基于单片机的点阵LED汉字显示设计报告.doc

测控技术与仪器专业 专业课程设计报告姓名： 魏山林 王恒 班级： 162003 学号：103520 103523教师：王斌 张国强 基于单片机的点阵led汉字显示设计报告一. 设计要求（1）利用实验上的液晶显示屏电路，编写程序控制显示，输出汉字或字符。（2）了解液晶显示屏的控制原理及方法。（3）了解点阵汉子的显示原理。 二. 方案设计（1）从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的led器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1616的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1616的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是1616的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现同名列共用一套 驱 动 器 。具 体 就1616的点 阵来 说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第二行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；、第十六行之后又重新燃亮第一行，这样反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，我们就能看到显示屏上稳定的字符。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据而不影响本行的显示。（2）总框图单片机列驱动器16*16 led显示点阵行驱动器（3）部件设计图1.单片机单片机采用at89c51或其兼容系列的芯片进行控制，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。这里我们选择了内含4k字节flash的at89c51，因为我们只需要显示特定的图形和文字，无需庞大的字库，因此4k flash已经可以满足字库储存的需求，不需要扩展外存储器。at89c51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（i/o）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，at89c51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的flash存储器可有效地降低开发成本。管脚说明： vcc:供电电压，gnd：接地。 p0口：p0口为一个8位漏极开路双向1/0口，每脚可吸收8ttl门流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在flash编程时,p0口作为原码输入口,当flash进行校验时,p0输出原码,此时p0外部必须被拉高. p1口:p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口,p1口缓冲器能接出4tttl门电流.p1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,p1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故.在flash编程和校验时,p1口作为第八位地址接收。 p2口:p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口,p2口缓冲器可接收,输出4个ttl门电流,当p2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时，p2口管脚被外部拉底，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。 p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如下所示： p3.0 rxd （串行输入口） p3.1 txd （串行输出口） p3.2 /int0 (外部中断0 ) p3.3 /int1 （外部中断1） p3.4 t0 （记时器0外部输入） p3.5 t1 （记时器1外部输入） p3.6 /wr （外部数据存储器写选通） p3.7 /rd （外部数据存储器读选通） p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 /psen:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。 2.时钟电路时钟电路时钟电路由at89c51的18，19脚的时钟端(xtall及xtal2)以及12 晶振x1、电容c2，c3组成，采用片内振荡方式。 3.复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。 474ls273行驱动 74ls273是8位数据/地址锁存器，他是一种带清除功能的8d触发器，下面我介绍一下他的管脚图功能表等资料。 1脚是复位clr,低电平有,当1脚是低电平时,输出脚2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部输出0,即全部复位; 当1脚为高电平时,11(clk)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)上 74ls273管脚功能：1d8d为数据输入端，1q8q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。 574hc154 列驱动 74hc154是一款高速cmos器件，74hc154引脚兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列。74hc154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。74hc154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。任选一个使能输入端作为数据输入，74hc154可充当一个1-16的多路分配器。当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随应用的状态。 a. 74hc154 特性 16线多路分配功能 4位二进制码输入译码至16个互斥输出 兼容jedec标准no.7a b. 温度范围 -40+85 -40+125 hbm eia/jesd22-a114d超过2000 v mm eia/jesd22-a115-a超过200 v c. 74hc154 基本参数 电压2.06.0v 驱动电流+/-5.2 ma 传输延迟11 ns5v d. 74hc154 其他特性 逻辑电平cmos 功耗考量低功耗或电池供电应用 e.74hc154 封装与引脚 so24, ssop24, dip24, tssop24 74hc154 4线-16 线译码器/解调器 74hc154译码真值表将4个二进制编码输入译成16个彼独立的输出之一将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能输入箝位二极管简化了系统设计与大部分ttl和dtl电路完全兼容74154这种单片4 线16 线译码器非常适 合用于高性能存储器的译码器。 