8X8LED点阵显示屏的设计论文资料

1、毕业设计（论文）题 目： 8*8 点阵显示屏的设计院 系: 电气信息工程系专 业： 电气工程及其自动化班 级： 姓 名：学 号：指导教师： 2013 年 04 月 16 日通过对P89C5仲片机LED8X 8点阵显示屏的设计的研究并运用 Proteus软件进 行原理图绘制，运用Keil软件进行仿真和调试。主要介绍了 LED8X 8点显示屏的硬 件电路设计、汇编程序设计与调试、Proteus软件绘制原理图和实物制作等方面的内 容，本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等优点。能帮 助广大电子爱好者了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及 应用方法，并提高单片机知

2、识技术的运用能力。利用单片机来设计的系统，既能实 现系统所需的功能，也可以满足计数的准确性、迅速性，并且电路简单、操作简单、 通用性强。【关键词】51单片机 Proteus软件显示屏IAbstractThis paper studies the design of P89C51 microcontroller LED8 * 8 dot matrix display scree n and using Proteus software based on the schematic draw ing, simulati on and debugg ing using Keil software.

3、Mainly in troduces the draw ing prin ciple diagram and physical product ion, content desig n, hardware circuit of LED8 x 8 bit display desig n and debugg ing of Proteus software, assembler, has the adva ntages of small volume, less hardware, simple circuit structure and easy to realize the design of

4、 display screen. It can help the electro nic en thusiasts to un dersta nd Chin ese characters dot matrix display prin ciple, un dersta nding the basic structure of sin gle-chip, work ing prin ciple and applicati on method, and improve the ability to use kno wledge of SCM tech no logy. System design

5、using microcontroller, can achieve the required function of the system, but also can satisfy the counting accuracy, rapid, and simple circuit, simple operation, strong com mon ality.【Key Words51 single chip computer Proteus software displayII1绪论11.1前言11.2选题背景11.3设计要求11.4国内外的研究概况21.5此次设计研究的主要内容应解决的问题

6、 22总体设计方案32.1硬件电路组成32.2系统各单元电路设计42.2.1 P89C51单片机最小系统42.2.2 按键控制电路 42.2.3三极管驱动电路52.2.4 8 X 8 LED 点阵介绍52.3字符的点阵显示原理及字库代码获取方法 63程序设计83.1程序流程图83.2程序设计84调试及性能分析94.1系统调试94.1.1软件调试94.1.2硬件调试94.2设计分析9总结10参考文献12附录13附录1原件清单13附录 3 程序清单 15iii石家庄学院毕业设计（论文）1绪论1.1前言LED点阵显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显 示屏系统。它以其色彩鲜艳，

7、动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点 而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车 站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。目前大多数 的LED点阵显示系统自带字库。其显示和动态效果（主要是显示内容的滚动）的实现 主要依靠硬件扫描驱动，该方法虽然比较方便，但显示只能按照预先的设计进行。 而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示，比如电梯运行中指示箭头的上下移 动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。这时一般的显示系 统就很难达到要求。另外，由于受到存储器本身的局限，其特殊字符往往难以显示， 同时显示内容也不能随意更改。

8、因此就提出了一种利用PC机和单片机控制的LED显 示系统通信方法。该方法可以对显示内容进行实时控制，从而实现诸如动态显示效 果。同时用户也可以在PC机上进行显示效果的预览，显示内容亦可以即时修改。同 时它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力 强等优点。并广泛的用于公交汽车、商店、体育场馆、车站、学校、银行、高速公 路等公共场所的信息发布和广告宣传。LED显示屏发展较快，本文讲述了基于P89C51 单片机8X 8 LED汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编写与调试、 Proteus软件仿真等基本环节和相关技术。1.2选题背景LED电子显示屏是随着计算

9、机及相关的微电子、光电子技术的迅猛发展而形成 的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变 面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使 用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显 示领域得到了广泛的应用。LED点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信 息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿 命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同 时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运 输等许多行业。1.3设计要求利用一

