.z-.z目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要IAbstractII1緒論11.1問題提出11.2課題背景31.3顯示原理42功能要求及方案論證62.1功能要求62.2顯示模塊方案論證62.3數據傳輸方案論證82.4點陣電子顯示屏總體設計83.1單片機系統及外圍電路93.2行驅動133.3列驅動133.4顯示控制電路154PCB板的制作164.1軟件總體設計174.2漢字點陣信息的獲取174.3漢字的固定顯示以及左移的實現181固定顯示方式192左移顯示方式195開發工具和性能分析205.1程序開發環境介紹205.2性能分析206工作成果介紹及系統拓展226.1工作成果介紹226.2點陣電子顯示屏的拓展22總結24致謝25參考文獻26附錄1點陣顯示原理圖27附錄2程序28附錄316×16點陣元器件清單32附錄4實物圖3333-.z-.z基于單片機的點陣電子顯示屏設計摘要LED點陣顯示屏是一種由多個獨立的LED發光二極管封裝而成的,新興的顯示器件.LED點陣電子顯示屏可以顯示數字或符號,通常用來顯示時間、速度、系統狀態等。本設計是由4個8×8點陣LED電子顯示屏組成。它介紹了以AT公司生產的40腳單片機AT89S51為核心的控制系統的LED點陣電子顯示系統的動態設計和研發過程。可以通過此芯片控制四個列驅動器74HC138和單片機P0口直接驅動行顯示系統顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示1個漢字，采用的是4塊8*8點陣LED顯示模塊來組成1個16*16點陣顯示模式。顯示采用動態顯示，使得圖形或文字能夠實現靜止、移入移出等多種顯示方式。本文詳細介紹了LED點陣顯示的硬件設計思路、硬件電路各個局部的功能及原理、相應軟件的程序設計，以及使用說明等關鍵詞：AT89S51；單片機；LED；點陣顯示；動態顯示THEDESIGNOFDOTMATRI*DISPLAYBASEDONSINGLECHIPMICROPUTEAbstractLEDdotmatri*displayisposedofapluralityofindependentLEDlightemittingdiodepackagetogether.Newdisplaydevice,LEDdotmatri*displaycandisplaynumbersorsymbols,usuallyusedtodisplaytime,speed,thestateofthesystem.Thisdesignisthedesignof48*8dotmatri*LEDelectronicdisplay,screen.ThedesignintroducesthedynamicdesignanddevelopmentcontrolsystemproducedbyATpanyofthe40footAT89S51MCUasthecoreoftheLEDdotmatri*displayprocess.Thechipcontrol4rowdriver74HC138andSCMP0portdirectlydriveforscreendisplay.Theelectronicscreencanshowallkindsofwrittenmonochromateimages,fullscreencandisplay1Chinesecharacters,usesis4pieceof8*8dotmatri*LEDdisplaymodulestoform116*16dotmatri*displaymode.Showsthedynamicdisplay,thestaticgraphicorte*tcanbeachieved,movedoutofavarietyofdisplay.ThispaperintroducesindetailtheLEDdotmatri*displayhardwaredesign,hardwarecircuitofeachpartofthefunctionandprinciple,thecorrespondingsoftwareprogramdesign,aswellastheuseandsoKeywords：AT89S51；Singlechipmicroputer;LEDDynamicdisplay-.z1緒論1.1問題提出LED顯示屏是在20世紀80年代在全世界快速開展起來的一種新型的信息顯示載體，它采用發光二極管組成的點陣模塊形成大面積顯示屏幕，有可靠性高、使用壽命長久、環境適應能力強、性價比高等特點，快速成長為平板顯示的主流產品之一，在廣告牌、公共顯示屏等許多信息顯示領域得到了廣泛的應用[1]。LED〔LightEmittingDiode〕，即發光二極管，是能夠將電能轉化為可見光的固態半導體元器件。LED的核心是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極上，能將整個晶片被環氧樹脂封裝起來。