沿輸入到移位寄存器中，在 stcp 的上升沿輸入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（ ds） ，和一個串行輸出（ q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行 8位的，具備三態的總線輸出，當使能oe 時（為低電平） ，存儲寄存器的數據輸出到總線。 8位串行輸入 /輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關斷狀態。三態。 特特點點8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲狀態寄存器，三種狀態 輸出寄存器可以直接清除 100mhz

13、 的移位頻率 輸輸出出能能力力并行輸出，總線驅動； 串行輸出；標準中等規模集成電路 595移位寄存器有一個串行移位輸入（ ds） ，和一個串行輸出（ q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行 8位的，具備三態的總線輸出，當使能 oe 時（為低電平） ，存儲寄存器的數據輸出到總線。 參考數據 cpd 決定動態的能耗， pd=cpdvccf1+(clvcc2f0) f1=輸入頻率，cl=輸出電容 f0=輸出頻率（ mhz） vcc=電源電壓 引引腳腳說說明明符號 引腳 描述 q0q7 第15腳， 1， 7 并行數據輸出 gnd 第8腳 地 q7 第9腳 串行數據輸出 mr 第10腳 主

14、復位（低電平） shcp 第11腳 移位寄存器時鐘輸入 stcp 第12腳 存儲寄存器時鐘輸入 oe 第13腳 輸出有效（低電平） ds 第14腳 串行數據輸入 vcc 第16腳 電源 功功能能表表輸入 輸出 功能 shcp stcp oe mr ds q7 qn l l nc mr 為低電平時僅僅影響移位寄存器 l l l l 空移位寄存器到輸出寄存器 h l l z 清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態 l h h q6 nc 邏輯高電平移入移位寄存器狀態 0，包含所有的移位寄存器狀態 移入，例如，以前的狀態 6（內部 q6”）出現在串行輸出位。 l h nc qn 移位寄存器的內容到達保持

15、寄存器并從并口輸出 l h q6 qn 移位寄存器內容移入，先前的移位寄存器的內容到達保持寄存器并出。 注注釋釋h=高電平狀態 l=低電平狀態 =上升沿 =下降沿 z=高阻 nc=無變化 =無效 當 mr 為高電平， oe 為低電平時，數據在 shcp 上升沿進入移位寄存器，在 stcp 上升沿輸出到并行端口。 （五）設計思路和硬件設計（五）設計思路和硬件設計5.1 課題的設計思路、實施方法課題的設計思路、實施方法本次課程設計主要是通過使用 at89c51 與 led16*16 組成一個發光點陣屏來顯示文字和圖形，是通過控制半導體發光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個通常是紅色的發光二

16、極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。通過編程對其實現一個亮滅變化，由于人眼分辨原因，我們就能看到 led 是顯示的一個連續的亮燈，從而得到我們想要的圖形或字形。將 led 的行接在一起。將 led 的列接在一起。對其進行逐行掃描或者是逐列掃描。顯示完一行或一列將其關閉，然后再次掃描。由于人眼的分辨率，在每次顯示完后給定一個延時，就能清晰的得到想要的字形和圖形了。5.2、硬件設計：系統電路圖、關鍵元器件的性能、參數及外形、硬件設計：系統電路圖、關鍵元器件的性能、參數及外形封裝等封裝等 （六）軟件設計（六）軟件設計6.1 流程圖流程圖：6.2 程序：程序：#includereg52.h#include

17、intrins.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit ds=p20;sbit clk=p21;sbit stb=p22;/取模軟件:pctolcd2002/取模方式： 陽碼逐行逆向uchar code hz32=0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff

18、,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,/* ,1*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,/* ,2*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 x

19、ff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,/* ,3*/0 x7f,0 xff,0 x7b,0 x87,0 x77,0 xb7,0 x17,0 xb4,0 x7e,0 xb7,0 x7d,0 x87,0 x7d,0 xb7,0 x17,0 xb4,0 xd7,0 xb5,0 xdb,0 x85,0 xd8,0 xb5,0 x1b,0 xb4,0 xdb,0 xb5,0

20、xfb,0 xbb,0 xfb,0 xab,0 xff,0 xdd,/*湖,0*/0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x00,0 x80,0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x01,0 xc0,0 xed,0 xdb,0 xdd,0 xdd,0 x0d,0 xd8,0 x7d,0 xdf,0 x7d,0 xdf,0 x05,0 xd0,0 x7d,0 xdf,0 x7d,0 xdf,0 x7d,0 xd7,0 xfd,0 xef,/*南,1*/0 xbf,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x00,0 x80,0 xf7,0 xf7,