10、块点阵数码板，按编程者要求实现任意符号的显示1.4国内外的研究概况目前大多数的LED点阵显示系统自带字库。其显示和动态效果（主要是显示内 容的滚动）的实现主要依靠硬件扫描驱动，该方法虽然比较方便，但显示只能按照 预先的设计进行。而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示，比如电梯运行中 指示箭头的上下移动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。 这时一般的显示系统就很难达到要求。另外，由于受到存储器本身的局限，其特殊 字符或图案也往往难以显示，同时显示内容也不能随意更改。本文提出一种利用PC机和单片机控制的LED显示系统通讯方法。该方法可以对显示内容（包括汉字和特 殊图符）进行实时

11、控制，从而实现诸如闪动、滚动、打字等多种动态显示效果。该 方法同时还可以调节动态显示的速度， 同时用户也可以在PC机上进行显示效果的预 览，显示内容亦可以即时修改。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一 市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高， 生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。1.5此次设计研究的主要内容应解决的问题此次设计研究的主要内容是设计一个符号显示牌：通过程序控制符号显示牌， 使符号显示牌，在无按键按下时，显示数字“0-9 ”，当第

12、一次按下按键时，显示字母“卩”，当第二次按下按键时显示汉字“公”。应解决的问题：单片机P1 口的输出电流不足以驱动二极管，需要加驱动，本次 研究中以S8050作为驱动，同时在S8050NPF晶体管基极加4.7K的电阻。实验前要 弄清晶体管三个引脚代表的极性，以免符号显示牌不亮导致而设计失败。92总体设计方案2.1硬件电路组成本产品采用以P89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由 P89C51芯片、 晶振电路、三极管驱动电路、按键控制电路、8X 8 LED点阵5部分组成，电路框图如图1所示。其中，P89C51是一种带4kB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、 高性能CMO型8位微处理器，俗

13、称单片机。该器件采用 ATME高密度非易失存储器 制造技术制造，工业标准的MCS- 51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位 CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行 1 000次写/擦循环，数据保留时间 为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌人式控制系统提供了一种灵活性高且价 廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到P89C51芯片。时钟电路由P89C51的18，19脚的时钟端（XTAI 1及XTAL2）以及12 MHz晶振X、电容C2、 C3组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R，R2,电容C，开关K组成，分别接至P89C51 的 RS

14、T复位输人端。LED点阵显示屏采 用8x8共64个象素的点阵，可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。我们把行列总线接在单片机的I/O 口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线， 就可以得到显示的字符了。我们在实际应用中是将LED点阵的8条列线通过驱动电路接在P1 口，8条行线通过限流电阻接在 P0 口。单片机89C51按照设定的程序在 P1和P0接口输出与内部字符对应的代码电平送至LED点阵的行列线（高电平驱动），从而选中相应的象素LED发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个字符的显示。 再改变取表地址实现字符的滚动显示。硬件电路组成框图如图2-1所示。图2-1硬件电路组

15、成框图2.2系统各单元电路设计2.2.1 P89C51单片机最小系统最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2-2为P89C51单片机的最小系统。C122pFU1iXTALI2I12MI I18XTALS222pFvccRST1O0C3Hi1OuF2930sTFSENALEEAP0 .0/AD0 PO1/AD1 P0.2/AD2 F0_3/AD3PU .5/AD5FO .6XAD6 F07/AD7R2QZA8P21ZA9 P2.2/A10 P2.3yA11 P2.41/A12 P2.5/A13 F2.G/A14 P2.7/A15F1,1P1.2F1.3P1.4F1 .5Rd .6P1.