當電流流經導線作用到這個晶片的時候，電子就會被推向它的PN結的P區，在P區里電子跟空穴復合，之后就以光子的形式散發出能量，從而使LED發光。LED發光燈可以分為單色、雙色、三色發光燈、面發光燈、閃爍發光燈、電壓型發光燈等許多種類型。按照發光燈強度又可以劃分為普通亮度發光燈、高亮度發光燈、超高亮度發光燈等。LED顯示屏〔LEDpanel〕是由半導體發光二極管組成的點陣模塊顯示屏幕，它是通過控制半導體發光二極管的亮滅情況來顯示的，依據要顯示的文字、圖形、動畫、視頻等各種各樣的信息來選擇相應的發光二極管的亮與滅，從而能實現顯示各種信息。LED顯示屏具有抗震抗沖擊、光反響速度快、節能、發光效率高、使用壽命長久、組態靈活多變、色彩豐富和對室內室外環境適應能力強等特點，隨著LED制造技術的不斷改善，使其在全球得到了很大的推廣，大量應用于大型劇場、商場、酒店的出口、入口和洗手間的標示牌等各種室內、戶外顯示屏[1]。單片機自20世紀70年代問世以來，以極其高的性能價格比受到人們的重視和關注，所以應用很廣，開展很快。單片機的特點是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強，對環境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發較為容易。正因為單片機有如此多的優點，因此其應用領域之廣，幾乎到了無孔不入的地步。在我國，單片機已被廣泛地應用在工業自動化控制、自動檢測、智能儀表、智能化家用電器、航空航天系統和和國防軍事、尖端武器等各個方面。我們可以開發利用單片機系統以獲得很高的經濟效益。更重要的意義是單片機的應用改變了控制系統傳統的設計思想和方法。以前采用硬件電路實現的大局部控制功能，正在用單片機通過軟件方法來實現。這種以軟件結合硬件或取代硬件并能提高系統性能的控制技術稱為微控制技術[2]。例如，本文所要論述的通過單片機來控制LED點陣顯示。LED因為具有種種優點,受到了重視。這些優點是：亮度高、工作時電壓低、功耗低、體積小、壽命長久、耐沖擊和穩定。LED有極大的開展前景，現在正朝著更高的亮度,耐氣候、發光均勻性，可靠性、全色化方向開展。近年來，單片機已經成為科技領域的有力工具，人類社會生活的得力助手。它的廣泛應用，不僅僅表達在工業控制、機電應用、智能儀表、實時控制、航空航天、尖端武器等行業和領域的智能化、高精度化，而且在人類日常生活中也隨處可見它的身影[6]。單片機是嵌入式系統的獨立開展之路，向MCU階段開展的重要因素，就是要求應用系統在芯片上的最優解決；所以，專用單片機的開展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的開展，基于SoC的單片機應用系統設計會有很大的開展。所以，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器擴展到單片應用系統。目前，單片機正朝著高性能和多種方向開展，其趨勢將進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面開展，其功能也將越來越豐富，速度也越來越快，甚至有些方面并不遜于ARM或DSP[2]。隨著LED顯示屏在廣告傳媒領域逐漸嶄露頭角，其控制系統也如雨后春筍，層出不窮。由于它的控制系統均是基于嵌入式微處理器開發，所以單片機在其中也占有一席之地[13]。但是，由于LED顯示屏控制較復雜，特別是對于顯示特殊效果，如循環移動、覆蓋霓虹燈效果，要求處理器運算速度快、執行效率高，所以很多控制卡生產廠家采用高端嵌入式系統進展設計。這樣做雖然能在一定程度上提高數據處理速度，但是并不能完全滿足所有顯示效果要求，而且開發和產品本錢也會隨之成倍增加，甚至由于其設計不當可能在顯示時出現抖動、閃爍、重影等現象。歸根結底，LED顯示屏控制卡的設計中硬件是一方面因素，同時還要考慮到顯示數據組織方式，通過軟硬件結合的方法才能設計出一款性價比擬高的控制卡。本論文提出基于普通51系列單片機實現LED顯示屏控制的原理及方法[7]。1.2課題背景點陣電子顯示屏的開展經歷了許多時期：第一個階段是從20世紀90年代開場之后的5年，主要有單色和16級雙色兩種圖文屏。只能顯示文字和簡單圖片，應用在車站、金融機構、郵局系統等公共場合，作為公共信息顯示工具。第2階段是1995年到20世紀末，出現了64級、256級灰度的雙基色視頻顯示屏。視頻控制技術、圖像處理技術、光纖通信技術等新技術將LED顯示屏推到了一個新的層次。LED顯示屏控制專用大規模集成電路芯片的技術也在此時由國內企業開發出來并得以應用[3]。第3階段從20世紀末開場，紅、純綠、純藍LED管大量進入中國，同時國內相關的科研單位進展了研發工作，用紅、綠、藍三原色LED生產的全彩色顯示屏被大量應用，大量進入體育場館、會展中心、廣場等公共場合，從而使國內的大屏幕進入到全彩的時代。