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16x16点阵LED电子显示屏【说明书+CAD】

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16 x16 点阵 LED 电子显示屏 说明书 CAD
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内容简介:
分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)1616点阵LED电子显示屏所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺 我谨在此承诺:本人所写的毕业论文1616点阵LED电子显示屏均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。 承诺人(签名): 年 月 日摘 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数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本设计是一1616点阵LED电子显示屏的设计。整机以美国ATMEL 公司生产的40脚单片机AT89C51为核心,介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个行驱动器74HC154和两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像,全屏能显示1个汉字,采用4块8 x 8点阵LED显示模块来组成1616点阵显示模式。显示采用动态显示,使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计,以及使用说明等。单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑,通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平,就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写(即直接点阵画图),也可从标准字库中提取。LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、交通干道及各种室内/外显示场合的信息发布,公益宣传,环境参数实时,重大活动倒计时等等得到广泛的应用。关键词:AT89C51,单片机,LED,点阵显示,动态显示Abstract As 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. The whole equipment is with the 40-pin AT89C51 MCU (Micro Controller Unit) produced by the American ATMEL company at the core, introduced take it as the control system LED lattice electron display monitor dynamic design and the development process. Controls good driver 74HC154 and two row driver 74HC595 through this chip actuates the display monitor demonstration. The electronic screen can show all kinds of written or monochrome images, one full screen display Chinese characters, four pieces of 8 x 8 dot-matrix LED display modules to form the 16x16 dot matrix display mode. Show dynamic show that makes static graphic or text can be achieved, shifted out of various formats. This paper describes the hardware design of the LED dot matrix display, and the principle function of the various parts of the circuit, the corresponding software program design and the use of some such. SCM process control system used for editing MCU assembly language, Programming control points indicated by the corresponding LED anode and overcast extreme level. We can effectively control the defense showed bright spots. The lattice data shows characters can prepare themselves (that is, direct lattice Painting), which can also be extracted from the standard font. LED display with fabric means flexibility, stability, low power consumption, long life, mature technology, low-cost features at the station, securities, sports venues, transportation corridors and various indoor / dissemination of information on foreign shows occasions, good publicity, real-time environmental parameters, etc. countdown major activities are widely used.Key words:AT89C51 ,Micro Controller Unit, LED ,Lattice