基于单片机的LED显示屏毕业设计

南京理工大学毕业设计说明书论文作者学号1049025039教学点专业机电一体化题目基于单片机的LED电子广告屏指导者姓名专业技术职务评阅者姓名专业技术职务2011年5月戴亦宗讲师I南京理工大学毕业设计（论文）评语学生姓名班级、学号1049025039题目基于单片机的LED电子广告屏综合成绩指导者评语该同学能在老师的严格要求下顺利完成整个毕业设计工作和论文的撰写，论文研究价值一般，工作量基本符合要求。文题基本相符，论点不突出，论据不够充分，语言表达一般，格式基本符合规范要求，参考了一定的文献资料，未见明显抄袭现象，论文无独立见解，其时效性一般。建议评定成绩及格，可以参加答辩。指导者签字201年5月15日I毕业设计（论文）评语评阅者评语论文选题的研究价值与实践指导意义一般，基本符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目难度较小，工作量一般。文章篇幅完全符合规定，内容基本完整，但缺乏个人见解，有部分内容与他人雷同，层次结构安排一般，语言表达一般，格式基本符合规范要求，建议评定成绩及格，可以参加答辩。评阅者签字201年5月15日I答辩委员会（小组）评语论文构思一般，有一定的工作量，体现了作者基本的专业基础知识，但创新性较差，答辩中思路基本清晰，陈述基本流畅，问题回答基本准确，但有个别问题回答不准确。经投票，答辩委员会一致通过论文答辩，评定成绩及格。答辩委员会（小组）负责人签字201年5月18日IV毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要基于单片机AT89C51介绍了一种简单的1616LED汉字显示屏的设计与制作过程，内容包括LED汉字显示屏的硬件电路，PCB设计，汇编语言程序设计与调试等方面，涉及到单片机电子产品设计与制造过程中各个环节，硬件电路由AT89C51单片机控制器，LED显示屏行列驱动电路以及LED点阵显示屏3部分组成。通过汉字字模点阵数据批量生成软件来实现汉字点阵，采用汇编语言对单片机进行操作并在PROTEUS软件的基础上对结果进行了仿真，得到了汉字点阵效果图。实验结果表明，在单片机显示领域的设计开发中PROTEUS软件具有重要的实用价值，可以大幅缩短开发周期，节约开发成本。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，并提高单片机知识技术的运用能力。关键词单片机LED点阵汉字显示V毕业设计说明书（论文）外文摘要TITLESIGLECHIPCONTROLELCTRONICADVERTISEMNTSCRENABSTRACTTHISARTICLEBASEDONSIGLECHIPAT89C51INTRODUCESAKINDOF1616LEDCHINESECHARACTERDISPLAYSCREENDESIGNANDMAKINGPROCESS,ITINCLUDESTHEHARDWARECIRCUITOFLEDCHINESECHARACTERDISPLAYSCREENDESIGNOFPRINTCIRCUITBOARD,ASSEMBLELANGUAGEPROGRAMMERDESIGNANDDEBUGGINGANDSOON,ITCIMERSDOWNTOEACHTACHEOFTHEPROCESSOFDESIGNANDMANUFACTUREOFSIGLECHIPELECTRONICALMAUNFACTURE，THEHARDWARECIRCUITSINCLUDETHREEPARTSAT89C51,DRIVINGCIRCUITSOFROWANDLEDCOLUMNANDLEDDISPLAY,THESOFTWAREFUNCTIONSWEREREALIZEDBYASSEMBLYLANGUAGEAFTERDOTMATRIXMADETHEPHYSICALCIRCUITSHAVEBEENWELDEDANDTHERIGHTDOTMATRIXDISPLAYWASREALIZEDTHERESULTSSHOWTHEPROTEUSSOFTWAREAPPLICATIONISANIMPORTANTPRACTICALVALUEINTHEDESIGNOFMCU,WHICHWILLGREATLYSHORTENTHEDEVELOPMENTCYCLEANDSAVEDEVELOPMENTCOSTSITCANHELPTHEGENERALELECTRONICLOVINGKNOWINGANDUNDERSTANDINGTHEPRINCIPLEOFCHINESELATTICEDISPLAYING,ALSOCANHELPEVERBODYTOKNOWTHEBASECSTRUCTURE,THEPRINCIPLEOFWORKANDTHEAPPLICATIONMETHODOFMCU,ANDENHANCETHEUTILIZATIONABILITYOFMCUKNOWLEDGEANDTECHNOLOGYKEYWORDSSINGLECHIPLEDLATTICECHINESECHARACTERDISPLAY本科毕业设计说明书（论文）第I页共I页目次1课题简介111引言112电子广告屏发展趋势113电子广告屏的社会价值22设计方案421LED与LCD选择的方案论证4211LEDLCD简介4222LEDLCD的区别与选择53硬件电路设计731硬件电路组成及工作原理7311元器件选择7312单片机简介732硬件电路图13321时钟电路14322复位电路14323按键选择电路15324显示电路164软件设计1841汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法1842PROTEUS软件仿真及程序设计22结束语31致谢32参考文献33附录动态显示程序清单34图137本科毕业设计说明书（论文）第1页共37页1课题简介课题简介课题简介课题简介1引言引言引言引言在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。