16、700000000123567SFQOP3.O/RXDFM .1P3.1/TXDFM .2P3.2/INTOFM .3P3.3/1IHT1F1 .斗P3.4/T0FM .5P3.5/T1F1 .8P3.8JW1RFT .7P3.7RD0000000023456T o.oi.o.o.o.o.o.6 PPPPPPPP0 1234507PPPPPPPP00008000234567 s.3.3.3.3.3.3.3. PPPPPPPP 00000000越 I Btf LD l图2-2 P89C51单片机最小系统222按键控制电路单片机开始工作时，P2.0是高电平。当按键按下时，检测到一个低电平信号 改变

17、P0 口输出信号，控制8X 8 LED点阵显示屏显示不同字符。A R110kP2.00 O图2-3按键控制电路223三极管驱动电路扫描驱动电路的功能主要是有P1 口输出高电平使三极管发射结导通， 发射结输图2-4三极管驱动电路00000 000 00000000 00000000 00000000 00000 000 00000 000 00000 000 00000 0002.2.4 8 X 8 LED点阵介绍图2-5为8X8点阵LED外观及引脚图，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可 使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则电子模块中的0 口为1, A 口为0即 可。应用时限流电阻可以

18、放在横轴或列轴。 D F 3 A 1. G H OOOOOOOO呂X E寺阵焊接面弓I脚OOOOOOOO25 E ? C B e 4图2-5 8 X 8点阵LED外观及引脚 把“单片机系统”区域中的P0端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“AH端口上； 把“单片机系统”区域中的P1端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“07”端口上；为了方便于单片机连接，我们在焊接的过程中特意将 07接口排 列出来作为列，将AH接口作为行，这样我们就可以直接将 P89C51单片机的P0 口 与07接口一次连接，将P89C51单片机的P1 口与AH接口一次连接。要使LED发 亮即使给予数字端高电平，字母端

19、给予低电平，就能使二极管发亮。2.3字符的点阵显示原理及字库代码获取方法我们以UCDO中文宋体字库为例，每一个字由 8行8列的点阵组成显示。我们 可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这 个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在 64象素范围内的任何图形。如查用 8位 的P89C51单片机控制，如图所示IJU)IN3LIMOI 4*1 H-：（p）i1 (I)Ii(F)ISIT(D!O3*H il tlJI片a rib m2血H b33VJIin*Qilta柏i11*H |知期5)D 14 llh%5 | JraniIHLHai%Hl fliMLHi_HLLB%7

20、(0) | JL%tv1图2-6 8 X 8点阵等效电路为了弄清楚汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。首先 将8行分成4位的上、下两部分，把发光的象素位编为0不发光的象素位为1的十六进制代码。这样就把要显示的“公”字编为如下代码：0x7f,0xbf,0xc1,0xdf,0xdf,0xdf,0xc1,0xdf由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出 他的扫描代码从而显示在屏幕上。上述方法虽然能够让我们弄清楚字符点阵代码的 获取过程。字符点阵显示一般有点扫描、行扫描和列扫描3种。为了符合视觉暂留要求，点扫描方法的扫描频率必须大于16X 641024 H

21、z，周期小于1 ms即可。行扫描和列扫描方法的扫描频率必须大于16X 8128 Hz,周期小于7. 8 ms即可3程序设计3.1程序流程图图3-1 主程序流程图3.2程序设计根据上述所说的程序流程图，设计程序如附录3石家庄学院毕业设计（论文）4调试及性能分析4.1系统调试4.1.1软件调试首先根据各单元电路模块，利用 Proteus软件将总的硬件原理图绘制好，设计 好各模块要使用的I/O 口，如：8X8点阵LED显示屏时候插反，先检测下，无硬件 错误后，再进行程序编程。利用C语言的编程方式，将系统要求的基本功能，以及创新功能根据程序流程 图编写出来，用Keil软件调试无误后，生成Hex文件。双

22、击Proteus中的P89C51芯片，将Keil生成的Hex加载到芯片内，进行仿真, 经调试后所编写的程序能够完美实现系统所需的各种功能。4.1.2硬件调试硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结 果如下：(1) 检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是 否完全连接，对未连接的进行修复。(2) 参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经 测试，各连接不存在问题。(3) 以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。(4) 将烧录好程序的最小单片机系统接入各模块后，各模块能过正常工作，如： 数码管正常发光。4.

