单片机的系统设计与应用----点阵汉字显示

安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 I 安徽工贸职业技术学院安徽工贸职业技术学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题 目 单片机的系统设计与应用 点阵汉字显示 班 级 08 电信 2 班 学生姓名 李 辉 指导教师 李 建 设 安徽工贸职业技术学院教务处制 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 II 摘摘 要要 单片机是计算机技术 大规模集成电路技术和控制技术的综合产物 经过 30 多年的发展历程 单片机应用已十分广泛和深入 所以可以毫不夸张地说 任何设 备和产品的自动化 数字化和智能化都离不开单片机 现在 凡是电脑控制的设备 和产品 必有单片机嵌入其中 这一切表明 单片已成为人类生活中不可或缺的助 手 随着单片机应用的日益广泛 利用单片机控制汉字显示屏被广泛地应用与汽车 报站器 广告屏等领域 本文详细介绍了基于 51 单片机的 LED 显示屏控制系统的显示原理 对 16 16 点 阵汉字进行显示 显示屏由 4 个 8 8 的 LED 点阵模块组成一个 16 16 点阵 LED 系 统仿真利用 PORTEUS 仿真软件和 KEIL 软件的联调对 LED 点阵显示屏系统进行调试 关键词 LED 点阵显示屏 单片机 PROTEUS 仿真 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 III Abstract MCU is a computer technology large scale integrated circuit technology and control technology integrated product After 30 years of development SCM applications are very broad and deep So it is no exaggeration to say that any equipment and automation products digital and intelligent single chip can not be separated Now all computer controlled equipment and products there must be embedded in one single chip All this shows that single human life has become an indispensable assistant MCU applications with increasingly widespread use of SCM is widely used Chinese character display and auto stop device ad screens and other fields This paper describes a microcontroller based LED display 51 the display control system theory on the 16 16 dot matrix display Chinese characters the display from the four 8 8 LED dot matrix module to form a 16 16 dot matrix LED System Simulation using simulation software and PORTEUS FBI KEIL software systems on the LED dot matrix display for debugging Keywords LED dot matrix display microcontroller PROTEUS simulation 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 1 目目 录录 摘要 I Abstract II 第一章 单片机简介 1 1 1 单片机基础知识 1 1 2 单片机的应用领域 1 1 3 单片机的发展趋势 2 第二章 硬件设计 4 2 1 设计框图及介绍 4 2 2 硬件电路 4 2 3 51 系列单片机简介 5 2 4 8051 系列的单片机 9 2 5 74HC154 11 第三章 LED 的点阵与显示 12 3 4 LED 点阵介绍 12 3 5 LED 显示方式 13 第四章 软件设计 16 4 1 程序流程图 16 4 2 程序代码 16 第五章 PROTEUS 仿真 20 第六章 总结 21 致谢 22 参考文献 23 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 2 第一章 单片机简介 1 11 1 单片机基础知识单片机基础知识 单片机又称单片微控制器 它不是完成某一个逻辑功能的芯片 而是把一个计 算机系统集成到一个芯片上 概括的讲 一块芯片就成了一台计算机 MCS 51 单片机是美国 INTEL 公司于 1980 年推出的产品 与 MCS 48 单片机相 比 它的结构更先进 功能更强 在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令 指令数达 111 条 MCS 51 单片机可以算是相当成功的产品 一直到现在 MCS 51 系 列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品 各高校及专业学校的培训教材仍与 MSC 51 单片机作为代表进行理论基础学习 MCS 51 系列单片机主要包括 8031 8051 和 8751 等通用产品 DP 51S 单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的 