Display, Dynamic Display63目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论51.1问题的提出51.2课题背景51.3 LED的定义和特点91.4 LED简介10第二章 课题任务12第三章 硬件设计133.1设计框图及介绍133.2 稳压电源的设计143.2.1 稳压电源原理143.2.2 稳压电源技术指标163.3 单片机系统及外围电路163.3.1 单片机的选择163.3.2 AT89C51芯片简介173.3.3 单片机系统外围电路203.4 列驱动电路213.4.1 74HC595芯片简介213.4.2列驱动电路的构成243.5 行驱动电路253.5.1 74HC154芯片简介253.5.2 行驱动电路原理263.6点阵LED电子显示屏电路273.6.1 LED点阵介绍283.6.2 LED显示方式293.6.3 点阵的移动333.6.4 点阵颜色的转换383.6.5 LED阵列驱动电路38总 结52附录55 第一章 绪论1.1问题的提出近年来,单片机已经成为科技领域的有力工具,人类社会生活的得力助手。它的广泛应用,不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化,而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。目前,单片机正朝着高性能和多种方向发展,其趋势将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展,其功能也将越来越丰富,速度也越来越快,甚至有些方面并不逊于ARM或DSP。随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角,其控制系统也如雨后春笋,层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发,所以单片机在其中也占有一席之地。但是,由于LED显示屏控制较复杂,特别是对于显示特殊效果,如循环移动、覆盖霓虹灯效果,要求处理器运算速度快、执行效率高,所以很多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度,但是并不能完全满足所有显示效果要求,而且开发和产品成本也会随之成倍增加,甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。归根结底,LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素,同时还要考虑到显示数据组织方式,通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法。1.2课题背景 LED显示屏的发展可分为以下几个阶段: 第一阶段为1990年到1995年,主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片,主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所,作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年,出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始,红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国,同时国内企业进行了深入的研发工作,使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用,大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所,从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 随着LED原材料市场的迅猛发展,表面贴装器件从2001年面世,主要用在室内全彩屏,并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性,可随意调整的点间距,被不同价位需求者所接受,在短短两年多时间内,产品销售额已超过3亿元,表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划,利亚德开发了表面贴装双基色显示屏,大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面,为紧缩投资,全彩屏大部分采用可拆卸方式,奥运期间可作为实况转播工具,赛事结束后可用于租赁,作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具,通过这种方式可尽快收回成本。 单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1. SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。2. MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。3. 单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。单片微型计算机(single chip microcomputer)简称单片机,它是为各类专用控制器而设计的通用或专用微型计算机系统,高密度集成了普通计算机微处理器,一定容量的RAM和ROM以及输入/输出接口,定时器等电路于一块芯片上构成的。单片机自20世纪70年代问世以来,以极其高的性价比受到人们的重视和关注,所以应用很广,发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,开发较为容易。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中,越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字,汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器,广告屏等。所以研究LED显示有实用的意义。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,广泛应用于交通运输、车站、商场、医院、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。 