本文基于单片机AT89C51讲述了1616LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术。本设计的汉字点阵显示主要由AT89C51单片机，LED显示管，时钟电路，复位电路等组成。本设计中采用动态显示，由1616LED数码管显示汉字。可通过输入不同汉字代码显示不同的汉字，可通过时钟电路调节汉字显示时间。随着单片机应用越来越普及，各种以汉字显示为媒介的场所将逐渐被LED显示屏所取代。通过本次设计应重点掌握1616LED汉字显示的硬件组成及软件编程，在原理图绘制中应注意线路的接法及各引脚的功能。12电子广告屏发展趋势电子广告屏发展趋势电子广告屏发展趋势电子广告屏发展趋势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，它利用发光二极管构成的像素单元组成面积显示内容，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、亮度高、性价比高、使用成本低、性能稳定等特点。在短短的二十来年内，迅速成长为室外大屏幕显示的主流产品，在户外信息显示流域中具有无可替代的作用。户外LED小屏幕广告是21世纪广告业开展的趋向，是存在音频功效的户内里广告展现装备，属国内抢先的下科技产品。当装备外观新鲜奇特，其体积可随便调剂，本科毕业设计说明书（论文）第2页共37页不只能播搁音视频广告节目，而且四面借否拆流动灯箱广告位，各政府皆激励推广应用户外LED屏，陆续撤消帆布广告、灯箱广告审批。户内LED屏非帆布广告、灯箱广告的幻想替换产品，能带来社会效率和丰盛的经济效益。我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术革故鼎新，不断坚持比拟进步前辈的程度。90年代初便具有了成生的16级灰度256色视频节制技术及无线远控等国际进步前辈程度技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频掌握技术、散群无线节制、多级群控技术等方面均有国内进步前辈、达到国际火平的技术和产品呈现；LED显示屏掌握公用大规模集成电路也已由国内企业开产生产并得到当用。13电子广告屏的社会价值电子广告屏的社会价值电子广告屏的社会价值电子广告屏的社会价值1时效性在市繁华地理位置安装室外大屏幕,这就意味着人民群众可以及时了解到政府和企业所需公布的公众信息，如政府颁布的新的法律法规、商务研讨会、招商会、展览会、紧急或灾害性天气预报、企业的形象及产品展示、经营理念、创业思路等。（2）强迫性凡是经过市繁华地段的人群，LED彩色大屏幕都会不可避免的闯入他们的视线，这就决定了屏幕信息欣赏的不可避免性，因此一旦出现这种视频信息，其视觉冲击力和强迫欣赏性无疑会相当之大。（3）反复性由于每天经过市繁华路段的人有几十万人次，每年每人上百次，这样一来LED全彩色大屏幕信息欣赏的有效频次非常之高，到达率高达100。（4）公益性LED彩色大屏幕作为繁华区域互动的信息发布平台，它除了展示政府和企业所发布的信息外，还可以编排大量娱乐、旅游、电视新闻、天气预报等公益信息，说明LED彩色大屏幕公益性很强，它将会成为提高政府办事透明化、拉近与人民群众距离的重要信息显示平台。（5）趋向性本科毕业设计说明书（论文）第3页共37页目前，世界已经有许多国际城市安装使用LED彩色大屏幕，并取得了良好的社会效益和经济效益。其中国内的上海、北京、广州、深圳及香港对LED彩色大屏幕的应用最为广泛，这些代表中国经济发展的同时也引导着媒介时尚，LED彩色大屏幕经这些城市的成功运作而渐成趋势。由于户外显示屏的自由性很高，再加上LED全彩色大视频全天播放，使客户的广告可以重复多次的传播给目标群体，使目标群体更容易记得客户的产品和品牌，加上LED全彩色大视频所处的繁华商业位置、低廉的广告费用，制作简单、发布便捷，适合广大商家、商户。尤其是LED大视屏内的商家，其发布广告优势最为明显，最能直接刺激目标群体产生购买欲望。本科毕业设计说明书（论文）第4页共37页2设计方案设计方案设计方案设计方案21LED与与与与LCD选择的方案论证选择的方案论证选择的方案论证选择的方案论证211LEDLCD简介LCD的全称是LIQUIDCRYSTALDISPLAY，即液晶显示器。LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。LED显示屏（LEDPANEL）LED就是LIGHTEMITTINGDIODE，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图象、动画、行情、视频、录相信号等各种信息的显示屏幕。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、图象并茂，以实室外显示屏时、同步、清晰的信息流传方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录相、电视、VDD节目和现场实况。LED显示屏显示画脸色彩艳丽，立体感强，静如油画，动如影戏，广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、船埠、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、竞拍行、工业企业管理和其它公共场所。