伴隨著LED材料市場的快速開展，外表貼裝器件于2001年面世，主要用于室內全彩屏，并且因為其亮度高、色彩鮮艷、溫度低的優點，可任意調整的點間距，被不同價位需求者所承受，不到三年的時間，產品銷售額突破了3億大關，外表有貼裝全彩色LED顯示屏應用市場進入新紀元。為了適應2008年奧林匹克運動會的“塑身〞方案，利亞德開發了外表貼裝雙基色LED顯示屏，廣泛應用于訓練場館和比賽計分系統。在奧林匹克場館全彩色屏方面，為減小投資，全彩色屏大多使用可以拆卸的方式，奧運期間可作為實況轉播工具，比賽完成后可用于租借，作為表演、國家政策信息發布等公共場所應用工具，通過這種方式可以縮短收回本錢的周期[2]。單片機誕生于1970年，經過流量SCM、MCU、SOC三個開展時期。SCM-單片微型計算機〔SingleChipMicroputer〕時期，主要是尋找最正確的單片形態嵌入式系統的最正確體系構造?！皠撔履Ｊ建暼〉贸晒?，奠定了SCM與通用計算機完全不同的開展道路。在開創嵌入式系統獨立開展道路上，Intel公司功不可沒[8]。MCU即微控制器〔MicroControllerUnit〕階段，主要的技術開展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，開展MCU的重任不可防止地落在電氣、電子技術廠家[14]。從這一角度來看，因特爾逐漸淡出MCU的開展也有其客觀因素。在開展MCU方面，最著名的廠家當數飛利浦公司。飛利浦公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速開展到微控制器。因此，當我們回憶嵌入式系統開展道路時，不要忘記因特爾和飛利浦的歷史功績。SOC即單片機嵌入式系統。單片機的嵌入式系統的獨立開展之路，向MCU階段開展的重要因素，就是尋求應用系統在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的開展自然形成了SOC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的開展，基于SOC的單片機應用系統設計會有較大的開展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統[4]。單片機是嵌入式系統的獨立開展之路，向MCU階段開展的重要因素，就是尋求應用系統在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的開展自然形成了SOC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的開展，基于SOC的單片機應用系統設計會有較大的開展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統[9]。單片機可以從以下幾個方面分類：1.按應用領域可分為：家電類、工控類、通信類和個人信息終端類等。2.按通用性可分為：通用型和專用型。3.按總線構造可分為總線型和非總線型。4.按指令運行的振蕩周期可分為標準型和改良型。1.3顯示原理人眼的亮度感覺不會因光源的消失而立即消失，要有一個延遲時間，這就是視覺的惰性。視覺惰性可以理解為光線對人眼視覺的作用、傳輸、處理等過程都需要時間，因而使視覺具有一定的低通性。實驗說明，當外界光源突然消失時，人眼的亮度感覺是按指數規律逐漸減小的。這樣當一個光源反復通斷，在通斷頻率較低時，人眼可以發現亮度的變化；而通斷頻率增高時，視覺就逐漸不能發現相應的亮度變化了。不致于引起閃爍感覺的最低反復通斷頻率稱為臨界閃爍頻率[5]。通過實驗證明臨界閃爍頻率大約為24Hz。因此采用每秒24幅畫面的電影，在人看起來就是連續活動的圖象了。同樣的原理，日光燈每秒通斷50次，而人看起來卻是一直亮的。由于視覺具有惰性，人們在觀察高于臨界閃爍頻率的反復通斷的光線時，所得到的主觀亮度感受實際上是客觀亮度的平均值。視覺惰性可以說是LED顯示屏得以廣泛應用的生理根底。首先，在LED顯示屏中可以利用視覺惰性，改善驅動電路的設計，形成了目前廣為采用的掃描驅動方式。掃描驅動方式的優點在于LED顯示屏不必對每個發光燈提供單獨的驅動電路，而是假設干個發光燈為一組共用一個驅動電路，通過掃描的方法，使各組發光燈依次點燃，只要掃描頻率高于臨界閃爍頻率，人眼看起來各組燈都在發光。由于LED顯示屏所使用的發光燈數量很大，一般在幾千只到幾十萬只的*圍，所以節約驅動電路的效益是十分可觀的[10]。2功能要求及方案論證2.1功能要求本方案設計一個點陣電子顯示屏，要滿足以下條件1.采用51單片機作為微控制器；2.通過4個8ｘ8的點陣LED進展文字顯示；3.LED顯示屏清晰無串擾；4.文字顯示具有滾動顯示方式;5.通過按鍵切換，能選擇顯示內容。2.2顯示模塊方案論證4個8×8的點陣構成一個16×16的點陣。