DP 系列单片机仿 真实验仪之一 是一种功能强大的单片机应用技术学习 调试 1 21 2 单片机的应用领域单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表 家用电器 医用设备 航空航天 专用设备的智 能化管理及过程控制等领域 大致可分为如下几个范畴 一 在智能仪器仪表的应用 单片机具有体积小 功耗低 控制功能强 扩展灵活 微型化和使用方便等优 点 广泛应用于仪器仪表中 结合不同类型的传感器 可实现诸如电压 功率 频 率 湿度 温度 流量 速度 厚度 角度 长度 硬度 元素 压力等物理量的 测量 采用单片机控制使得仪器仪表数字化 智能化 微型化 且功能比起采用电 子或数字电路更加强大 例如精密的测量设备 功率计 示波器 各种分析仪 二 在家用电器中的应用 可以这样说 现在的家用电器基本上都采用了单片机控制 从电饭煲 洗衣机 电冰箱 空调机 彩电 其他音响视频器材 再到电子秤量设备 五花八门 无所 不在 三 在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统 数据采集系统 例如工厂流水线的智 能化管理 电梯智能化控制 各种报警系统 与计算机联网构成二级控制系统等 四 在计算机网络和通信领域中的应用 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 3 现代的单片机普遍具备通信接口 可以很方便地与计算机进行数据通信 为在 计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件 现在的通信设备基本上都 实现了单片机智能控制 从手机 电话机 小型程控交换机 楼宇自动通信呼叫系 统 列车无线通信 再到日常工作中随处可见的移动电话 集群移动通信 无线电 对讲机等 五 单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛 例如医用呼吸机 各种分析仪 监护 仪 超声诊断设备及病床呼叫系统等等 此外 单片机在工商 金融 科研 教育 国防航空等领域都有着十分广泛的 用途 1 31 3单片机的发展趋势单片机的发展趋势 单片机现在可以说是百花齐放 百家争鸣的时期 世界上各大芯片制造公司都 推出了自己的单片机 从 8 位 16 位到 32 位 数不胜数 应有尽有 有与主流 C51 系列兼容的 也有不兼容的 但它们各具特色 互成互补 为单片机的应用提供了 广阔的天地 纵观单片机的发展过程 可以预示单片机的发展趋势 大致有 一 微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器 CPU 随机存取数据存储 RAM 只读程序存储器 ROM 并行和串行通信接口 中断系统 定时电路 时钟电路集 成在一块单一的芯片上 增强型的单片机集成了如 A D 转换器 PMW 脉宽调制电路 WDT 看门狗 有些单片机将 LCD 液晶 驱动电路都集成在单一的芯片上 这 样单片机包含的单元电路就更多 功能就越强大 甚至单片机厂商还可以根据用户 的要求量身定做 制造出具有自己特色的单片机芯片 此外 现在的产品普遍要求体积小 重量轻 这就要求单片机除了功能强和功 耗低外 还要求其体积要小 现在的许多单片机都具有多种封装形式 其中 SMD 表面封装 越来越受欢迎 使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展 二 低功耗 CMOS 化 MCS 51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW 而现在的单片机普遍都在 100mW 左 右 随着对单片机功耗要求越来越低 现在的各个单片机制造商基本都采用了 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 4 CMOS 互补金属氧化物半导体工艺 像 80C51 就采用了 HMOS 即高密度金属氧化 物半导体工艺 和 CHMOS 互补高密度金属氧化物半导体工艺 CMOS 虽然功耗低 但由于其物理特征决定其工作速度不够高 而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点 这些特征 更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合 所以这种工艺将是今后一 段时期单片机发展的主要途径 三 主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多 各具特色 但仍以 80C51 为核心的单片机占主流 兼容其结构和指令系统的有 PHILIPS 公司的产品 ATMEL 公司的产品和中国台湾的 Winbond 系列单片机 所以 80C51 占据了半壁江山 而 Microchip 公司的 PIC 精简 指令集合 RISC 也有着强劲的发展势头 中国台湾的 HOLTEX 公司近年的单片机产 量与日俱增 与其底价质优的优势 占据一定的市场份额 此外还有 MOTOROLA 公司 的产品 日本几大公司的专用单片机 在一定的时期内 这种情形将得以延续 将 不存在某个单片机一统天下的垄断局面 走的是依存互补 相辅相成 共同发展的 道路 九十年代以后 单片机在结构上采用双 CPU 或内部流水线 CPU 位数有 8 位 16 位 32 位 时钟频率高达 20MHZ 片内带有 PWM 输出 监视定时器 WDT 可编程 计数器阵列 PCA DMA 传输 调制解调器等 芯片向高度集成化 低功耗方向的发展 使得单片机在大量数据的实时处理 高级通信系统 数字信号处理 复杂工业过程 控制 高级机器人以及局域网等方面得到大量应用 这类单片机有 NEC 公司的 MPD7800 MITSUBISHI 公司的 M337700 REVKWELL 公司的 R6500 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 5 第二章 硬件设计 2 1设计框图及介绍设计框图及介绍 