课程设计--LED1616点阵显示设计.doc

课程设计IV 设计说明书LED16*16点阵显示设计学生姓名 学 号 班 级 成 绩 指导教师 数学与计算机科学学院2013年 月 日 课程设计任务书 专业： 学号： 姓名： 课程设计名称： 课程设计IV10171010 设计题目： LED16*16点阵显示设计 完成期限：自 2013 年 9 月 2 日至 2013 年 9 月 14 日共 2 周设计依据要求及主要内容一、目的任务：依据实验器材提供的功能，利用并行接口芯片8255A和LED点阵模块显示字符，用取模软件建立标准字库，并编制程序实现点阵循环左移显示汉字。二、设计内容：1. 复习相关课程内容：微机原理及应用课程相关内容；汇编语言程序设计的相关内容；熟悉模拟电路、数字电路的相关知识；2. 熟悉实验相关器材的主要功能。3. 在上述基础上，根据课程设计的基本要求，完成以下各项任务(反映在设计说明书中)：（1）题目要求涉及的硬件电路图及摘要说明。（2）题目的工作原理及相应描述。（3）程序流程框图。三、设计要求：1.软件程序文档（）；2.硬件电路图（用专业软件）；3.完成实验；4.完成设计说明书。课程设计评阅评语： 指导教师签名： 年 月 日摘 要利用微机接口芯片8255，并行控制LED点阵显示；其次就是掌握8088微机系统与LED点阵显示模块之间接口电路设计及编程，了解LED点阵显示的基本原理和如何来实现汉字的的循环左移显示。在控制板MC1上以并行通信的方式控制LED点阵显示。要求自建字库，编制程序实现点阵循环左移显示汉字；关键词：芯片； 并行；循环目 录1. 设计目的.12. 设计内容.23. 硬件电路设计.3 3.1 8255.3 3.2 138译码器.3 3.3 371锁存器.3 3.4 LED动态显示原理.3 3.5 整个系统的仿真电路图.64. 字模生成.75. 程序设计.8 5.1 程序设计整体思路.8 5.2 程序流程图.8 5.3 源程序.106. 系统功能测试.13 6.1 实物测试.13 6.2 仿真测试.137. 总结.14参考文献.151. 设计目的本次课程设计目的剖析试验箱，利用微机接口芯片8255，并行控制LED点阵显示；其次就是掌握8088微机系统与LED点阵显示模块之间接口电路设计及编程，了解LED点阵显示的基本原理和如何来实现汉字的的循环左移显示。2. 设计内容利用598H试验系统扩展接口CZ7座，在控制板MC1上以并行通信的方式控制LED点阵显示。要求自建字库，编制程序实现点阵循环左移显示汉字，并要求通过protues仿真软件画出电路图，运行程序。3. 硬件电路设计整个电路由8088CPU，两片8255，1个74ls373，1个74LS138,1个1616的LED,5个7407。该电路可静态显示1个16*16位的汉字，也可循环显示。3.1 8255Intel8255A是一种通用的可编程序并行I/O接口芯片，又称“可编程外设接口芯片”，是为Intel8080/8085系列微处理据设计的，也可用于其它系列的微机系统。可由程序来改变其功能，通用性强、使用灵活。通过8255A，CPU可直接同外设相连接，是应用最广的并行I/O接口芯片。其中含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力。可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向(入/出/双向)。3.2 138译码器译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，74LS138的输出是低电平有效，故实现逻辑功能时，输出端不可接或门及或非门，74LS138与前面不同，其有使能端，故使能端必须加以处理，否则无法实现需要的逻辑功能。发光二极管点亮只须使其正向导通即可，根据LED的公共极是阳极还是阴极分为两类译码器，即针对共阳极的低电平有效的译码器；针对共阴极LED的高电平输出有效的译码器。3.3 373锁存器74LS373是低功耗肖特基TTL8D锁存器，内有8个相同的D型(三态同相)锁存器，由两个控制端(11脚G或EN；1脚OUT、CONT、OE)控制。当OE接地时，若G为高电平，74LS373接收由PPU输出的地址信号；如果G为低电平，则将地址信号锁存。工作原理：74LS373的输出端O0O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。 当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。3.4 LED 动态显示原理LED点阵显示系统中各模块的显示方式： 有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。点阵式LED绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。最典型的例子就是电影放映机。在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量，因此在LED显示技术中被广泛使用。以88点阵模块为例，说明一下其使用方法及控制过程。图2.1中，红色水平线Y0、Y1Y7叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行8个LED的阳极都接在本行的行线上。