行和列的穿插處有一個LED，共由256個LED構成，如果LED的陽極與行相連，而陰極與列相連，則只要給該LED對應的行以高電平，列以低電平，則對應的LED就發光。圖2.1表示的是直插式8×8點陣LED模塊圖。這種模塊是用2列8針引腳將內部電路接口引出，并且由64個發光LED芯片以8×8的矩陣形式構成一個正方形模塊，供驅動電路使用。圖2.1LED點陣顯示原理圖LED的陰極對應的是列，我們先給第一列低電平，例如送給16行的代碼為0000，則第一列的LED燈都不亮，再給第二列以低電平，如果送給16行的代碼為F807，則第二列的第3、4、5、6、7、8、9、10個被點亮，接著給第三列以低電平，同時給行以驅動代碼，這樣不斷地進展行行的快速的掃描，只要速度到達足夠夠快，因為人的視覺暫留作用，所以不會感覺到明顯的閃爍感，這樣同時點陣上會看到一個清晰的“電〞字。構造簡單，價格廉價是LED點陣的優點。本文所述的是LED點陣的數據顯示方式，這種方式通常使用單個8×8的點陣或幾個8×8的點陣拼湊。在實際應用中，有靜態和動態2種方法可以作為LED點陣的點亮方式。本文以8×8點陣為例來論證這兩種點亮方案。1、靜態顯示方式所謂靜態顯示方式就是幾個LED燈在顯示*一個數碼時，加在LED燈上的數碼一直保持不變，直至換成顯示其他數碼為止。這樣每一個LED燈均應由一條輸出線來控制，則每顯示一個8*8的點陣需要64根輸出線，則要顯示N個則需N×64根輸出控制線。這樣就會占用較多I/O資源。2、動態顯示方式針對靜態顯示方式的缺點，我們可以用動態顯示的方式來克制。為了解決靜態顯示方式將會占用較多I/O資源的缺陷，在多位顯示時通常采用的是動態顯示的方式。所謂動態顯示就是將所有數碼管的段碼線對應并聯在一起，再由一個8位的輸出口來控制，每一位數碼管的公共端分別出一位I/O線進展控制。在顯示不同數碼時，由位線控制各位輪流顯示。位線控制*位選通時，該位應顯示數碼的段碼同時加在段碼線上，即每一時刻僅僅有一位數碼管是被點亮的，當輪流顯示的速度較快〔每秒24次以上〕，由于人眼的視覺暫留現象，看起來就像所有位同時顯示一樣，這時，我們就能看到穩定的圖像了?；趩纹瑱C的特性，我們將采用動態顯示方式的方案。采用動態顯示的方式進展顯示時，每一行都有一個行驅動器，并且各行的同名列共用一個驅動器。數據從控制電路到列驅動器的傳輸方式可以采用并列方式或串行按8位一個字節的形式順序排放儲存在單片機的存儲器之中。在顯示的時候要把一行中的各列數據都傳送到相對應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數據如何傳輸的問題。2.3數據傳輸方案論證顯然，如果我們采用并行的方式，因為從控制電路到列驅動器的線路數量大，相應的硬件數目多，當列數很多的時候，并列傳輸的方案就不是很好，實現起來也不如串行傳輸的方法。如果我們采用串行傳輸的方法，則控制電路可以只用一根信號線，讓列數據一位一位的向列驅動器傳輸。這樣的方式在硬件方面無疑是十分經濟的。但是，我們也可以看到這樣的方式也存在缺乏。那就是整個串行傳輸的過程較長，數據是按順序一位一位的輸出給列驅動器的，只有當一行的各列數據都已經傳輸到位過后，這一行的各列才能并行地顯示。這樣，對于每一行的顯示過程我們就可以將其分解成列數據傳輸和列數據顯示這樣兩個局部。由于串行傳輸方式的列數據準備時間可能相當長，在行掃描周期一定的情況下留給行顯示的時間就可能比擬少了，這會影響到LED的亮度。我們可以采用重疊處理的方法來解決串行傳輸中的列數據準備與列數據顯示時間的矛盾問題。重疊處理的方法，即在顯示一行各列數據的同時，傳送下一列數據。為了到達這樣的目的，列數據的顯示就需要具有鎖存功能。經過上述分析，就可以歸納出列驅動器電路應具有的功能。列數據準備應當能實現串入并處的移位功能，而列數據顯示則應當具有并行鎖存的功能。這樣，本行將已準備好的數據輸入并行鎖存器進展顯示的時候，串并移位存放器就進展準備下一行的列數據的動作，而不會影響本行的顯示。單片機控制器行單片機控制器行驅動16×16點陣列驅動圖2.4點陣電子顯示屏總體框圖3硬件設計點陣電子顯示屏的硬件大致上可以分成列驅動電路，行驅動電路以及單片機系統及外圍電路三局部。3.1單片機系統及外圍電路1、單片機采用AT89S51芯片或其兼容系列芯片。單片機的P0口直接驅動行，用來顯示數據。P2口與列驅動器相連，送出列選信號；P1.0口則用來發送控制信號。P3空著，在有必要的時候可以擴展系統的ROM和RAM。圖3.1AT89S51單片機最小系統AT89S51單片機管腳說明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口的輸出驅動電路由上拉場效應管和驅動場效應管組成，控制電路包括一個與非門，一個非門和多路開關MU*。P0口既可以作為通用的I/O口進展數據的輸入輸出，也可以作為單片機系統的地址/數據線使用，為此在P0口的電路中有一個多路轉換器MU*。在控制信號的作用下，多路轉換器可以分別接通鎖存器輸出或地址/數據線輸出。