LED 点阵总体框图如图 1 1 所示 点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件 显示驱动电路 控制信号电路三部分 控制电路部分包括一个 51CUP 和一些外围电 路 在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机 它负责控制整个电路以及 相应的程序的运行 与 PC 机的串行通讯 以及给屏体电路部分发送命令 点阵显示 屏体 以及它的行和列的各个驱动电路 由于两部分的电路在制板时可以放到一起 所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据 和命令的传送 此显示电路采用扫描方式进行显示时 每行有一个行驱动器 各行的同名列共 用一个列驱动器 由行译码器给出的行选通信号 从第一行开始 按顺序依次对各 行进行扫描 把该行与电源的一端接通 另一方而 根据各列锁存的数据 确定相 应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通 接通的列 就在该行该列点燃相应 的 LED 未接通的列所对应的 LED 熄灭 可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换 图 2 1 点阵显示的总体框图 2 22 2 硬件电路硬件电路 在 proteus 中连接硬件电路图如图 1 8 所示 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 6 图 2 2 硬件电路图 2 3 51 系列单片机简介系列单片机简介 单片机 Microcontroller 又称微处理器 是在一块硅片上集成了各种部件的 微型机 这些部件包括中央处理器 CPU 数据存储器 RAM 程序存储器 ROM 定时器 计数器和多种 I O 接口电路 8051 单片机的基本结构见图 1 2 图 2 3 8051 单片机的基本结构 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 7 8051 是 MCS 51 系列单片机的一个产品 MCS 51 系列单片机是 Intel 公司推出 的通用型单片机 8051 单片机系列指的是 MCS 51 系列和其他公司的 8051 衍生产品 这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产品 这些产品给 8 位单片机注入 了新的活力 给它的开发应用开拓了更广泛的前景 8051 系列的内部结构可以划分为 CPU 存储器 并行口 串行口 定时器 计数 器 中断逻辑几部分 1 中央处理器 8051 的中央处理器由运算器和控制逻辑构成 其中包括若干特殊功能寄存器 SFR 算术逻辑单元 ALU 能对数据进行加 减 乘 除等算术运算 与 或 异或 等逻辑运算以及位操作运算 ALU 只能进行运算 运算的操作数可以事先存放到累加器 ACC 或寄存器 TMP 中 运 算结果可以送回 ACC 或通用寄存器或存储单元中 累加器 ACC 也可以写为 A B 寄存 器在乘法指令中用来存放一个乘数 在除法指令中用来存放除数 运算后 B 中为部 分运算结果 程序状态字 PSW 是个 8 位寄存器 用来寄存本次运算的特征信息 用到其中七位 PSW 的格式如下所示 其各位的含义是 CY 进位标志 有进位 错位时 CY 1 否则 CY 0 AC 半进位标志 当 D3 位向 D4 位产生进位 错位时 AC 1 否则 AC 0 常用 于十进制调整运算中 F0 用户可设定的标志位 可置位 复位 也可供测试 RS1 RS0 四个通用寄存器组选择位 该两位的四种组合状态用来选择 0 3 寄 存器组 OV 溢出标志 当带符号数运算结果超出 128 127 范围时 OV 1 否则 OV 0 当无符号数乘法结果超过 255 时 或当无符号数除法的除数为 0 时 OV 1 否则 OV 0 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 8 P 奇偶校验标志 每条指令执行完 若 A 中 1 的个数为奇数时 P 1 否则 P 0 即偶校验方式 控制逻辑主要包括定时和控制逻辑 指令寄存器 译码器以及地址指针 DPTR 和程序寄存器 PC 等 单片机是程序控制式计算机 即它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指 令的过程 从程序存储器中取出指令送指令存储器 IR 然后指令译码器 ID 进行译 码 译码产生一系列符合定时要求的微操作信号 用以控制单片机的各部分动作 8051 的控制器在单片机内部协调各功能部件之间的数据传送 数据运算等操作 并 对单片机发出若干控制信息 这些控制信息的使用专门的控制线 诸如 PSEN ALE EA 以及 RST 也有一些是和 P3 口的某些端子合用 如 WR 和 RD 就是 P3 6 和 P3 7 他们的具体功能在介绍 8051 引脚是一起叙述 2 存储器组织 8051 单片机的存储器结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开 并有各 自的寻址机构和寻址方式 这种结构称为哈佛结构单片机 这种结构与通用微机的 存储器结构不同 一般微机只有一个存储器逻辑空间 可随意安排 ROM 或 RAM 访 存时用同一种指令 这种结构称为普林斯顿型 8051 单片机在物理上有四个存储空间 片内程序存储器和片外程序存储器 片 内数据存储器和片外数据存储器 8051 片内有 256K 数据存储器 RAM 和 4KB 的程序存储器 ROM 除此之外 还可以 在片外扩展 RAM 和 ROM 并且各有 64KB 的寻址范围 也就是最多可以在外部扩展 2 64KB 存储器 8051 的存储器组织结构如图 2 4 所示 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 9 图 2 4 8051 存储器组织结构 64K 字节的程序存储器 ROM 