点阵屏设计说明书.doc

2010 届毕业设计说明书 基于单片机的LED点阵显示屏 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 贺天华 指导教师： 何淑珍 职称 讲师 专 业： 通信技术 班 级： 通信0701班 完成时间： 2010.05.18 摘 要 LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件，是由多个独立的LED发光二极管封装而成。LED点阵显示屏可以显示汉字、数字或符号，通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的3232点阵单色LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案，软件流程图和部分C语言程序等方面。在负载范围内，只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉的图文显示方案。关键词：LED显示屏；单片机 ABSTRACTAs a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode). The LED dot-matrix display board can display the number or sign, and it is usually used to show time, speed, the state of system etc. This paper introduces a kind of simple 3232LED display screen design process based on MCS-51 single chip minicomputer . The detail hardware scheme, software flow and assemble language programmer design and so on is followed. The display part can be cascaded to meet the need. The practice proves the design is low-cost and effective. Key words LED；MCU目 录1 绪 论11.1 课题背景11.2 LED及LED显示屏11.3 MCS-51单片机的介绍3 总体方案论证与选择52.1 单片机最小系统模块52.2 LED驱动模块52.3 译码驱动模块52.4 电源模块6 系统硬件设计73.1 系统的总体结构73.2 单片机控制电路73.3 显示模块控制电路103.4 32x32点阵显示电路113.5 LED驱动电路123.6 电源电路153.7 PC机通信模块的设计16 LED显示屏工作原理介绍17 系统软件的设计195.1 单片机内部资源的配置196 系统调试与测试结果分析216.1 系统调试216.2 测试结果217 总结22致 谢23参考文献24附 录25 1 绪 论1.1 课题背景 LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。 在短短的十来年中，LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点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的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。（2）机场航班动态信息显示。（3）港口、车站旅客引导信息显示。（4）体育场馆信息显示。（5）道路交通信息显示。（6）调度指挥中心信息显示。（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。（8）广告媒体新产品等。详细了解了LED的发光原理和LED显示屏的原理，了解了LED的现状，清楚地了解了LED显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，明确了研究目标。1.2 LED及LED显示屏1.2.1 LED及LED显示屏简介 LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管。在LED 的p - n 结附近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。p -n 结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p 区的空穴和n 区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p - n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量h(h 为普朗克常数,为光子频率)而发光。该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长(nm) 的关系为= 1239. 6PEg。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。1.1.2 研究现状及发展趋势（1）我国LED产业发展现状 我国的LED显示屏产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。据不完全统计，至1998年底，年度销售总额在1000万元以上的企业有20多家，其销售总额达6亿元左右，占行业市场总额的85%以上。全国从事LED显示屏的各类企业有100余家，从业人员近6000人，行业年度销售总额近8亿元人民币，1996年、1997年的增长速度均保持40%左右，1998年略有回落。在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。技术水平相对领先,我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。