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口能驅動4個LSTTL負載。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。P1口作為一般的I/O口使用時記做P1.7~P1.0。P2口：P2口既可以作為通用的I/O口使用，也可以作為地址總線使用，所以他的位構造比P1口多了一個多路控制開關MU*。當P2口作為通用I/O口使用時，多路開關MU*倒向鎖存器的輸出端Q，構成一個準雙向口，其功能與P1口一樣，有輸出，讀引腳和讀鎖存器3種工作方式。P3口：P3口為多功能口。當第二功能輸出端保持1的時候，與非門3對鎖存器Q端是暢通的，這時P3口完全實現第一功能，即作為通用的I/O口使用，而且是一個準雙向I/O口，其功能與P1口是完全一樣的。RST：這時復位輸入。當振蕩器復位器件時，需要保持RST腳兩個機器周期的高電平的時間。ALE/PROG：當外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執行MOV*，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE制止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。*TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。*TAL2：來自反向振蕩器的輸出。2、74ls138譯碼器其74LS138工作原理如下：HC13線－8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線當一個選通端〔G1〕為高電平，另兩個選通端〔/(G2A)和/(G2B)〕為低電平時，可將地址端〔A、B、C〕的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。74LS138的作用:

利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯擴展成24線譯碼器；假設外接一個反相器還可級聯擴展成32線譯碼器。假設將選通端中的一個作為數據輸入端時，74LS138還可作數據分配器圖3.274LS138引腳圖用與非門組成的3線8線譯碼器74LS138圖3.374ls138譯碼器內部電路圖3.44線-8線譯碼器74LS138的功能表無論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個輸出管腳，任何時刻要么全為高電平1—芯片處于不工作狀態，要么只有一個為低電平0，其余7個輸出管腳全為高電平1。如果出現兩個輸出管腳在同一個時間為0的情況，說明該芯片已經損壞。當附加控制門的輸出為高電平〔S＝1〕時，可由邏輯圖寫出圖3.5邏輯圖由上式可以看出，在同一個時間又是這三個變量的全部最小項的譯碼輸出，所以也把這種譯碼器叫做最小項譯碼器。71LS138有三個附加的控制端、和。當、時，輸出為高電平〔S＝1〕，譯碼器處于工作狀態。否則，譯碼器被制止，所有的輸出端被封鎖在高電平，如表所示。這三個控制端也叫做“片選〞輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接起來以擴展譯碼器的功能[11]。帶控制輸入端的譯碼器又是一個完整的數據分配器。在圖電路中如果把作為“數據〞輸入端〔在同一個時間〕，而將作為“地址〞輸入端，則從送來的數據只能通過所指定的一根輸出線送出去。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。例如當＝101時，門的輸入端除了接至輸出端的一個以外全是高電平，因此的數據以反碼的形式從輸出，而不會被送到其他任何一個輸出端上[12]。3.2行驅動行驅動電路由單片機P0口直接驅動點陣的行，在P0口連接上拉電阻及限流電阻：圖3.6行驅動電路圖3.3列驅動本電路中我們參加了4個3-8線譯碼器74HC138，其輸入是一個16進制碼。74HC138構造如圖3.7所示。圖3.774HC138構造圖74HC138引腳說明如表3.1表3.1引腳說明符號引腳描述~9~15輸出端GND8GND電源地~4、5使能輸出端A、B、C1~3地址輸出端Vcc16VCC電源正圖3.8列驅動電路如下圖的列驅動電路中,以A、B、C、D四腳為輸入端，把74HC138的E2和E3引腳接地，然后就會形成16種不同的輸入狀態，分別為0000～1111，然后使每種狀態只控制一路輸出，即會有16路輸出。3.4顯示控制電路控制局部以單片機AT89S52為核心，輔以外圍電路，完成串行通信、外部存儲器讀取、行列選通信號輸出等任務。在PC機內部，漢字是以機內碼的形式存儲的，每個漢字占兩個字節。單片機AT89S52將PC機發送過來的數據放到WS6264中開辟的數據緩存區。