空间中 有 4K 字节地址区对于片内 ROM 和片外 ROM 是公用的 这 4K 字节地址是 0000H FFFH 而 1000H FFFFH 地址区为外部 ROM 专 用 CPU 的控制器专门提供一个控制信号 EA 用来区分内部 ROM 和外部 ROM 的公用地 址区 当 EA 接高电平时 单片机从片内 ROM 的 4K 字节存储器区取指令 而当指令 地址超过 0FFFH 后 就自动的转向片外 ROM 取指令 当 EA 接低电平时 CPU 只从片 外 ROM 取指令 程序存储器的某些单元是保留给系统使用的 0000H 0002H 单元是所有执行程 序的入口地址 复位以后 CPU 总是丛 0000H 单元开始执行程序 0003H 002AH 单元 均匀地分为五段 用做五个中断服务程序的入口 用户程序不应进入上述区域 8051 的 RAM 虽然字节数不很多 但却起着十分重要的作用 256 个字节被分为 两个区域 00H 7FH 时真正的 RAM 区 可以读写各种数据 而 80H FFH 是专门用于 特殊功能寄存器 SFR 的区域 对于 8051 安排了 21 个特殊功能寄存器 每个寄存 器为 8 位 所以实际上 128 个字节并没有全部利用 内部 RAM 的各个单元 都可以通过直接地址来寻找 对于工作寄存器 则一般 都直接用 R0 R7 对特殊功能寄存器 也是直接使用其名字较为方便 8051 内部特 殊功能寄存器都是可以位寻址的 并可用 寄存器名 位 来表示 如 ACC 0 B 7 等 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 10 2 4 8051 系列的单片机系列的单片机 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 图片 见下图附录 1 图 3 1 89S51 管脚图 1 管脚说明 VCC 供电电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 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 FIASH 编程时 P0 口作为原码输入口 当 FIASH 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 口缓冲器能接收输出 4TTL 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 口的管脚被外部拉低 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 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 11 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 如下表所示 口管脚 备选功能 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 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字 节 在 FLASH 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在平时 ALE 端以不变的频率 周期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的 1 6 因此它可用作对外部输出的脉 冲或用于定时目的 然而要注意的是 每当用作外部数据存储器时 将跳过一个 ALE 脉冲 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0 此时 ALE 只有在执行 MOVX MOVC 指令是 ALE 才起作用 另外 该引脚被略微拉高 如果微处理器在外部 执行状态 ALE 禁止 置位无效 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 EA VPP 当 EA 保持低电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不管 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 12 是否有内部程序存储器 注意加密方式 1 时 EA 将内部锁定为 RESET 当 EA 端保 持高电平时 此间内部程序存储器 在 FLASH 编程期间 此引脚也用于施加 12V 编 程电源 VPP XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 来自反向振荡器的输出 2 52 5 274HC54274HC54 1 74HC154 功能简介 74HC154 为 4 线 16 线译码器 当选通端 E1 E2 均 为低电平时 可将地址端 ABCD 的二进制编码在一个对应的输出端 以低电平译 出 如果将 E1 和 E2 中的一个作为数据输入端 由 ABCD 对输出寻址 74HC154 还 可作 1 线 16 线数据分配器 2 引脚功能介绍 A B C D 译码地址输入端 低电平有效 G1 G2 选通端 低电平有效 0 15 输出端 低电平有效 3 74HC54 真值表 图 3 2 74HC54 真值表 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 13 第三章第三章 LEDLED 的点阵与显示的点阵与显示 3 1 LED 点阵介绍点阵介绍 8 8 单色点阵共需要 64 个发光二极管组成 且每个二极管是放置在行线与列 线的叉点上 对于点阵型 LED 显示可以采用共阴极或共阳极 本系统采用共阳极 其硬件电路如图 1 1 所示 当行上有一正选通信号时 列选端八位数据为 0 的发光 二极管便导通点亮 这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信 号进行逐次扫描 就可以逐行点亮点阵 