90年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。LED显示屏产业培养形成了一批LED显示屏科技队伍，在全国LED显示屏行业的从业人数6000人中，科技人员有2800多人，将近50%。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。 （2）LED显示屏的发展趋势 现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。1.3 MCS-51单片机的介绍1.3.1 MCS-51单片机简单介绍（1） 可靠性高 因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC机。系统软件(如：程序指令，常数，表格)固化在ROM中，不易受病毒破坏。许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠。（2） 便于扩展 片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线，并行和串行的输入/输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。（3） 控制功能强 具有丰富的控制指令：如：条件分支转移指令，I/O口的逻辑操作指令，位处理指令。（4） 实用性好 体积小，功耗低，价格便宜，易于产品化。1.3.2 单片机的发展历史简单介绍（1）第1阶段(1971年1978年)，以MCS-48系列为代表，称4位单片机。在片内：CPU有4位或8位；ROM有1KB或2KB；RAM有64B或128B；只有并行接口，无串行接口；只有1个8位的定时/计时器；中断源只有2个。在片外：寻址范围只有4KB；芯片引脚有40个。（2）第2阶段(1978年1983年)，以MCS-51系列为代表，称8位单片机。在片内：CPU有8位；ROM有4KB或8KB；RAM有128B或256B；有串/并行接口；有2个或3个16位的定时/计时器；中断源有5至7个。在片外：寻址范围有64KB；芯片引脚有40个。（3）第3阶段(1983年以后)，以MCS-96系列为代表，称16位单片机。在片内：CPU有16位；ROM有8KB；RAM有232B；有串/并行接口；有4个16位的定时/计时器；中断源有8个；增加了D/A和A/D转换电路。在片外：寻址范围有64KB；芯片引脚有48个或68个。 以上MCS-51系列以其优良的性价比，在我国得到了广泛的应用。 总体方案论证与选择本系统采用单片机AT89S52为LED显示屏的控制核心，系统主要包括单片机最小系统模块、LED显示模块、LED驱动模块、PC机通信模块等。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。2.1 单片机最小系统模块方案 采用数码管显示，将LED需显示的内容通过数码管显示，以及各个档位的切换信息。数码管采用四位一体，进行动态显示能够有效显示LED信息。方案二采用带汉字库的LCD12864汉字显示模块，因为带汉字的LCD12864显示方便，内容丰富，所以我们选择方案二。2.2 LED驱动模块方案一采用静态锁存方式，将每一个LED发光管的一端接至单片机的一个I/O口，另一端通过电阻接电源。这种方法可以直接驱动LED，原理简单，驱动能力强，LED的亮度也可以通过限流电阻调节，非常方便，但此种方法太浪费单片机的I/O口，只适合于较小的系统。方案二 采用动态扫描方式，通过三极管驱动并联在一起的LED发光管的一端(共阴或共2端)，LED发光管的另一脚接通用I/O口，控制其亮灭。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。比较以上两种方案，系统设计中采用方案二。2.3 译码驱动模块方案一 采用74HC138译码器对单片机口线进行译码，74HC138是三入八出的译码芯片对于本设计中的32X32的LED点阵显示屏就需要四块74HC138译码器而且占用的单片机的口线比较多。方案二采用结构和74HC138相似的译码芯片74HC154译码器，整个系统就需要两片74HC154译码器就可以完成所需要的译码任务，大大地降低了系统设计成本，74HC154是四入十六出的译码器，能有效的节省单片机口线，所以本设计中我们采用方案二。2.4 电源模块方案一 采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上，电池总量大，使用会有较大安全隐患。方案二 采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。 基于以上分析，我们决定采用方案二。 系统硬件设计3.1 系统的总体结构 本系统采用AT89S52单片机作为主控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路等部分组成。电源由自制的直流稳压电源供电。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部分不加字库存储器，整体系统框图如图3.1所示。 图.系统整体系统框图3.2 单片机控制电路 本系统由AT89S52构成单片机最小应用系统，单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电,使用方便。如图3.2所示，就是单片机在原理图。图3.2. 单片机组成 采用11.0592MHz外部时钟，便于和PC机进行串口通讯，外部时钟电路如图3.3所示，结构非常简单。图3.3 外部时钟电路 四个独立式按键可以分别对各种功能进行操作及设置，分别置于单片机的P1.0至P1.3口，操作简单。四个上拉电阻能将P1的相应的口线电平拉高。独立式键盘如图3.4所示。图3.4 独立式键盘结构图 蜂鸣器可以在某些功能上发出报警声音，通过限流电阻接到PNP晶体管上的蜂鸣电路，可以方便的使用其音频功能。蜂鸣电路如图3.5所示。