当两个选通输入g1 和g2 为低时, 它可将4 个二进制编码的输入译成16 个互相独立的输出之一。实现解调功能的办法是：用4 个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出都为高。 6led点阵基于单片机的led显示屏的动态显示 24 从结构上可知，它的每一列共用一根列线，每一行共用一根行线。当相应的行接高电平，列接低电平时，对应的发光二极管被点亮。通常情况下，一块8*8像素的led显示屏是不能用来显示一个汉字的，因此，按照其原理结构进行扩展为16*16，就足以显示一个完整的汉字。在显示过程中，多采用扫描方式，利用人的视觉暂停效应，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会有闪烁的感觉。 led点阵显示屏采用1616共256个象素的点阵，通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布， led点阵显示屏底视图 我们把行列总线接在单片机的io口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。 led显示屏是将发光二极管按行按列布置的，驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制，当然也可以按列扫描按行控制。led显示屏现多采用多块88点阵显示单元拼接而成。本文就是使用4块sbm1388型号的实验模块组成1616点阵，以满足汉字显示的要求。88 led点阵是最基本的点阵显示模块，理解了88 led点阵的工作原理就可以基本掌握led点阵显示技术。下图是1616 led点阵显示图：（4）总接线图三. 设计的具体实现(1)汉字显示的原理 想成功显示一个汉字，应该把该汉字的点阵数据一次两字节分别送给h1-h16。当该字的第一个点阵数据字送给h1-h16时，应该使l8为低电平，而其他15个列线为高电平；.当该字的第16个点阵数据送给h1-h16时，应该使l9为低电平，二其他15个列线为高电平。这样一列一列地把整个汉字显示完毕。由于列线扫描信号循环时间很短，人眼的视觉暂留效果会感觉同时显示。 (2)取模方式 根据系统的硬件电路接法以及最终设计要求，点阵数据在取模软件“字模精灵”中按以下方式来取模。 首先看参数设置分别为“汇编格式”，“字节倒序”，“简约格式”，“纵向取模”， (3)仿真4 系统软件设计（1） 主程序流程图初始化dptr=tabr3=240r4=6调列扫描子程序（r4-1） r4r4=0?dptr+2(r3-1) r3nr3=0?yy循环显示否？n结束五.存在问题和进一步的改进意见等 显示时不能控制显示的速度，不能在动态显示和静态显示之间转换。希望在以后能进一步改进。六收获、建议 通过本设计不仅把以前学过的知识重新温习，而且在查阅课外资料是还有好多芯片都是以学过的芯片为基础，并且在其基础上改进和完善的。通过毕业设计的实施可以使学生把在校学习的理论知识和实际应用有机地结合起来，同时也能培养我独立思考、勇于创新的科学态度和钻研精神，为我将要踏上工作岗位做一次提前的锻炼。七元件明细表名称个数（个）at89c51单片机174hc154芯片174ls273芯片28*8点阵4respack-8130pf电容21uf电容112m晶振11k电阻1200电阻1按键1八参考资料1.单片机原理及应用技术张淑清，国防工业出版社（教材）2.过程控制系统及仪表 邵裕森 编（教材）3.单片机及应用 李大友 高等教育出版社 （教材）4.机械量测量机械工业出版社（教材）程序代码 org 0000h ljmp main org 0030hmain: mov p3,#11111111b mov p2,#10000000b mov p1,#10000000b mov p0,#00h mov r0,#00h mov r5,#00h clr 20hloop: mov dptr,#tabloop0: mov r3,#240 loop2: mov r4,#6loop1: acall scan djnz r4,loop1 inc dptr inc dptr djnz r3,loop2 clr a add a,20h sjmp loopscan: inc p3 acall port acall delay cjne r0,#32,scan mov r0,#00h retport: mov a,r0 add a,r5 movc a,a+dptr mov p0,a acall pulse mov a,r5 add a,#32 mov r5,a cjne r5,#0,port mov r5,#00h inc r0 jb 20h,p_1 jnb p2.7,port setb 20h sjmp portp_1: jnb p1.7,port clr 20h retpulse: jb 20h,port_1 mov a,p2 rl a mov p2,a sjmp exitport_1: mov a,p1 rl a mov p1,aexit: retdelay: mov r7,#2d1: mov r6,#250 djnz r6,$ djnz r7,d1 rettab: db 000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h;-转换字符 明 -;db 000h,000h,0fch,00fh,044h,004h,044h,004h,044h,004h,0fch,08fh,000h,040h,000h,030hdb 0feh,00fh,022h,002h,022h,002h,022h,042h,022h,082h,0feh,07fh,000h,000h,000h,000h;-转换字符 德 -;db 010h,001h,088h,000h,0c4h,0ffh,033h,000h,004h,042h,0f4h,032h,094h,002h,094h,072hdb 0f4h,082h,09fh,086h,0f4h,09ah,094h,082h,094h,0e2h,0f4h,00ah,004h,032h,000h,000h;-转换字符 学 -;db 040h,004h,030h,004h,011h,004h,096h,004h,090h,004h,090h,044h,091h,084h,096h,07ehdb 090h,006h,090h,005h,098h,004h,014h,004h,013h,004h,050h,004h,030h,004h,000h,000h;-转换字符 院 -;db 000h,000h,0feh,0ffh,022h,004h,05ah,008h,086h,007h,010h,080h,00ch,041h,024h,031hdb 024h,00fh,025h,001h,026h,001h,024h,03fh,024h,041h,014h,041h,00ch,071h,000h,000h;-转换字符 机 -;db 010h,004h,010h,003h,0d0h,000h,0ffh,0ffh,090h,000h,010h,083h,000h,060h,0feh,01fhdb 002h,000h,002h,000h,002h,000h,0feh,03fh,000h,040h,000h,040h,000h,078h,000h,000h;-转换字符 电 -;db 000h,000h,000h,000h,0f8h,01fh,088h,008h,088h,008h,088h,008h,088h,008h,0ffh,07fhdb 088h,088h,088h,088h,088h,088h,08