只要扫描速度大于 24Hz 由于扫描时间很 快 人眼的视觉有暂留效应 就可以看到显示的是完整的图形或文字 8 8 点阵 LED 结构下图 1 5 所示 图 1 4 8 8 点阵外观及引脚图 图 1 5 8 8 LED 点阵结构 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 14 3 2 LED 显示方式显示方式 汉字显示屏用于显示汉字 字符及图像信息 在公共汽车 银行 医院及户外 广告等地方都有广泛的应用 下面是简单的汉字显示屏的制作 由单片机控制汉字 的显示内容 为了降低成本 使用了四块 8 8 的 LED 点阵发光管的模块 组成了一 个 16 16 的 LED 点阵显示屏 如图 2 10 所示 在这里仅做了四个汉字的显示 在 实际的使用中可以根据这个原理自行的扩展显示的汉字 下面是介绍汉字显示的原 理 图 1 6 四块 8 8 的 LED 点阵组成 16 16 的 LED 点阵 LED 驱动显示采用动态扫描方法 动态扫描方式是逐行轮流点亮 这样扫描驱 动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器 以 16 16 点阵为例 把所有同 一行的发光管的阳极连在一起 把所有同一列的发光管的阴极连在一起 共阳的接 法 先送出对应第 1 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 2 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 第 16 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 就能看到显示屏上稳定的 图形 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 显示数据传输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已传输到位之后 这一行的各列才能并行地进行显示 对于串行传输方式来说 列数据准备时间可能 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 15 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 采用串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾 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有锁存功能 对于列数据准备来说 它应能实现串入并出 的移位功能 这样 本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时 串行移位寄 存器就可以准备下一行的列数据 而不会影响本行的显示 LED 点阵显示模块进行的方法有两种 1 水平方向 X 方向 扫描 即逐列扫描的方式 简称列扫描方式 此时 用一个 P 口输出列码决定哪一列能亮 相当于位码 用另一个 P 口输出行码 列数 据 决定该行上那哪个 LED 亮 相当于段码 能亮的列从左到右扫描完 16 列 相 当于位码循环移动 16 次 即显示出一个完整的图像 2 竖直方向 Y 方向 扫描 即逐行扫描方式 简称行扫描方式 此时用 一个 P 口输出决定哪一行能亮 相当于位码 另一个 P 口输出列码 行数据 行数 据为将列数据的点阵旋转 90 度的数据 决定该行上哪些 LED 灯亮 相当于段码 能亮的行从上向下扫描完 16 行 相当于位码循环移位 16 次 即显示一帧完整的图 像 本设计应用的是第一种的扫描方法 即水平方向 X 方向 扫描 每一个字由 16 行 16 列的点阵形成显示 即每个字均由 256 个点阵来表示 我 们可以把每一个点理解为一个像素 一般我们使用的 16 16 的点阵宋体字库 即所 谓的 16 16 是每一个汉字在纵横各 16 点的区域内显示的 汉字库从该位置起的 32 字节信息记录了该字的字模信息 事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字 也可以 显示在 256 像素范围内的任何图形 我们以水平方向 x 方向 扫描显示汉字的 江 为例来说明其扫描原理 每 一个字由 16 行 16 列的点阵组成显示 如图下的 如果用 8 位的 AT89S51 的单片机 来控制 由于单片机的总线为 8 位 一个字需要拆分成两个部分 一般我们把它分 解成上部分和下部分 上部分由 8 16 的点阵组成 下部分也由 8 16 的点阵组成 在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的部分 即第 0 列的 P00 P07 口 方 向为 P00 到 P07 显示汉字 江 的时候 P00 到 P04 都是灭的 P05 亮 即二进制 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 16 00001000 转换为 16 进制为 08H 如图 2 11 所示 上半部分第一列完成之后 继续扫描下半部分的第一列 为了接线的方便 我 们仍设计成由上往下的扫描方式 即从 P27 向 P20 方向扫描 从上图可以看到 这 一列所有的都不亮 所以代码为 00000000 16 进制为 00H 然后单片机转向上半部 的第二列 除了 P05 亮 其他的都不亮 即为 00000100 16 进制为 04H 这一列扫 描完成之后继续进行下半部分的扫描 除了 P21 亮 其他的为不亮 为二进制 00100000 即 16 进制 20H 按照这个方法 继续进行下面的扫描 一共扫描 32 个 8 位 可以得出汉字 江 的扫描代码为 08H 20H 06H 20H 80H 7EH 63H 80H 0CH 04H 00H 04H 20H 04H 20H 04H 20H 04H 3FH FCH 20H 04H 20H 04H 20H 04H 20H 04H 00H 04H 00H 