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图象；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具备投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED之所以受到广泛重视而得到迅速度完成长，是与它本身所具备的优点分不开的。这些优点归纳综合起来是亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、生存的年限长、耐冲击和性能不变。LED的成长远景极为广阔，今朝正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光匀称性，可靠性、全色化方向发室外LED显示屏报价展。LED显示屏的分类1、按颜色基色可以分为单基色显示屏单一颜色（红色或绿色）。双基色显示屏红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。全彩色显示屏红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。2、按显示部件分类LED数码显示屏显示本科毕业设计说明书（论文）第5页共37页部件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。LED点阵图文显示屏显示部件是由很多匀称排列的发光二极管组成的点阵显示板块，适于播放文字、图象信息。LED视频显示屏显示部件是由很多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。3、按使用场合分类室内显示屏发光点较小，一般3MM8MM，显示平面或物体表面的大一般几至十几平方米。室外显示屏平面或物体表面的大一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具备防风、防雨、防水功效。4、按发光点直径分类室内屏3MM、375MM、5MM、室外屏10MM、12MM、16MM、19MM、20MM、21MM、22MM、26MM室外屏发室外LED显示屏光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个分子化合物塑料筒内共同发5显示方式有静态、横向骨碌、垂直骨碌和翻页显示等。单块板块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MBX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动板块）的12倍（或24倍）可采用“级联”的方式组成肆意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MBX7219电路的成本更低。LED显示屏检验方法，一看屏体规格，外观，平整度，屏内的连线等二看屏点亮后坏点，在不在不范围以内，（一般来说现在的屏基本上没有了）色差一致性，显示文字是否正常，显示屏图片等，全彩的要全屏打白的颜色，红，绿，蓝。LED的全称是LIGHYEMITTINGDIODE，即发光二极管。LED是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。222LEDLCD的区别与选择LCD是液晶显示屏，主要是用来做面显示的，它本身不发光，然后通过电流使屏幕产生各种颜色的浑浊现象，后置一个光源来透过前面的LCD面板使人看到图案。LED是发光二极管，它本身是点光源，就是说发出来的光不是一个面，而是一个点。也有用LED做显示屏的，相对于液晶显示屏来说，LED适合于室外以及室内大屏幕观看距离稍微远一点的情况，因为LED显示屏的分辨率肯定远远小过LCD。LCD更适合做电脑液晶电视器、手机显示屏之类的应用。目前有所谓的电脑LED显示屏，说的意思是显示屏仍然是通过液晶屏来显示图本科毕业设计说明书（论文）第6页共37页案，但是液晶屏后面的光源采用的是LED。算是两者的一个综合吧。LED技术与LCD相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为101，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄地球上最薄的LED电视是三星的65MM、更亮、更清晰的显示效果，拥有广泛的应用前景。简单地说，LCD与LED是两种不同的显示技术，LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。LED技术与LCD相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势，基于LED的各种优势所以本设计采用LED作为显示屏。本科毕业设计说明书（论文）第7页共37页3硬件电路设计硬件电路设计硬件电路设计硬件电路设计31硬件电路组成及工作原理硬件电路组成及工作原理硬件电路组成及工作原理硬件电路组成及工作原理311元器件选择本设计所需元器件如表1所示。表1元器件选择元器件编号规格参数作用简介U1AT89C51核心控制芯片LED11616LED点阵组成汉字显示屏IC274HC1544线16线译码器IC3,IC41K排阻上拉电阻R1200复位电路R21KC122F/16K1按键开关X112MHZ晶振时钟电路C2,C320PFR3,R4,R5,R6200按键选择电路K2,K3，K4，K5按键开关PCB板10CM10CM环氧板元件承载体312单片机简介单片微型计算机简称单片机,指集成在一块芯片上的计算机，具有结构简单、控本科毕业设计说明书（论文）第8页共37页制功能强、可靠性高体积小和价格低等优点，在航空航天地质石油冶金采矿和机械电子等领域都发挥了巨大作用。