AT89S52的通過由數據緩存區中存儲的漢字內碼，并將其換算成漢字首地址，從AT29C040A〔512K*8〕的字庫中提取相應的漢字(一組32字節的數據)，對應于顯示屏排列好存貯到片外RAM(WS6264)中，重復上述過程將所有的漢字都提取出并排列存儲好，最后由AT89S52將RAM中的數據經P1.0~P1.4和P3.2輸出給顯示驅動電路。漢字庫的制備與普通程序存儲器的燒錄并無區別。將漢字庫文件以二進制形式翻開，通過編程器燒錄到AT29C020A中即可。AT29C020A的18位地址和WS6264的13位地址信號分別由P0口〔經鎖存器74HC373輸出作為地址線〕、P2口、P3口(P3.4～P3.5)產生。FLASH〔AT29C020A〕、RAM〔6264〕與單片機的接口如圖-6所示[1]。單片機89S52通過AD0～AD7地址數據復用引腳來選通地址并讀寫數據。圖3.9單片機與外圍電路接口4PCB板的制作手工打印一塊所需要的電路板.將自己繪制的電路用打印紙打印出來,記得將光滑的一面朝向自己.在打印的過程中,一般打印兩*以上,選取最好的用作實驗.銅板的剪裁,全程的圖解選用適宜的感光板制作.銅板的覆蓋,也就是兩個面上都覆蓋有銅模電路版,然后將覆蓋好的電路板剪裁,以節約的原則,盡可能的節省材料,剪裁適宜的電路板.銅板的預處理.覆銅板外表的氧化層用細砂紙將其打磨掉，這是確保電路板的轉印時轉印版上的碳粉可以結實的印覆在之前的電路板上,最后版面光滑沒有明顯的污漬就是打磨后的標準.電路板的轉印.將之前打印好的電路板擦再次裁剪成適宜的大小,覆銅版的一面與印有電路板的一面貼在一起,覆銅板在對齊好后放入熱轉印機，注意放入時轉印版不能錯位.回流焊機與腐蝕線路板。首先檢測一下電路板是否制作完整,將沒有轉印好的地方用油性筆修復完整.接下來腐蝕電路板,待將電路板上暴露銅模完全腐蝕掉之后,就可以將電路板從腐蝕液中取出洗凈,這樣我們要制作的腐蝕電路板就制作好了.其中腐蝕液的成分是濃鹽酸,濃雙氧水和水,它們的比例是1:2:3.在配制腐蝕液過程中一定要先放水接著是濃鹽酸和濃雙氧水,如果在操作中不慎將腐蝕液濺在皮膚或者衣物上,要及時的用大量清水沖洗,由于我們的腐蝕液是強腐蝕性的,所以在操作時一定要注意.電路板的鉆孔.由于線路板上要插入電子器件,所以我們要對線路板進展鉆孔用來安置元器件.首先依據元器件的管腳的大小不同來鉆取不同的孔徑,在鉆孔時電路板一定要安穩,鉆孔過程也不能過于慢.預處理線路板.待鉆孔之后,選用細砂紙打磨掉線路板上的碳粉,用清水沖洗電路板,水干后選用松香涂抹于有電路的線路板一面,為使松香快速凝固,我們還可選用熱風機加熱,從而快速使松香凝固,最后就是焊接元器件了。4.1軟件總體設計程序可以實現與計算機的通信，可非常方便地任意修改所要顯示的漢字；并使顯示屏可固定、平移地顯示漢字。程序中將數據存儲器分為三個區：顯示緩沖區，數據存儲區，和接收緩沖區。單片機通過串口接收PC機傳來的數據暫時放在接收緩沖區，處理后放入數據存儲區保存，然后再根據顯示方式從數據存儲區中讀出數據放入顯示緩沖區用于顯示。程序功能框圖如圖-9所示。軟件系統采用模塊化構造，包括主程序、顯示子程序和串口中斷效勞程序等。主程序為順序構造，完成中斷、串口的初始化設置后，循環調用顯示子程序，以及響應串行接收或發送中斷；顯示子程序從顯示緩沖區取出字模.中斷效勞程序串口接收PC機發送的漢字機內碼數據，實現與計算機實時通信。程序各局部的功能由各個模塊分別實現。程序模塊有:串口初始化模塊、數據輸入模塊、漢字首地址計算模塊、取字模塊、顯示模塊和移動模塊。啟動啟動初始化顯示初始化顯示顯示特定字顯示特定字串口接通串口接通中斷CPU更新接收中斷CPU更新接收取字模信息并更新顯示取字模信息并更新顯示顯示新數據并延時顯示新數據并延時圖4.1程序流程圖4.2漢字點陣信息的獲取對UCDOS7.0，漢字點陣信息存于相應點陣字庫中，對16×16點陣漢字，其點陣字庫文件為?UCDOS\HZK16，每個漢字占32個字節，橫向排列，這一字庫收集了國標一、二級漢字及圖形符號7445個，在文件中按區位碼順序排列。通過PC機和單片機的串口通信將漢字的機內碼傳送到單片機的承受緩存中，再根據機內碼與區位碼的函數關系，求出漢字的區碼和位碼。設漢字機內碼的上下兩字節的十六進制值分別為Gb_H和Gb_L，區位碼的區碼和位碼分別為Qm和Wm。漢字點陣在文件中的首地址的十進制表達式，Qmd和Wmd分別是區碼和位碼的十進制值。字模的長度則是由顯示所用的點陣決定的,以常用的16×16點陣字模為例,一個漢字字模要16×16/8=32個字節。因此從字模的開場依次讀取32個字節就可以得到該漢字16×16的字模(行字模)。4.3漢字的固定顯示以及左移的實現漢字的顯示信息保存在顯存中，該顯存是由一個2K的RAM實現的，RAM具有讀寫速度快的優點，但是斷電后存儲信息喪失。在本設計中顯示屏為64*128點陣，一共可以顯示32個漢字，每個漢字的點陣信息為32字節，因此最小需要32*32字節=1K的存儲空間，2K的RAM完全夠用。