00H 图 1 7 点阵显示原理图 由这个原理可以看到 无论显示何种字体或图像 都可以用这种方法来分析出 它的扫描代码从而显示在屏幕上 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 17 第四章 软件设计 4 1 程序流程图程序流程图 N Y 2 2 程序代码程序代码 ORG0000H AJMPMAIN ORG0030H MAIN MOVDPTR TAB 字码表初址赋值 MOVR1 00H 列控制码 MOVR4 96 移动 及 单片机仿真 6个字符 共96列 CM MOVR5 5 每屏反复显示5次 MOVR3 16 列数 开始 字码表初址 赋值 取码指针 取当前列显示字 码第一个字节 送 1 8 行控制口 送列控制码 取当前列显示字 码第二个字节 送 9 16 行控制 口 96 列显 示完 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 18 C1 MOVR2 0 取码指针 C16 MOVP0 00H MOVP2 00H 关显示 CLRP3 0 MOVA R2 MOVC A A DPTR 取当前列显示字码的第一个字节 MOVP0 A 送1 8行控制口 INCR2 MOVA R2 MOVC A A DPTR 取当前列的显示字码的第二个字节 MOVP2 A 送9 15行控制口 INCR2 MOVP1 R1 送列控制码 INCR1 ACALLD1MS 显示2MS ACALLD1MS DJNZR3 C16 一屏16列是否显示完 MOVR3 16 DJNZR5 C1 未显示5次 继续 INCDPTR 一屏反复显示5次完 字码表初值加2 INCDPTR DJNZR4 CM 96列未移动完 继续 AJMPMAIN 96列移动完 返回 重新从 开始显示 D1MS MOVR6 2 MOVR7 248 DJNZR7 DJNZR6 4 RET TAB DB 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 19 000H 000H 000H 000H 000H DB 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H DB 000H 000H 000H 008H 000H 008H 0E0H 008H 0F4H 00DH 054H 005H 0F4H 07FH 0F8H 07FH DB 01EH 005H 0FEH 005H 0FAH 006H 010H 002H 000H 006H 000H 004H 000H 000H 000H 000H 单 0 DB 000H 000H 000H 000H 000H 010H 000H 01CH 0FCH 00FH 0FCH 003H 040H 002H 040H 002H DB 07EH 07FH 03EH 07FH 020H 000H 020H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 片 1 DB 000H 008H 040H 00CH 040H 006H 0DCH 03FH 0FEH 03FH 022H 011H 020H 01DH 0F0H 00FH DB 0F0H 003H 0F0H 00FH 0F0H 01FH 010H 010H 000H 01CH 000H 01CH 000H 010H 000H 000H 机 2 DB 000H 001H 080H 001H 0C0H 000H 0F0H 03FH 0FCH 03FH 04CH 018H 040H 00CH 040H 027H DB 0CCH 063H 0ECH 079H 028H 01FH 020H 007H 020H 000H 020H 000H 000H 000H 000H 000H 仿 3 DB 000H 000H 000H 010H 000H 098H 000H 0C8H 0E8H 06FH 0E8H 03FH 07CH 01BH 07EH 00AH DB 0E6H 03FH 0E4H 07FH 004H 06CH 000H 004H 000H 004H 000H 000H 000H 000H 000H 000H 真 4 END 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 20 第五章 PROTEUS 仿真 Proteus 仿真时 单片机需要加载程序 加载程序为 HEX 文件 本设计利用 Keil Vision2 在新建 Keil 项目时选择 AT89C52 单片机作为 CPU 将源程序导 入 在 Options For Target 对话窗口中 选中 Output 选项中的 Create HEX File 编译链接后就可以生成 HEX 文件 在 Proteus ISIS 中 选中 AT89C51 并单击鼠标左键 对 AT89C51 进行设置 设置单片机时钟频率为 12MHz 按照正确 的文件路径加载 HEX 文件 对单片机设置完毕后就可以开始仿真了 仿真过程中如 有硬件问题可在 Proteus ISIS 中直接修改 如有软件问题可在 Keil Vision2 中 直接修改 通过 Keil 与 Proteus 的联合调试就可以得到满意的结果 利用 Proteus 实现了对点阵式 LED 滚动汉字显示屏的仿真 说明程序和电路图都没有问题 仿真结果 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 21 结果分析 LED 显示屏能滚动显示 单片机仿真 几个汉字 实现了程序功能 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 安徽工贸职业技术学院毕业设计 论文 22 第六章 总结 通过这次学习 让我对各种电路都有了大概的了解 所以说 坐而言不如立而 行 对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解 除了学会了许多专 业知识外 在遇到困难时 积极地