图3.5 蜂鸣器电路结构 按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样不用再重启单片机电源，就可以实现复位，如图3.6所示，系统的原理图，PCB图见附件。图3.6 复位电路3.3 显示模块控制电路显示电路采用12864lcd液晶显示模块显示，其中P0P7接lcd液晶显示模块的DB0DS7。相关控制口接P2口，具体显示电路如图3.7所示。图3.7 LCD12864液晶显示模块电路3.4 32x32点阵显示电路 图3.8是一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部结构图，其单点工作电压Uf为18 V，正向电流IF为810 mA。当某一行线为高电平而某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮；而当其某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某一行线为低电平时，无论列线如何，对应这一行的点全部为暗。图3.8 行共阳8X8LED点阵内部结构图 用16个8x8点阵显示可构成32x32点阵显示器，其连接方法如图3.9所示。图中，将(A)和(B)的8列、(C)和(D)的8列分别对应相连，同时将(A)和(C)的8行、 (B)和(D)的8行分别对应相连。即可形成一个16行(每一行有16个LED)、16列(每一列也有16个LED)的16x16点阵显示器，可将这256个点称为一页，这样，显示字符时。只要对一页中对应的亮灭进行控制即可。 图3.9 16X16点阵显示器连接图这样就可以把4个16x16点阵显示器相连从而构成32x32的点阵显示器。3.5 LED驱动电路 LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫描型及静态锁存型驱动二大类。本设计是以动态扫描作为扫描驱动方式。动态扫描型驱动方式是指显示屏上的32行发光二极管共用一组列驱动寄存器，然后通过行驱动管的分时工作，来使每行LED的点亮时间占总时间的116。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。AT89S52单片机有四个IO口(P0、P1、P2、P3)，每个IO口有8位，如果都采用并行输出，显然不能满足要求，因此，本设计中的行扫描驱动采用并口输出，而场扫描驱动采用串口输出。3.5.1 行扫描驱动由于16x64点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了一个4-16线译码器74LS154（如图3.10），其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它们的管脚示意图如图4所示。把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分别为00001111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。 图3.10 74HC154结构引脚图如果一行32点全部点亮，则通过74LS154的电流将达320 mA，而实际上，74LS154译码器提供不了足够的吸收电流来同时驱动32个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路输出端与32x32点阵显示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，本文选用的是达林顿三极管8550。这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发射极为高电平，从而使点阵显示器的对应行也为高电平。同时也消除电源电压的波动及行扫描管压降(第一行点亮的点数不同，将引起管压降的变化，从而影响通过LED管的电流)的变化对LED显示屏亮度的影响，设计时可采用列恒流驱动电路，可选用三极管8550和外围元件构成列恒流驱动电路，并通过调整100 k可调电阻使三极管处于放大状态，同时将集电极电流调整为10 mA，从而使点亮对应点阵时通过LED的电流不变74LS154是一个416译码器，其真值表如图3.11所示。输 出输 入G1 G2D C B A0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15L LL L L LL H H H H H H H H H H H H H H HL LL L L HH L H H H H H H H H H H H H H HL LL L H LH H L H H H H H H H H H H H H HL LL L H HH H H L H H H H H H H H H H H HL LL H L LH H H H L H H H H H H H H H H HL LL H L HH H H H H L H H H H H H H H H HL LL H H LH H H H H H L H H H H H H H H HL LL H H HH H H H H H H L H H H H H H H HL LH L L LH H H H H H H H L H H H H H H HL LH L L HH H H H H H H H H L H H H H H HL LH L H LH H H H H H H H H H L H H H H HL LH L H HH H H H H H H H H H H L H H H HL LH H L LH H H H H H H H H H H H L H H HL LH H L HH H H H H H H H H H H H H L H HL LH H H LH H H H H H H H H H H H H H L HL LX X X XH H H H H H H H H H H H H H H LL HX X X XH H H H H H H H H H H H H H H HH LX X X XH H H H H H H H H H H H H H H HH HX X X XH H H H H H H H H H H H H H H H图3.11 74LS154的真值表3.5.2 列扫描驱动8 位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器74HC595（如图3.12），具有高阻关断状态。