我們以16*32點陣顯示漢字A和漢字B為例，見圖-10。在顯存中這兩個漢字一共占據64字節的連續空間〔縱向取模〕。下面我將分別介紹三種顯示方式的顯示原理。圖4.2漢字存儲格式圖4.3點陣顯示漢字模型1固定顯示方式首先定義一個指向第一個顯示的漢字的指針*p,在該例中指向圖-10中的A0位置,在固定顯示方式中該指針不變；再定義一個指向顯示數據的指針*q,該指針首先被賦值為p，即指向第一個顯示的漢字的首地址，即A0.在列掃描信號位于第一行時，q指針指向A0,當輸出了漢字A的第一列數據后指針p向后移動2個字節，然后輸出第二列數據，依次輸出完64字節的數據后指針重新指向p，反復循環。2左移顯示方式同樣定義一個指向第一個顯示的漢字的指針*p,在該例中指向圖-10中的A0位置，再定義一個指向顯示數據的指針*q,該指針首先被賦值為p，即指向第一個顯示的漢字的首地址，即A0.在列掃描信號位于第一行時，q指針指向A0,當輸出了漢字A的第一列數據后指針p向后移動2個字節，然后輸出第二列數據，依次輸出完64字節的數據后，指針p加2，指針q重新指向p，反復循環。5開發工具和性能分析5.1程序開發環境介紹程序編寫采用Keil51環境下調試,KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、構造性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發，體會更加深刻。KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、構造性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境〔uVision〕將這些局部組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WIN*P等操作系統。如果你使用C語言編程，則Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。KeilC51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能表達高級語言的優勢。5.2性能分析點陣電子顯示屏硬件電路只要硬件質量可靠且引腳焊接正確，則一般無需調試就可正常工作。軟件局部主要有顯示屏刷新頻率和顯示效果兩局部需要調試。定時器T0的溢出率和單片機的晶振頻率將決定顯示屏刷新率。表5.1給出了顯示平刷新率與T0初值關系表。表5.1顯示平刷新率與T0初值關系表刷新率255062.57585100120T初值0*ec780*f63c0*f8300*f97e0*fa420*fb1e0*fbee一般來說12Hz以上的刷新頻率就可以看到穩定的連續的顯示了。如果刷新率越高，則顯示越穩定，但是同時刷新頻率越高，顯示驅動程序占用的CPU時間越多。6工作成果介紹及系統拓展6.1工作成果介紹本文設計的點陣電子顯示屏，能夠在肉眼目測條件下LED顯示屏各點亮度充足，可顯示圖形和文字。圖形或文字顯示具有滾動顯示方式。該點陣電子顯示屏的系統具有硬件少，構造簡單，容易到達要求，性能穩定可靠和本錢低等特點。在本次點陣電子顯示屏的設計中取得以下工作成果：1查閱了大量的電子資料，詳細地了解了LED的發光原理和LED顯示屏的原理，清楚地了解了LED顯示屏與其它顯示屏相比擬有那些優點，了解了LED的現狀，明確了研究的方向和目標。2本次設計的LED顯示屏能夠實現在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻充足，可顯示圖形和文字。圖形或文字顯示有滾動顯示方式。3論文給出了具體的系統硬件設計方案，硬件構造電路圖，軟件程序的流程圖和具體匯編語言程序設計與仿真結果等方面的內容。4在這次畢業設計的過程中再次學習了proteus這一軟件，熟練的掌握proteus對信息工程專業的同學來說是很重要的。5通過這次畢業設計，重新復習并進一步學習了MCS-51單片機。6熟練掌握了WORD軟件的使用。6.2點陣電子顯示屏的拓展許多行業都用到了點陣電子顯示屏，因此他在我們生活中也是隨處可見的。其實還可以運用到更多的領域，更進一步的開展。例如我們可以利用發光二極管控制電壓低和控制方法簡單的優點，將它裝在室內天棚中或做成大型燈飾，通過電腦輸出信號直接驅動三極管后控制它的開關狀態。由于使用了電腦，再多的的LED數量也能方便自如地控制，得到時暗可變顏色可變絢麗多彩的照明效果，并且已有很多的成功案例。到目前為止，對LED的技術開發都是以普通照明用途為最終目標的。而且從當今的開展速度看，其成為新一代普通照明光源已成定勢。LED在照明以外的用途也開場受到關注。比方使用LED產品替代農藥進展殺菌、殺蟲，冰箱內用LED促進蔬菜光合成產生維生素，利用LED可控制波長的特點進展的特殊應用等等。