单片机是把中央处理器CPU、存储器、定时器I/O端口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块电路芯片上的微型计算机。单片机的应用主要基于其控制功能，由于单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格低和易实现产品化等特点，特别适合应用于测量和控制领域，可分为单片应用和多机应用，归纳其来可分为以下机方面（1）智能化仪器仪表中的应用（2）工业测量控制中的应用（3）在交通、军事、计算机网络和通信技术领域中的应用（4）保安报警、办公自动化领域的应用（5）日常生活和家用电器领域的应用AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51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，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一本科毕业设计说明书（论文）第9页共37页种灵活性高且价廉的方案。（1）主要特性与MCS51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命1000写/擦循环数据保留时间10年全静态工作0HZ24HZ三级程序存储器锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路（2）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。当本科毕业设计说明书（论文）第10页共37页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。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P30RXD（串行输入口）P31TXD（串行输出口）P32/INT0（外部中断0）P33/INT1（外部中断1）P34T0（记时器0外部输入）P35T1（记时器1外部输入）P36/WR（外部数据存储器写选通）P37/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。本科毕业设计说明书（论文）第1页共37页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（0000HFFFFH），不管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。（3）振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。（4）芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10MS来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和本科毕业设计说明书（论文）第12页共37页中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。74HC154功能简介74HC1544线16线译码器/解调器将4个二进制编码输入译成16个彼独立的输出之一将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能输入箝位二极管简化了系统设计与大部分TTL和DTL电路完全兼容74154这种单片4线16线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。当两个选通输入G1和G2为低时,它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。实现解调功能的办法是用4个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出都为高。图174HC154引脚图本科毕业设计说明书（论文）第13页共37页32硬件电路图硬件电路图硬件电路图硬件电路图本产品拟采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路74HC154、1616LED点阵5部分组成，如附图所示。其中，AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器FALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY，FPEROM的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51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1000次写擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌入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AT89C51芯片。321时钟电路时钟电路由AT89C51的18，19脚的时钟端XTALL及XTAL2以及12MHZ晶振X1、电容C2，C3组成，采用片内振荡方式。