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之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是: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。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。现代LED的发展很快,很多研究领域非常已经深刻,实际情况是:很多相关的知识已经远远超出我们在校学生的能力范围,所以在此只是简单的研究一下用单片机驱动的LED显示移动的汉字。目的有三:一是亲手制作一个简单实用的显示文字的LED点阵;二是通过制作LED点阵增强对LED点阵的了解和应用,以及复习巩固单片机知识;三是通过团队合作,增强团队合作的意识,为以后走向社会工作打下基础,并且增强了同学之间的友谊。汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵(如1616 点阵),将点阵文件存入ROM,形成新的汉字编码;而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句,再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。不论显示图形还是文字,都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形,在按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说,每个LED发光器件占据数据中的1位(1bit),在需要该LE D器件发光的数据中相应的位填1,否则填0。当然,根据控制电路的安排,相反的定义同样时可行的。这样依照所需显示的图形文字,按显示屏的各行各列逐点填写显示数据,就可以构成一个显示数据文件。显示图形的数据文件,其格式相对自由,只要能够满足显示控制的要求即可。文字的点阵格式比较规范,可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵,其大小也可以有1616、2424、3232、4848等不同规格。用点阵方式构成图形或文字,是非常灵活的,可以根据需要任意组合和变化,只要设计好合适的数据文件,就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息,是非常有效的。图文显示屏的颜色,有单色、双色、和多色几种。最常用的是单色图文屏。单色屏多使用红色或橘红色或橙色LED点阵单元。双色图文屏和多色图文屏,在LED点阵的每一个“点”上布置有两个或多个不同颜色的LED发光器件。换句话说,对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。显示的时候,各颜色的显示点阵是分开控制的。事先设计好各种颜色的显示数据,显示时分别送到各自的显示点阵,即可实现预期效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同,因此掌握了单色图文显示屏的原理,双色屏和多色屏就不难理解了。为了吸引观众增强显示效果,可以有多种显示模式。最简单的显示模式是静态显示。与静态显示模式相对应,就有各种动态显示模式,它们所显示的图文都是能够动的。按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。产生不同显示模式的方法,并不意味着一定要重新编写显示数据,可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。例如,按顺序调整行号,可以使显示图文产生上下平移;而顺序调整列显示数据的位置,就可以达到左右平移的目的;刷新的时间控制,要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢,动感不显著;刷新太快了,中间过程看不清。一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。1.3 LED的定义和特点 Light Emitting Diode,即发光二极管,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P-N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,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。 1、 LED特点和优点 :LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。 2、体积小 :LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。 3、耗电量低 :LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。 4、使用寿命长 :在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时 5、高亮度、低热量 6、环保 :LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。 7、坚固耐用 :LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。 LED发光技术的原理是某些半导体材料在通以电流的情况下会发出特定波长的光,这种电到光的转换效率非常高,对所用材料进行不同的化学处理,就可以得到各种亮度和视角。LED散发出电磁波(一种振动极高的频率),当这些波达到380nm(nanometer)以上及在780nm以下,在这中间的波长是可见光,一种能被人的眼睛看到的可视光。LED是一种非常有用及有效率的光源,它的光学构造体实在已将发出的光几无损失的集合起来,经狭小的结构投射出来,它的颜色是根据它使用的半导体成份造成,目前大约有红、黄、绿及白光等等。 1.4 LED简介LED电子显示屏是由几万-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。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。在我国改革开放之后,特别是进入90年代国民经济高速增长,对公众场合发布信息的需求日益强烈,LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势,因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高,生产也得到了迅速的发展,并逐步形成产业,成为光电子行业的新兴产业领域。