在機動車、鐵路、輪船等交通工具領域，LED以低能耗、體積小的特點正在迅速普及?？傊琇ED在諸多領域中亦潛力巨大，期待今后的進一步開發?？偨Y本設計是4個8×8點陣LED電子顯示屏的設計。整個設計介紹了以AT公司生產的40腳單片機AT89S51為核心的控制系統的LED點陣電子顯示屏的動態設計和開發過程。通過該芯片控制4個列驅動器74HC138和單片機P0口直接驅動行顯示屏顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示1個漢字，采用的是4塊8*8點陣LED顯示模塊來組成1個16*16點陣顯示模式。顯示采用動態顯示，使得圖形或文字能夠實現靜止、移入移出等多種顯示方式。在論文中詳細介紹了LED點陣顯示的硬件設計思路、硬件電路各個局部的功能及原理、相應軟件的程序設計，以及使用說明等。-.z參考文獻[1]林占江.電子測量技術.：電子工業，2011.[2]童詩白.模擬電子技術根底.：高等教育，2006.[3]楊旭方2004SP2實訓教程.：電子工業，2010.[4]尹勇電路仿真入門與進階.：科學，2005.[5]彭虎.微機原理與接口技術.：電子工業，2008.[6]*毅剛.單片機原理及應用.：高等教育，2003.[7]*友德.單片微型機原理、應用與實驗〔第五版〕，**：復旦大學，2010[8]吳黎明.單片機原理及應用技術，：科學，2005[9].*軍，單片機原理與接口技術，**：華東理工大學，2006[10]丁元杰，單片微機原理及應用，：機械工業，2001[11]程明，LED顯示原理，電訊技術，2004[12*和平，單片機C語言編譯器及其應用，：航空航天大學，2006[13]蔡朝洋，單片機控制實習與專題制作，：航空航天大學，2006[14]周潤景，基于PROTUES的電路及單片機系統設計與仿真,:航空航天大學出版[15]關積珍.LED.顯示屏開展狀況及趨勢.世界電子元器件，2000附錄1點陣顯示原理圖點陣驅動系統如下列圖點陣系統如下列圖單片機電路如下列圖附錄2程序*include<reg52.h>*defineint8unsignedchar*defineint16unsignedint*defineint32unsignedlongsbitkey=P1^0; //開場/暫停sbitled=P1^1; //狀態指示燈int8codetable[]={0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,//空0*00,0*01,0*80,0*00,0*60,0*00,0*F8,0*FF,0*07,0*00,0*00,0*00,0*04,0*00,0*24,0*F9,0*24,0*49,0*25,0*49,0*26,0*49,0*24,0*49,0*24,0*49,0*24,0*F9,0*04,0*00,0*00,0*00,/*"信",0*/0*00,0*40,0*00,0*30,0*00,0*00,0*FC,0*03,0*54,0*39,0*54,0*41,0*56,0*41,0*55,0*45,0*54,0*59,0*54,0*41,0*54,0*41,0*FC,0*73,0*00,0*00,0*00,0*08,0*00,0*30,0*00,0*00,/*"息",1*/0*00,0*08,0*00,0*08,0*E0,0*08,0*9F,0*08,0*88,0*08,0*88,0*08,0*88,0*08,0*88,0*08,0*88,0*08,0*88,0*48,0*88,0*80,0*88,0*40,0*88,0*3F,0*08,0*00,0*00,0*00,0*00,0*00,/*"與",2*/0*40,0*80,0*42,0*40,0*CC,0*3F,0*00,0*40,0*00,0*80,0*E2,0*FF,0*22,0*89,0*2A,0*89,0*2A,0*89,0*F2,0*BF,0*2A,0*89,0*26,0*A9,0*22,0*C9,0*E0,0*BF,0*00,0*80,0*00,0*00,/*"通",3*/0*00,0*01,0*80,0*00,0*60,0*00,0*F8,0*FF,0*07,0*00,0*00,0*00,0*04,0*00,0*24,0*F9,0*24,0*49,0*25,0*49,0*26,0*49,0*24,0*49,0*24,0*49,0*24,0*F9,0*04,0*00,0*00,0*00,/*"信",4*/0*00,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*FC,0*3F,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*04,0*20,0*00,0*20,0*00,0*00,/*"工",5*/0*24,0*08,0*24,0*06,0*A4,0*0