基于AT89C51单片机的16x16点阵LED显示器设计

单片机课程设计报告书 题目：16x16LED点阵电子显示屏的设计 姓 名： 班 级：电气普招1班 学 号： 指导老师： 时 间：2014-12-26目录摘要 1第1章 引言 21.1 LED及LED显示屏 21.2 功能要求 2第2章 系统总体方案及硬件设计 32.1 AT89C51的原理及说明 32.2 显示屏总体设计方案 42.3 列驱动电路 42.4 行驱动部分 5第 3 章 系统硬件电路的设计 63.1软件设计流程图 63.2系统硬件原理图63.3系统程序 7第 4 章 系统调试 16第5章 设计心得 16参考文献 16摘要本设计使用简单单片机AT89C51作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动1616的点阵LED显示屏。在本设计中主要用两个74HC595来驱动1616点阵显示屏的列，用AT89C51来驱动1616点阵显示屏的行，可以最终实现“十六乘十六点阵可调速显示屏设计” 十五个汉字的自动左移，而且它们的“进”和“出”是以滚动形式设计的。也就是说，硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。从而可以实现一个室内用的1616点阵LED图文显示屏，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，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。最后，利用烧录器可以很方便的实现单片机与PC机等外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面，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。进行了单片机AT89C51的软件仿真并成功完成了仿真验证。结果表明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。具有在负载范围内, 只需通过简单的级连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意义。它在实际生活中具有广泛的应用。关键词：单片机、16*16点阵、滚动显示 第1章 引言1.1 LED及LED显示屏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。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。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。1.2 功能要求设计一个室内用1616点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。第2章 系统总体方案及硬件设计2.1 AT89C51的原理及说明（1）AT89C51简介AT89C51是美国Intel公司生产的低电压，高性能CHMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和蔼可亲128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Intel公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用4位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。AT89C51引脚图（2）AT89C51单片机P口的特点：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。2.2 显示屏总体设计方案 列驱动器 单片机 行驱动器LED显示点阵2.3 列驱动电路列驱动电路有集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。74HC595的外形及内部结构如图所示。它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高组态。SCLR信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQH，最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。2.4 行驱动器由于4点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中运用了单片机AT89C51的P1口和P2口，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，单片机P1口和P2口输出生产16条行选通讯信号线，再经过驱动器驱动对应的线。双列直插封装第 3 章 系统硬件电路的设计及软件编辑3.1软件设计流程图系统初始化“滚动出”显示效果“加速”显示效果“减速”显示效果“默认”显示效果开始图4-2系统主程序流程图定时器赋初值读取行号并增1送新行显示数据消隐切换显示数据送新行号、打开显示进入中断退出中断图4-1显示驱动程序流程图3.2系统硬件原理图单片机采用89C51或其兼容系列的芯片，采用24M或更高频率的晶振，以获得较高的刷新频率，使显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P1口与P2口为行驱动器，送出行信号；P3.5P3.7口则用来发送控制信号。P0口空着，在有必要时可以扩展系统的ROM和RAM。1616点阵显示屏的硬件原理图如图3-1图3-1 1616点阵显示屏硬件原理图3.3系统程序#include sbit SI=P10; sbit SCK=P11; sbit RCK=P12; unsigned char dis132,dis232 ;unsigned char i,j,k; unsigned char code H_S8 =0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01;unsigned char code L_S32=0xFF,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x3F,0xFE,0xBF,0xFD,0xDF,0xFB,0xEF,0xE4,0x17,0x8F,0x7B,0xFF,0x1F,0xFC,0x7F,0xFB,0x5F,0xFD,0x7F,0xFF,0x0F,0xE0,0xF7,0xFF,0xFF,0xFF，0xFF,0xFF,0xDF,0xFF,0x9F,0xF6,0xDF,0xF6,0xEF,0xF8,0xD7,0xFE,0x1B,0xEE,0xDF,0xE1,0x5F,0xFE,0x7F,0xCF,0x03,0xF0,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF，0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x83,0xCF,0xB7,0xD0,0xD7,0xED,0xC7,0xED,0xC7,0xF1,0xD7,0xFF,0x97,0xE9,0xC1,0xDD,0xDF,0x9E,0x5F,0xBF,0xDF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFF,0xFD,0xBF,0xFD,0xBF,0xFD,0xBF,0xED,0xB7,0xE5,0xA7,0xF5,0xAF,0xF9,0xBF,0xFD,0xBF,0xFD,0x3F,0x80,0xC3,