三态。 特点：8 位串行输入、8 位串行或并行输出、存储状态寄存器，三种状态 、输出寄存器可以直接清除 、100MHz 的移位频率 输出能力：并行输出，总线驱动，串行输出；标准，中等规模集成电路 应用：串行到并行的数据转换、 图3.12 74HC595结构引脚图描述：595 是告诉的硅结构的 CMOS 器件，兼容低电压 TTL 电路，遵守 JEDEC 标准。595 是具有 8 位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在 SCHcp 的上升沿输入，在 STcp 的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行 8 位的，具备三态的总线输出，当使能 OE 时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 参考数据 表3.1 C PD决定动态的能耗， P DC PDV CCf 1 +(C LV CCV CCf 0 ) F 1输入频率，C L输出电容 f 0输出频率（MHz） Vcc=电源电压 74HC595功能如下表3.2H高电平状态 L低电平状态 上升沿 下降沿 Z高阻 NC无变化 无效 当MR为高电平，OE为低电平时，数据在 SH CP上升沿进入移位寄存器，在ST CP上升沿输出到并行端口。74HC595芯片的工作时序如下图3.13所示：图3.13 74HC595工作时序图本系统列扫描驱动电路的设计用串入并出的通用集成电路74HC595来作为数据锁存。74HC595是一个八位串行输入三态并行输出的移位寄存器，其管脚见图4所示，其中SI是串行数据的输入端，RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟，QH是串人数据的输出，G是对输人数据的输出使能控制，QAQH为串入数据的并行输出。从SI口输入的数据可在移位寄存器的SCK脚上升沿的作用下输入到74HC595中。并在RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，这样，当G为低电平时，数据便可并行输出。为了避免与PC机串口输入的数据相互干扰，也可使用模拟串口P14P17来分别输出串行数据、移位时钟SCK、存储信号RCK和并行输出的使能信号G。3.6 电源电路 200W/5V的直流稳压电源的安全电路，工频交流电通过低压变压器将电压从工频220V转为我们所需要的5V交流电，在通过整流桥将交流电转换为脉动直流，脉动直流电并不稳定，所以我们还要采取一些稳压措施对其进行稳压处理，通过滤波电容使得脉动直流趋于平稳，7805是一种常用的稳压芯片，可以将电源的波纹电压减小从而给整个电路系统提供稳定的5V电压。其电路如图3.14所示：图3.14 电源电路图3.7 PC机通信模块的设计该部分电路由芯片MAX232组成。其电路原理图如图3.15所示：图3.15 串口通信原理图如图3.15所示，单片机的串口通过MAX232将TTL电平转换成EAI适合的电平，实现了单片机和PC机之间的通信。 LED显示屏工作原理介绍 将4片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过4x8=32个SCK时钟后便可将其全部移入74HC595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第三十二行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。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。3232的点阵共有1024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，3232的点阵需要1024/8=128个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是3232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多行（比如32行）的同名列共用一套驱动器。具体就3232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行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第32行之后，又重新燃亮第1行，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，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。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所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并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，而不会影响本行的显示。 系统软件的设计5.1 单片机内部资源的配置本系统的数据输出部分用到的单片机I/O口不是多，通过74HC154进行译码和74HC595就大大地减少了单片机的口线负担，P0作为液晶显示模块的数据口，其控制口位于P2口的2，3，4，5脚上。整个系统内部资源分配就是这样的。系统的程序流程图如图5.1所示，系统的程序清单见附录。 图5.1 主程序流程图图5.2 单片机初始化子程序图5.3 系统功能子程序6 系统调试与测试结果分析 6.1 系统调试根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。