21、0 xf7,0 xf7,0 xef,0 xfb,0 xef,0 xfb,0 xdf,0 xfd,0 xbf,0 xfe,0 x7f,0 xff,0 xbf,0 xfe,0 xdf,0 xfd,0 xef,0 xfb,0 xf3,0 xe7,0 xfc,0 x9f,/*文,2*/0 xff,0 xff,0 x7f,0 xc0,0 x40,0 xdb,0 x77,0 xdb,0 x77,0 xc0,0 x77,0 xdb,0 x77,0 xdb,0 x41,0 xc0,0 xf7,0 xfb,0 xf7,0 xfb,0 x77,0 xc0,0 xf7,0 xfb,0 xc7,0 xfb,0 xf8

22、,0 xfb,0 x3d,0 x80,0 xff,0 xff,/*理,3*/0 xbb,0 xef,0 x77,0 xef,0 x77,0 xf7,0 xff,0 xfb,0 x01,0 x80,0 xfd,0 xbf,0 xfe,0 xdf,0 x07,0 xf8,0 xff,0 xfd,0 x7f,0 xfe,0 x00,0 x80,0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x5f,0 xff,0 xbf,0 xff,/*學,4*/0 xff,0 xfd,0 xe1,0 xfb,0 x2d,0 x80,0 xb5,0 xbf,0 xd5,0 xdf,0 x

23、79,0 xe0,0 xf5,0 xff,0 xed,0 xff,0 x2d,0 x80,0 xed,0 xf6,0 xe9,0 xf6,0 xf5,0 xf6,0 x7d,0 xb7,0 x7d,0 xb7,0 xbd,0 x8f,0 xdd,0 xff,/*院,5*/0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x03,0 xe0,0 x7b,0 xef,0 x7b,0 xef,0 x7b,0 xef,0 x03,0 xe0,0 x7b,0 xef,0 x7b,0 xef,0 x7b,0 xef,0 x03,0 xe0,0 x7b,0 xaf,0 x7f,0

24、xbf,0 x7f,0 xbf,0 xff,0 x80,/*電,6*/0 xef,0 xfd,0 xef,0 xfb,0 x2f,0 x80,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 x73,0 xc0,0 xf3,0 xff,0 xf5,0 xff,0 x76,0 xc0,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 x77,0 xc0,0 x77,0 xdf,0 x77,0 xdf,0 x77,0 xc0,0 x77,0 xdf,/*信,7*/0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x7f,0 xff,0 x03,0 xe0,0 xbf,0 xff,0 xbf,

25、0 xff,0 x00,0 x80,0 xdf,0 xff,0 xef,0 xff,0 x0f,0 xf0,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xfb,0 x9f,0 xfd,0 x7f,0 xfe,0 xff,0 xfd,0 xff,0 xfb,/*專,8*/0 xdf,0 xfd,0 xdf,0 xfd,0 xdf,0 xfd,0 xdf,0 xfd,0 xdd,0 xdd,0 xdb,0 xdd,0 xdb,0 xed,0 xd7,0 xed,0 xd7,0 xf5,0 xd7,0 xf9,0 xdf,0 xfd,0 xdf,0 xfd,0 xdf,0 xfd,0 xdf,0 xfd

26、,0 x00,0 x80,0 xff,0 xff,/*業,9*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 x00,0 x80,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,/*一,10*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0

27、xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xff,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xff,0 xff,/*！,11*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,

28、0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,/* ,1*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xff,0 xff,0 xf7,0 xff,0 xff,0 xff,/*！,11*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 x

29、ff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 x

30、ff,0 xff,0 xff,/* ,2*/0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff;/* ,3*/void delay() /延時程序 uint i=150; while(i-);void delayms(uint x)uint y;while(x-)fo

31、r(y=0;y125;y+);void write_byte(uchar dat)/數據輸入程序即寫程序，每次寫入一個八位數據 uchar i; for(i=0;i1; _nop_(); _nop_(); clk=1; stb=1; void stop()/開始的初始化顯示uchar line,i,n,speed;for(n=0;n3;n+)for(speed=0;speed20;speed+) /速度控制 for(line=0;line16;line+)/行控制 p1=line; for(i=3;i7;i+)/寫入字模控制 write_byte(hzi+4*n2*line); write_byte(hzi+4*n2*line+1); delay(); void left()/左移程序uchar n,speed;uint line;for(n=0;n12;n+)/寫入字?？刂苀or(speed=0;speed10;speed+)/速度控制 for(line=0;line16;line+)/行控制p1=line;write_byte(hzn2*line);write_byte(hzn2*line+1);write_byte(hzn+12*line);write_byte(hzn+12*line+1);