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏,到图像显示屏的发展过程。显示技术是一种将反映外界客观事物的信息(光学的。电学的。声学的、化学的等),经过变换处理,以适当的形式(主要有图像、图形、数码、字符)加以显示,供人观看、分析、利用的一种技术。现在所谓的显示技术,可以称作电子信息显示技术,它是建立在光学、化学、电子学、机械学、声学等科学技术基础上的具有某种程度综合性的技术。电子显示技术的应用与研究涉及的范围很广,包括各种发光材料的发光机理的研究、实验;各种显示方式的基本原理及其结构形式,显示用的材料与器件的选择和制作工艺;显示信息的输入、变换、处理和控制,等等。随着科学技术的发展,随着经济、军事、社会与人们生活的发展,信息的种类和数量不断增加。和很多应用术语一样,LED图文显示屏并没有一个公认的严格的定义,一般把显示图形和/或文字的LED显示屏称为图文屏。这里所说的图形,是指由单一亮度线条组成的任意图形,以便于不同亮度(灰度)点阵组成的图像相区别。图文显示屏的主要特征是只控制LED点阵中各发光器件的通断(发光或熄灭),而不控制LED的发光强弱。LED图文显示屏的外观可以做成条形,叫做条形图文显示屏(简称条屏),也可以按一定高度比例做成矩形的平面图文显示屏。其实条屏只不过是其宽度远大于高度的平面显示屏,在显示与控制的原理上并无区别。 从理论上说,不论显示图形还是文字,都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形,再按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说,每个LED发光器件占据数据中的1位(1bit),在需要该LED器件发光的数据中相应的位填1,否则填0。当然,根据控制电路的安排,相反的定义同样是可行的。这样依照所需显示的图形文字,按显示屏的各行各列逐点填写显示数据,就可以构成一个显示数据文件。显示图形的数据文件,其格式相对自由,只要能够满足显示控制的要求即可。文字的点阵格式比较规范,可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵,其大小也可以有88、1616、2424、等不同规格。汉字的点阵结构相应的显示数据是用16进制格式以字节为单位表示的。 用点阵方式构成图形或文字,是非常灵活的,可以根据需要任意组合和变化,只要设计好合适的数据文件,就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息,是非常有效的。 点阵显示方式适应信息变化的优点,是以点阵显示器的价格和其复杂的控制电路为代价的。点阵显示器在整个显示单元的所有位置上都布置了LED器件,而像数码管一类的显示器件只在需要发光的七段位置上布置LED器件,其它位置是空白的。因此,点阵显示器在相同面积情况下,价格要贵些。但是,数码管可显示的信息有限,只有09或单个的英文字符,由于组合形成的字符不多,所以其显示数据和控制电路都比较简单。点阵显示器则不然,它要对点阵上全部LED进行控制,并能生成所有可能显示的图形文字,其显示数据和控制电路自然要复杂得多。因此,根据不同的场合,不同的显示特点和格式可以分别采用数码管器件或点阵显示方式,有的情况可以采用两者搭配的混合屏显示方式。 图文显示屏的颜色,有单色、双色、和多色几种。最常用的是单色图文屏。单色屏多使用红色、橘红色或橙色LED点阵单元。双色图文屏和多色图文屏,在LED点阵的每一个“点”上布置有两个或多个不同颜色的LED发光器件。换句话说,对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。显示的时候,各颜色的显示点阵是分开控制的。事先设计好各种颜色的显示数据,显示时分别送到各自的显示点阵,即可实现预期效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同,因此掌握了单色图文显示屏的原理,双色屏和多色屏就不难理解了。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、按显示器件分类:LED数码显示屏:显示器件为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:显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块,适于播放文字、图像信息。 第二章 课题任务以单片机为中心,设计一个1616点阵LED电子显示屏,可用于显示数字、汉字、字符或图形。(1)原理图设计:包括电源模块、单片机模块、ISP在线编程接口、键盘模块、LED点阵显示模块、行列译码驱动模块。(2)PCB板设计与制作:如实验条件许可,设计并制作单面或双面PCB板。(3)样品制作与调试:包括元器件采购、电路焊接、通电调试、功能检测。显示“宁波大红鹰学院”七个汉字。显示效果有静止、左跑马、右跑马、卷帘入、卷帘出、向上滚动、向下滚动七种。静止显示时每个字显示2.5秒,黑屏0.5秒;跑马与滚动显示时,每个汉字的走动时间为2秒;卷帘显示时,卷帘入时间为0.5秒,停留2秒,卷帘出为0.5秒。用按键切换显示效果,在接通电源或系统复位后,自动选择左跑马的显示效果。为避免闪烁,显示刷新率取75HZ。显示的文字应稳定、清晰、无串扰。编写10000字以上毕业设计论文一篇;翻译一篇6000印刷符号以上的专业期刊上的外文资料。 第三章 硬件设计3.1设计框图及介绍LED点阵总体框图如图3.1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51单片机和一些外围电路。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3.1 点阵显示的总体框图由于图文屏的控制电路采用单片机方案,控制功能的实现应在硬件和软件两方面进行中。单片机及相应软件,主要负责存储(或生成)显示数据、安排控制信号的定时与顺序等。但是单片机的接口数量少,驱动能力不强,必须扩展一定的硬件电路,才能满足显示屏的需要。系统硬件部分电路大致上可以分成稳压电源、单片机系统及外围电路、列驱动器电路、行驱动器电路和LED显示屏电路五部分。3.2 稳压电源的设计3.2.1 稳压电源原理稳压电源的功能是把来自电网的220V交流电压转变为所需的、稳定的直流电压。它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。(1)交流电压变换部分。