相邻两行线间绝缘。同样，蓝色竖直线X0、X1X7叫做列线，接内部每列8个LED的阴极，相邻两列线间绝缘。在这种形式的LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示），在某列线上施加低电平（用“0”表示）。则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。比如，Y7为1，X0为0,则右下角的LED点亮。再如Y0为1，X0到X7均为0，则最上面一行8个LED全点亮。现描述一下用动态扫描显示的方式，显示字符“B”的过程。其过程如图3.1 图3.1 用动态扫描显示字符“B”的过程Proteus中只有57和88等LED点阵，并没有1616LED点阵，而在实际应用中，要良好地显示一个汉字，则至少需要1616点阵。下面我们就首先介绍使用88点阵构建1616点阵的方法，并构建一块1616LED点阵，用于本次设计。首先，从Proteus7.5的元件库中找到“MATRIX-8X8-RED”元器件，并将四块该元器件放入Proteus文档区编辑窗口中。此时需要注意,如果该元器件保持初始的位置（没有转动方向），我们要首先将其左转90，使其水平放置，那么此时它的左面8个引脚是其行线，右边8个引脚是其列线（当然，如果你是将右转，则右边8个引脚是行线）。然后我们将四个元器件对应的行线和列线分别进行连接，使每一条行线引脚接一行16个LED，列线也相同。并注意要将行线和列线引出一定长度的引脚，以便下面我们使用。连接好的1616点阵如图3.2所示。成如上图的1616点阵只是第一步，这样分开的数块并不能达到好的显示效果,下面我们要将其进一步组合。组合实际上很简单，首先选中如上图中右侧的两块88点阵，然后拖动并使其与左侧的两块相并拢，如图3.3所示。图3.2 点阵模块组合图3.3可以看到原来的连线已经自动隐藏了，至于线上的交点，我们不要去动。然后，我们再来最后一步，选中下侧的两块点阵，并拖动使其与上侧的两块并拢,最后的效果如图3.4所示。看到,原来杂乱的连线现在已经几乎全部隐藏了，一块1616的LED点阵做成了。需要注意，做成的LED点阵的行线为左侧的16个引脚，下侧的16个引脚为其列线，而且其行线为高电平有效，列线为低电平有效。然后，我们将其保存，以便以后使用。图3.43.5 整个系统的仿真电路图图3.54. 字模生成文字的字模是一组数字，但它的意义却与数字的意义有着根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状1。在电脑硬件中，根本没有汉字这个概念，也没有英文的概念，其认识的概念只有内码(将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码)。如果你用启动盘启动系统后用DIR命令可能得到一串串莫名其妙的字符，但那确确实实是汉字，如果你启动UCDOS或其他的汉字系统后，就会看到那是一个个熟悉的汉字。在硬件系统内，英文的字模信息一般固化在ROM里，即使在没有进入系统的CMOS里，也可以让你看到英文字符。而在DOS下，中文的字模信息一般记录在汉字库文件里(将制作好的字模放到一个个标准的库中，这就是点阵字库文件)。在通过软件实现的技术中，目前有许多字模生成软件，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序中即可。在通过硬件实现字模提取的技术中，有在系统中增加硬汉字库的方法，主控器发送的汉字是其机内码，用两个字节来表示一个汉字。根据机内码，显示单元控制模块从汉字库中查取显示字模，实现汉字显示。由于带有硬汉字库，进行动态文字显示时，通用智能显示单元仅接受汉字的机内码即可，这样数据通讯量大大减少。因此，“动态文字显示速度快”。5. 程序设计5.1 程序设计总体思路用简短的汇编程序设计，实现LED点阵显示内容，并使显示的内容在屏幕上从左到右的滚动显示。系统采用模块化结构，包括主程序、显示子程序和循环扫描显示子程序。用8088、74LS373、74LS138、7407芯片和1个1616LED点阵显示器构成一个完整的16位点阵LED显示系统。5.2 程序流程图程序主要由开始、初始化、主程序、子程序、字库组成（源程序详见附录）。其中主程序和子程序的流程图为：图5.1循环扫描显示子程序流程图字库为： DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 01H,00H,00H,80H,00H,60H,0FFH,0F8H,00H,07H,00H,00H,00H,04H,79H,24H ;信DB 49H,24H,49H,25H,49H,26H,49H, 24H,49H,24H,79H,24H,00H,04H,00H,00HDB 40H,00H,30H,00H,00H,00H,03H,0FCH,39H,54H,41H,54H,41H,56H,45H,55H ;息DB 59H,54H,41H,54H,41H,54H,73H,0FCH,00H,00H,08H,00H,30H,00H,00H,00HDB 20H,00H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,3FH,0FCH ;工DB 