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xEF,0xFF,0xDF,0xFB,0xDF,0xFB,0xEF,0xE3,0x9F,0xF8,0xE3,0xFD,0xAF,0xF5,0x5F,0xF0,0x67,0xF7,0xE9,0xF8,0xEF,0xFB,0xEF,0xF5,0x2F,0x8E,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF，0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x3F,0xFF,0x7F,0xF3,0xBF,0xFF,0xBF,0xF9,0x0F,0xFE,0x3F,0xFF,0x9F,0xFE,0xAF,0xFD,0xB7,0xF3,0xBB,0xC7,0xBD,0xFF,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF3,0x5F,0xFB,0xDF,0xFD,0xFF,0xED,0x0F,0x82,0xF3,0xEE,0x1B,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xC0,0x03,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFC,0xC3,0xFD,0xEB,0xE1,0x6B,0xFE,0xAB,0xFB,0x4B,0xFC,0xDB,0xF3,0x3B,0xFC,0xFB,0xFC,0x7B,0xFD,0xBB,0xDD,0xDB,0x83,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xDF,0xF9,0xEF,0xFB,0xEF,0xDF,0x37,0xE0,0xF7,0xFF,0xEB,0xF8,0xED,0xFF,0xEF,0xF8,0xEF,0xF7,0x6F,0xE8,0x6F,0xF7,0xEF,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0xFF,0xBF,0xFF,0xDF,0xFD,0x1F,0xF8,0x5F,0xFB,0x9F,0xFD,0x1F,0xFD,0xDF,0xFC,0x1F,0xFD,0x7F,0x8E,0xFB,0xFE,0xDB,0xF7,0xBB,0xE7,0x7F,0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF3,0x0F,0xFC,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0x81,0x81,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xBF,0xEF,0xDF,0xC0,0xCF,0xED,0xDF,0xE5,0xC7,0xFB,0xE9,0xEF,0x97,0xF1,0xA7,0xFB,0xDB,0xF0,0xDD,0xFB,0xDF,0x83,0x2F,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF3,0x5F,0xFB,0xDF,0xFD,0xFF,0xED,0x0F,0x82,0xF3,0xEE,0x1B,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF,0xC0,0x03,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFC,0xC3,0xFD,0xEB,0xE1,0x6B,0xFE,0xAB,0xFB,0x4B,0xFC,0xDB,0xF3,0x3B,0xFC,0xFB,0xFC,0x7B,0xFD,0xBB,0xDD,0xDB,0x83,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,;void Delay (unsigned char a)unsigned char b,c;for (b=a;b0;b-)for (c=110;c0;c-);void Input(unsigned char a)unsigned char b;SCK=0;RCK=0;for (b=8;b0;b-)a=a1;SI=CY;SCK=1;SCK=0;void Display() for (i=0,j=0;i16;i+) if (i8)Input(H_Sj);Input(0x00);else Input(0x00);Input(H_Sj);j+;if(j=8)j=0;Input(dis12*i+1);Input(dis12*i);RCK=1;Delay(3); void Now_dis(unsigned char *p,unsigned char *p1)unsigned char a;for (a=0;a16;a+) pa*2=p1a*2; pa*2+1=p1a*2+1;void V_Move(unsigned char e, unsigned char g,unsigned char *p1) unsigned char a,b,c,d=0,f=31;for (a=0;a16;a+)if(g=1)for (b=0;b0;c-) Display(); else for (b=29;b0;b-)dis1b+2=dis1b;dis12=dis10;if(p1=0) dis11=0xff; dis10=0xff;else dis11=p1f-;dis10=p1f-;for (c=e;c0;c-) Display(); void RL_Move(unsigned char a,unsigned char b,unsigned char *p)unsigned char i,j,k,c;for (i=0;i16;i+)if(p=0)dis22*i=0xff;dis22*i+1=0xff;else dis22*i=p2*i;dis22*i+1=p2*i+1;if(b=1)for (k=0;k16;k+)for(i=0;i16;i+)dis1i*2+1=dis1i*2+11;dis1i*2=dis1i*21;if (CY=1)dis1i*2+1=dis1i*2+1|0x01;dis2i*2+1=dis2i*2+11;if (CY=1)dis1i*2=dis1i*2|0x01;dis2i*2=dis2i*20;j-)Display();else for (k=0;k16;k+)for(i=0;i1;c=dis1i*2+1&0x01;dis1i*2+1=dis1i*2+11;if (c)dis1i*2=dis1i*2|0x80;c=dis2i*2&0x01;dis2i*2=dis2i*21;if (c)dis1i*2+1=dis1i*2+1|0x80;c=dis2i*2+1&0x01;dis2i*2+1=dis2i*2+11;if (c)dis2i*2=dis2i*2|0x80;for (j=a;j0;j-)Display();void main ()while (1)Now_dis(dis1,L_S0);V_Move(10,1,L_S1);V_Move(10,1,L_S2);V_Move(10,0,L_S3);V_Move(10,1,L_S4);V_Move(10,0,L_S5);V_Move(10,1,L_S6);V_Move(10,1,L_S7);V_Move(10,0,L_S8);V_Move(10,1,L_S9);V_Move(10,0,L_S10);V_Move(10,1,L_S11);V_Move(10,1,L_S12);V_Move(10,0,L_S13);第4章 系统调试硬件调试