23、2设计分析将烧录好程序的最小单片机系统与各模块连接好后，8X8点阵LED显示屏显示初始值。按键一次之后，显示屏显示滚动字符卩，再按键一次，显示屏显示汉字“公”经软件调试和硬件调试后，所设计的系统完美实现了所需的控制要求和创新要 求。总结本文设计一个8X8点阵LED图文显示屏。经过测试，LED各点亮度均匀，可显 示图形和文字，且稳定清晰无串扰。本系统具有硬件少、结构简单、容易实现，性 能稳定可靠等特点。通过查阅资料，了解了LED发光原理和LED显示技术的原理和现状。在LED点阵显示屏的设计过程中，学到了很多东西，复习了 Protel、Proteus、 Keil等软件的基础应用。基本了解了整个嵌入

24、式开发的流程。例如，在进行整个设 计之前，应该先根据需求分析，对单片机进行选型，然后对各个硬件模块进行搭试。 在画PCB电路板的时候，要注意基本的布板原则。在焊接电路板的时候，应该从最 基本的最小系统开始，分模块，逐个进行焊接测试。在对各个硬件模块进行测试时， 要保证软件正确的情况下去测试硬件，要不然发生错误时，不知道到底是哪一方出 错了。总之，这次设计开发，我受益非浅，在以后的开发过程中一定总结经验，吸 取教训，为以后的学习工作打好基础。19致谢本论文是在刘老师的悉心指导下完成的，从课题的选择到论文的最终完成的每 一个环节，自始至终得到刘老师的精心指导和帮助。老师渊博的学识、严谨的治学 态度

25、、求实创新的工作作风、对事业和科学的执着追求，以及对我们小组谆谆教诲 给我留下了深刻的印象，使我受益终身。在课题的研究设计过程中，我不仅从刘老 师那里学到许多专业知识，更重要的是学会了学习新知识并将其巩固的方法，这无 疑是一把开启未来生活的钥匙，特此向刘老师表示衷心的感谢！在此，还要感谢我们的同学，感谢你们的无私奉献和热情的帮助，使我们克服 了很多困难，最终完成了论文。在大学两年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，在此, 向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友们表示由衷的谢意！衷心的感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！参考文献1 潘永雄.新编单片机原理与应用（第

26、二版）M.西安：西安电子科技大学出版 社，20072 张志良.单片机原理及控制技术M.北京：机械工业出版社，20053 李华.MCS-51单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天出版社，19974 诸昌钤丄ED显示屏系统原理及工程技术M.成都：电子科技大学出版社，2000 徐士良编著、C语言程序设计教程，北京：人民邮电出版社，2003年8月第二版附录附录1原件清单器件名称数量NPN( 8050)88*8点阵数码管1电阻470欧8电阻4.7K8电阻10K1按钮1万能板140PIN2.54mm单排针20排插16连线（杜邦线）若干附录2硬件原理图C1C2milR1C3 iDiFU1i.?k测1POD

27、ftDDPD.1IW1叩狮2wPD3IW3PDMiPDSM5PDW6HSTrawP2WPUNP2鈿DpseTKM11ALEP2.IA12两P25A13P2謙11P2IMSP1DP3IWIXDP1.1IP3.1/DCDP12P俪EpqP33iiTP1.iP3OP15P3ST1P15F3AMRP17PSK$11915ID111213 H15JLR10他-CZL2123附录3程序清单#in elude #defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int uchar i,j,k,sca n,nu m,co unt; sbit key=P2A0;uchar code table1= 0x7f,0xbf,0xc1,0xdf,0xdf,0xdf,0xc1,0xdf; / 卩 uchar code table2= 0xf7,0xdb,0xad,0xb7,0xbe,0xdd,0xbb,0xf7;公uchar code table8=0xff,0xff,0xc3,0xbd,0xbd,0xc3,0xff,0xff,00xff,0xbf,0xbb,0x81,0x80,0xbf,0xbf,0xff,10x