其电路图如下图2所示。图2本科毕业设计说明书（论文）第14页共37页322复位电路复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R1，R2，电容C1，开关K1组成，分别接至AT89C51的RST复位输入端。其电路图如下图3所示。图3323按键选择电路按键选择电路由四个开关元件K2，K3，K4，K5和四个电阻R3，R4，R5，R6组成。其作用是根据不同场合需要选择不同的按键开关来显示不同的广告语。其电路图如下图4所示。本科毕业设计说明书（论文）第15页共37页图4324显示电路LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“PN结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。LED点阵显示屏采用1616共256个象素的点阵，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，如图2所示本科毕业设计说明书（论文）第16页共37页我们把行列总线接在单片机的IO口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入89C51单片机，则需要使用32条IO口，这样会造成IO资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口和P2口，至于列选扫描信号则是由416线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。考虑到P0口必需设置上拉电阻，所以采用47K排电阻作为上拉电阻。其原理图如下图5所示。图5汉字扫描显示的基本过程是这样的通电后由于电阻R1，电容C1的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C2，C3，X1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89C51按照设定的程序在P0和P2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线高电平驱动，同时在P11，P12，P13，P14接口输出列选扫描信号低电平驱动，从而选中相应的象素LCD发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。本科毕业设计说明书（论文）第17页共37页4软件设计软件设计软件设计软件设计41汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，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256象素范围内的任何图形。如查用8位的AT89C51单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分，如图3所示。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。汉字可拆分为上部和下部，上部由816点阵组成，下部也由816点阵组成。本例通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00P07口，方向为P00到P07，显示汉字“大”时，P05点亮，由上往下排列，为P00灭，P01灭，P02本科毕业设计说明书（论文）第18页共37页灭P03灭，P04灭，P05亮，P06灭，P07灭。即二进制00000100，转换为十六进制为04H。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从P27向P20方向扫描，从图3可以看到，这一列全部为不亮，即为00000000，十六进制则为00H。依照这个方法转向第二列、第三列，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H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汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。为此，我们经常采用字库软件查找字符代码，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程序中即可，如图4所示。本科毕业设计说明书（论文）第19页共37页本科毕业设计说明书（论文）第20页共37页本科毕业设计说明书（论文）第21页共37页本科毕业设计说明书（论文）第2页共37页可见，汉字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16641024HZ，周期小于1MS即可。行扫描和列扫描方法的扫描频率必须大于168128HZ，周期小于78MS即可，但是一次驱动一列或一行8颗LED时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。42PROTEUS软件仿真及程序设计软件仿真及程序设计软件仿真及程序设计软件仿真及程序设计本作品采用通用的PROTEL99SE板级EDA软件完成PCB图的设计，详细设计过程略。考虑到本设计用到的元件数量不多，我们基本采用单面布线策略，只使用了少量的顶层跨接导线。已设计好的PCB图见图5所示。本电路对元件参数没有苛刻要求，只要元器件选择正确，无损坏，电路板制作工艺良好，把所有电子元件正确焊接装配后即可进入程序下载和调试工作阶段。