一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V电压相差较大,为了得到输出电压的额定范围,就需要将电网电压转换到合适的数值。所以,电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流电压,同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。(2)整流部分。整流电路的作用,是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。由于这种电压存在着很大的脉动成份(称为纹波),因此一般还不能直接用来给负载供电,否则,纹波的变化会严重影响负载电路的性能指标。(3)滤波部分。滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑 ,使之成为含交变成份很小的直流电压。也就是说,滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器,且其截止频率一定低于整流输出电压的基波频率。(4)稳压部分。尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压,但是其电压值的稳定性很差,它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大,因此,还必须有稳压电路,以维持输出直流电压的基本稳定。变压器把220V交流电(市电)变为稳压所需的低压交流电;整流器把低压交流电变为直流电;整流后的直流电中仍会含有交流成分,可以通过滤波电路将交流成分滤除;经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。如图3-1所示。 (a)稳压电源电路的基本方框图u4u3 u2 uI u10 ttttt0 0 0 0 (b)整流与稳压过程图3-2 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程根据要求所确定的稳压电源的电路形式如图3-2所示。图中变压器T将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的7.5V交流电压,再经整流电桥(4个二极管)D1将交流电压变换成脉动的直流电压,随后电解电容器C1将脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除,以得到较为平滑的直流电压。为了得到改善的纹波电压,再将直流电压通过电容C2,然后经集成稳压器IC1稳压,在输出端得到稳定的5V直流电压。这时,在输出端接上电容C3,用以滤除输出端的高频信号,改善负载的瞬态响应,最后即可得到所需的、稳定的直流电压。电路最后接入的发光二极管用做电源指示灯.图3-3 电源电路图3.2.2 稳压电源技术指标稳压电源的技术指标可以分为两大类:一类是特性指标,如输出电压、输出电流及电压调节范围;另一类是质量指标,反映一个稳压电源的优劣,包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、波纹电压及温度系数等。对稳压电源的性能,主要有以下四个方面的要求:稳定性好 当输入电压Usr(整流、滤波输出电压)在规定范围内变动时,输出电压Usc的变化一般要求很小。输出电阻小 负载变化时(从空载到满载),输出电压Usr应基本保持不变。电压温度系数小 当环境温度变化时,会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源,应在环境温度变化时,有效地抑制输出电压的漂移,保持输出电压稳定。输出电压纹波小 所谓纹波电压,是指输出电压中50Hz或100Hz的交流分量,通常用有效值或峰值表示。3.3 单片机系统及外围电路3.3.1 单片机的选择单片机(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3.2。图3.2 8051单片机的基本结构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。在这个设计中单片机采用89C51或其兼容系列的芯片,采用24MHZ或更高频率的晶振,以获得较高的刷新频率,使显示更稳定。它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。这里我们选择了内含4K字节Flash的AT89C51,因为我们只需要显示特定的图形和文字,无需庞大的字库,因此4K Flash已经可以满足字库储存的需求,不需要扩展外存储器。3.3.2 AT89C51芯片简介 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8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MCS-51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,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。AT89C51包含以下一些功能部件:与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命:1000写/擦循环全静态工作:0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8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AT89C51单片机一般采用双列直插DIP封装,共40个引脚,图2-4为其引脚排列图。40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制各I/O引脚。1.电源Vcc芯片电源,接+5V;Vss接地端。2.时钟XTAL1、XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端。 3.控制线控制线共有4根,其中3根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能,正常使用时是一种功能,在某种条件下是另一种功能。1)ALE/地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。ALE功能:用来锁存P0口送出的低八位地址。AT89C51在并行扩展外存储器时,P0口用于分时传送低8位地址和数据信号,且均为二进制数。当ALE信号有效时,P0口传送的是低8位地址信号;ALE信号无效时,P0口传送的是高8位地址信号。