20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,00H,00H,00HDB 08H,24H,06H,24H,01H,0A4H,0FFH,0FEH,01H,23H,06H,22H,40H,00H,49H,3EH ;程DB 49H,22H,49H,22H,7FH,22H,49H,22H,49H,22H,49H,3EH,41H,00H,00H,00HDB 04H,40H,04H,30H,04H,11H,04H,96H,04H,90H,44H,90H,84H,91H,7EH,96H ;学DB 06H,90H,05H,90H,04H,98H,04H,14H,04H,13H,04H,50H,04H,30H,00H,00HDB 00H,00H,0FFH,0FEH,04H,22H,08H,5AH,07H,86H,80H,10H,41H,0CH,31H,24H ;院DB 0FH,24H,01H,25H,01H,26H,3FH,24H,41H,24H,41H,14H,71H,0CH,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H5.3 源程序PA EQU 0040H ;行代码1 PB EQU 0042H ;行代码2 PCTL EQU 0046H ;行8255控制口地址 XPA EQU 0048H ;列扫描1 XPB EQU 004AH ;列扫描2 XPCTL EQU 004EH ;列8255控制口地址 DATA SEGMENT AT 0 ORG 2DB0H FL DB ? ;选择列扫描 R0 DW ? ;数据地址偏移量 R6 DW ? ;扫描存储单元 R1 DB ? ;列扫描通道选择 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA ORG 2DC0H START: MOV DX,XPCTL MOV AL,80H OUT DX,AL ;选择8255个端口工作方式 MOV DX,PCTL OUT DX,AL CALL OFFLED MOV AL,00H ;数据初始化 MOV FL,AL MOV R6,0048H X0: MOV R0,0000H X1: CALL DEL1 INC R0 INC R0 ;R0+2 CMP R0,00E0H ;304 JNZ X1 JMP X0 DISPW: PUSH R0 ;LED点阵显示 MOV R1,01H DISP1: MOV AX,R0 MOV BX,OFFSET TAB ADD BX,AX MOV AL,CS:BX MOV DX,PB OUT DX,AL ;行代码1输入 INC R0 MOV AX,R0 MOV BX,OFFSET TAB ADD BX,AX MOV AL,CS:BX MOV DX,PA OUT DX,AL ;行代码2输入 MOV DX,R6 MOV AL,R1 NOT AL OUT DX,AL ;列扫描 MOV CX,0010H ;循环128次 LOOP $ CALL OFFLED INC R0 RCL R1,1 ;扫描信号左移8次 JNC DISP1 CMP FL,00H JNZ EXIT INC FL CLC ;标志位CF清零 MOV R1,01H MOV R6,004AH ;切换到列扫描2 JMP DISP1 EXIT: MOV R6,0048H ;切换到列扫描1 MOV FL,00H POP R0 RET OFFLED: MOV DX,XPA ;灭灯 MOV AL,0FFH OUT DX,AL MOV DX,XPB OUT DX,AL RET DEL1: MOV CX,0020H ;计数32次 CON1: PUSH CX CALL DISPW POP CX LOOP CON1 RETTAB: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 01H,00H,00H,80H,00H,60H,0FFH,0F8H,00H,07H,00H,00H,00H,04H,79H,24H ;信DB 49H,24H,49H,25H,49H,26H,49H,24H,49H,24H,79H,24H,00H,04H,00H,00HDB 40H,00H,30H,00H,00H,00H,03H,0FCH,39H,54H,41H,54H,41H,56H,45H,55H ;息DB 59H,54H,41H,54H,41H,54H,73H,0FCH,00H,00H,08H,00H,30H,00H,00H,00HDB 20H,00H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,3FH,0FCH ;工DB 20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,00H,00H,00HDB 08H,24H,06H,24H,01H,0A4H,0FFH,0FEH,01H,23H,06H,22H,40H,00H,49H,3EH ;程DB 49H,22H,49H,22H,7FH,22H,49H,22H,49H,22H,49H,3EH,41H,00H,00H,00HDB 04H,40H,04H,30H,04H,11H,04H,96H,04H,90H,44H,90H,84H,91H,7EH,96H ;学DB 06H,90H,05H,90H,04H,