制作与调试时，在AT89C2051的位置应安装20脚的IC座，以便使单片机可以从电路板中拿下去烧写程序。软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流程图如图6，图7和图8所示。本科毕业设计说明书（论文）第23页共37页开始初始化调用键盘扫描程序调用显示程序K10NN图6主程序流程图本科毕业设计说明书（论文）第24页共37页开始键盘扫描程序K20K30K40结束指针指向第一条广告语指针指向第二条广告语指针指向第三条广告语NNNYYY图7键盘扫描子程序流程图本科毕业设计说明书（论文）第25页共37页开始设1帧显示时间设片选及数据指针查汉字上部数据及显示查汉字下部数据及显示延时1MS关显示并调整指针是否显示完汉字1帧时间是否到结束NNNYNYN图8子程序流程图本科毕业设计说明书（论文）第26页共37页下面的程序能够用来实现“南京理工大学”等汉字的显示。程序清单如下ORG0000HLJMPMINORG0030HMINMOVSP,60HMIXSETBP10MOV30H,09HMOVDPTR,TABLILCALLMICCLRCMOVA,DPLADDA,32MOVDPL,AMOVA,DPHADDCA,00HMOVDPH,ADJNZ30H,L1LJMPMIXMICSETBP10LPMOV31H,80LOOPMOV32H,16MOVR1,1EHMOVR2,00HENMOVA,R2MOVCA,ADPTR本科毕业设计说明书（论文）第27页共37页MOVP2,AINCR2MOVA,R2MOVCA,ADPTRMOVP0,AINCR2MOVA,R1MOVP1,ALCALLDELSETBP1,0RRADECARLAMOVR1,ADJNZ32H,ENDJNZ31H,LOOPRETDELMOV34H,2DL0MOVR4,250DJNZR4,DJNZ34H,DL0RETTABDB“南”本科毕业设计说明书（论文）第28页共37页DB20H,00H,27H,0FFH,24H,00H,24H,90HDB26H,90H,25H,90H,24H,90H,0FCH,0FEHDB24H,90H,25H,90H,26H,90H,24H,92HDB24H,01H,6FH,0FEH,24H,00H,00H,00HEND其他程序分别为“京”10H,00H,10H,00H,10H,02H,17H,0C4H14H,58H,14H,42H,94H,41H,74H,7EH14H,40H,14H,50H,14H,48H,1FH,0CCH14H,06H,30H,00H,10H,00H,00H,00H“理”22H,08H,22H,0CH,3FH,0F8H,62H,10H22H,12H,00H,12H,7FH,22H,49H,22H49H,22H,7FH,0FEH,49H,22H,49H,62H0FFH,22H,40H,06H,00H,02H,00H,00H“工”00H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H20H,04H,20H,04H,20H,04H,3FH,0FCH20H,04H,20H,04H,20H,04H,20H,04H60H,04H,20H,0CH,00H,04H,00H,00H“大”04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H本科毕业设计说明书（论文）第29页共37页“学”02H,20H,0CH,20H,88H,20H,69H,20H09H,20H,09H,22H,89H,21H,69H,7EH09H,60H,09H,0A0H,19H,20H,28H,20H0C8H,20H,0AH,60H,0CH,20H,00H,00H在完成编写程序的编译和仿真之后，准备一台可以烧写AT89C51的编程器并与电脑主机硬件连接后即可对AT89C51芯片进行程序烧录下载，然后，将烧录好程序的AT89C51单片机装入到40脚的IC座上，通电即可调试和运行，由于本例电路对元件参数的要求不是很高，只要元件较好，参数基本符合要求，焊接装配后即可正常工作。次程序只是简单的静态显示，若要实现汉字的动态显示则需编写不同的动态显示程序，比如动态显示“南京理工大学”四个字时其程序详见附录。本科毕业设计说明书（论文）第30页共37页结束语结束语结束语结束语虽然本设计只使用了一块1616LED点阵，电路简单，但是已经包涵了LED显示屏的电路基本原理和基本程序，只要扩展单片机的IO接口，并增加一些LED点阵和相关芯片，就能设计出更大面积、更多花样的LED显示屏。因此本文对同类设计具有一定的理论和实践参考价值。本科毕业设计说明书（论文）第31页共37页致谢致谢致谢致谢在本论文的写作过程中，我的导师戴老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。通过这次设计我比较系统的掌握了单片机的一些知识，这将对我以后的学习和生活起到很大帮助。本科毕业设计说明书（论文）第32页共37页参考文献参考文献参考文献参考文献1何立民单片机应用技术选编M北京北京航空航天大学出版社19982杜春雷如何使用VISUALBASIC60DP3M北京机械工业出版社，19993孙育才新型AT89S51系列单片机及其应用M北京清华大学出版社20054张迎新单片机原理与应用M北京电子工业出版社20055彭为单片机典型系统设计实例精讲M北京电子工业出版社，20066潘永雄新编单片机原理与应用M西安西安电子科技大学出版社，20037童诗白,华成英模拟电子技术基础M北京高等教育出版社，20008阎石主数字电子技术基础