由于在系统设计中采用模块设计法，所以方便对各电路模块功能进行逐级测试：LED驱动模块的调试，数据存储模块的调试，PC机通信模块的调试等，最后将各模块组合后进行整体测试。6.1.1硬件调试 对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。6.1.2软件调试 软件调试采用单片机最小系统及微机，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误。6.1.3硬件软件联调将调试好的硬件和软件进行联调，主要调试系统的实现功能。6.2 测试结果此次系统设计结果较好，LED显示屏能很好的显示信息。LED显示屏由16块8*8的LED小模块组成，整个显示屏可以显示两个32X32的汉字，汉字从右到左移动显示，显示亮度也正好。7 总结本文设计的一个室内用3232的点阵LED图文显示屏，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。总结本文的研究工作，主要做了下面几点工作：一、本文设计的LED显示屏能够实现在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。二、文章给出了系统具体的硬件设计方案,硬件结构电路图，软件流程图和具体汇编语言程序设计与调试等方面。三、在这次毕业设计的过程中学会了 Protel 99se 的基本使用，感到Protel 99se 对学习电子技术的同学来说是一门很有用的课程。四、通过这次毕业设计，重新复习并进一步学习了MCS-51；熟练掌握了WORD软件的使用。五、存在缺陷：电子设计中干扰问题是经常出现的没有考虑抗干扰的问题，就是在这次设计中最大缺陷。致 谢我之所以能够顺利完成此次毕业设计，这和指导我的老师是分不开的。我首先谢谢我的指导教师何淑珍老师。整个设计期间，从原理上的可行到实际硬件电路上出现的的问题，以及后期软硬件的联合调试，不管是什么时候遇到什么困难或是问题，何老师一定会给我们耐心的讲解，不厌其烦。这一点我深表感谢。作为一个老师她是负责的，态度是认真的。老师，我最想说一句“谢谢您！”。再次就是我要感谢学校，也就是电气与信息工程系给我们提供的诸多支持。不管是从师资还是其它的辅助设施上，我深表感谢，给我们带来了极大的方便。 第三：我要感谢为我提供学习上和精神上给我的支持与帮助的同学们。当我每次遇到困难时，他们都能给予我帮助，不管知道也好，还是不知道也好，总是对我充满信心，如果没有他们的精神鼓励，整个毕业设计设计也许会艰难完成。 参考文献1 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计与接口技术 .北京航空航天大学出版社，19903 何立民.单片机应用技术选编.北京航空航天大学出版社，20004 张毅刚等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业电子出版社，19965 邬宽明.单片机外围器件实用手册.北京航空航天大学出版社，19986 张凯.LED介绍完全手册.北京航空航天大学出版社，20007 张友德等.单片微型机原理应用与实验，复旦大学出版社，1996附 录 附录1（程序代码）#include#include#includelcd.h#include#define uint unsigned int /定义方便使用#define uchar unsigned char#define light 100sbit DS =P17; /串行数据输入 sbit SH_CP =P15; /移位时钟脉冲,上升沿时数据寄存器的数据移位sbit ST_CP =P16; /输出锁存器控制脉冲,上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器sbit E =P27; /显示允许控制信号端口uchar yid,h; /yid为移位计数器，h为行段计数器uint zimuo; /字模计数器uchar BUFF18; /缓存void in_data(void); /调整数据void rxd_data(void); /发送数据void sbuf_out(); /段扫描void delay(void);void WriteByte11(unsigned char dat);/*字模部分*/uchar code table=/字模表/*-湖-*/0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF9,0xFF,0xFF,0xFF,0xF8,0xF3,0xCF,0xF1,0xF8,0xE0,0x07,0xF0,0xF8,0xF0,0x07,0xF8,0x78,0xF3,0xC7,0xFF,0x80,0x13,0xCF,0xFF,0x80,0x13,0xCF,0x8F,0xF8,0xF0,0x0F,0x87,0xF8,0xF3,0xCF,0x80,0xC0,0x33,0xCF,0xF7,0x80,0x13,0xCF,0xFF,0xCF,0x30,0x0F,0xFF,0x4F,0x31,0x87,0xFC,0x4F,0x23,0x87,0xF0,0xC0,0x23,0x87,0xE1,0xC6,0x47,0x87,0xE1,0xFF,0x07,0x87,0xF3,0xFC,0x0F,0x87,0xFF,0xFE,0x1F,0x8F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/*-工-*/0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFC,0x00,0x00,0x7F,0xF8,0x00,0x00,0x7F,0xF8,0x7C,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xF0,0x07,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x03,0xC0,0x00,0x00,0x03,0x83,0xFF,