在ALE信号的下降沿,锁定P0口传送的内容,即低8位地址信号。 图3-3 AT89C51引脚图需要指出的是,当CPU不执行访问外RAM指令,ALE以时钟振荡频率1/6的固定频率输出,因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。但是,当CPU执行MOVX指令时,ALE将跳过一个ALE脉冲。功能:片内EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。2) 外ROM读选通信号。89C51读外ROM时,每个机器周期内两次有效输出。 可作为外ROM芯片输出允许的选通信号。在读内 ROM或读外RAM时,无效。3)RST/VPD复位/备用电源。正常工作时,RST端为复位信号输入端,只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平,AT89C51芯片即实现复位操作,复位后一切从头开始,CPU从0000H开始执行指令。 VPD功能:在VCC掉电情况下,该引脚可接上备用电源,由VPD向片内RAM供电,以保持片内RAM中的数据不丢失。4)/VPP内外ROM选择/片内EPROM编程电源。VPP功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚用于施加编程电源。4 I/O引脚功能:正常工作时,为内外ROM选择端。AT89C51单片机ROM寻址范围为64KB,其中4KB在片内,60KB在片外。当保持高电平时,先访问内ROM,但当PC值超过4KB时,将自动转向执行外ROM中的程序。当保持低电平时,则只访问外ROM,不管芯片内有否内ROM。VPP功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚用于施加编程电源。AT89C51有P0、P1、P2、P3 4 个8位并行I/O端口,共32个引脚。P0口是一组8位漏级开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写1时,又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时,它是分时多路转换的地址(低8位)/数据总线,在访问期间激活了内部的上拉电阻。P1 口是带内部上拉电阻的双向I/O 口,向P1 口写入1时P1 口被内部上拉为高电平,可用作输入口。当作为输入脚时被外部信号拉低的P1 口会因为内部上拉而输出一个电流。P2 口是带内部上拉电阻的双向I/O口,向P2 口写入1时P2 口被内部上拉为高电平可用作输入口,当作为输入脚时被外部拉低的P2 口会因为内部上拉而输出电流。在访问外部程序存储器和外部数据存储器时,分别作为地址高位字节和16 位地址(MOVX DPTR),此时通过内部强上拉传送1 当使用8 位寻址方式(MOVXRI)访问外部数据存储器时,P2 口发送P2 特殊功能寄存器的内容。P3 口是带内部上拉电阻的双向I/O口,向P3 口写入1时P3 口被内部上拉为高电平可用作输入口,当作为输入脚时被外部拉低的P3 口会因为内部上拉而输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的是它的第二功能,如表31所示:表31 P3各端口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD串行口输入端P3.1TXD串行口输出端 P3.2外部中断0请示输入端 P3.3外部中断1请示输入端P3.4T0定时/计数器0外部信号输入端P3.5T1定时/计数器1外部信号输入端P3.6外RAM写选通信号输出端P3.7外RAM读选通信号输出端3.3.3 单片机系统外围电路单片机系统外围电路形式如图3-4所示。单片机振荡器反相放大器的输入端(XTAL1)和输出端(XTAL2)之间接上12MHz或更高频率的晶振,以获得较高的刷新频率,使显示更稳定。电容C4、C5是晶振的负载电容,主要起频率微调和稳定的作用。单片机的串行口工作在方式0下,作为同步移位寄存器使用,端口RXD(P3.0)作为数据移位的输入/输出端,而由TXD(P3.1)端输出移位时钟脉冲。移位数据的发送和接收均以8位为一帧,不设起始位和停止位,无论输入/输出,均低位在前高位在后。89C51的通用I/O口P1作为显示数据和二进制行号的公用输出口。两种数据的输出在时间上是错开的。P1口的低4位与行驱动器相连,送出二进制的行选信号;P1.5P1.7口则用来发送控制信号。P0和P2口空着,在有必要的时候可以扩展系统的ROM和RAM。 图3-4 单片机系统外围电路图3.4 列驱动电路3.4.1 74HC595芯片简介集成电路74HC595,它具有一个8位串行输入/输出或者并行输出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构,而且移位寄存器的和输出锁存器的控制是各自独立的,可以实现在显示本行各列数据的同时,传送下一行的列数据,即达到重叠处理的目的。74HC595的管脚及内部结构形式如图3-5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SER是串行数据的输入端。引脚SRCLK是移位寄存器的移位时钟脉冲,在其上升沿发生移位,并将SER的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在个移位寄存器的输出端,也就是输出锁存器的输入端。RCLK是输出锁存器的输入信号,其上升沿将移位寄存器的输出输入到输出锁存器。引脚是输出三态门的开放信号,只有当其为低电平时锁存器的输出才开放,否则为高阻态。信号是移位寄存器的清零输入端,当其为低时移位寄存器的输出全部为0,由于SRCLK和RCLKError! No bookmark name given.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级连应用时,向上一级的级连输出。但因QH受输出锁存器打入控制,所以还从输出锁存器前引出了QH,作为与移位寄存器完全同步的级连输出。移位寄存和输出锁存的时序波形如图3-6所示。图3-6 移位寄存和输出锁存的时序波形图表3.2:引脚符号 引脚 描述 Q0Q7 15 , 1 , 7 并行数据输出 GND 8 地 Q7 9 串行数据输出 MR 10 主复位(低电平) SHCP 11 移位寄存器时钟输入 STCP 12 存储寄存器时钟输入 OE 13 输出有效(低电平) DS 14 串行数据输入 VCC 16 电源 表3.3功能表 输入 输出 功能 SHCP STCP OE MR DS Q Qn L L NC MR 为低电平时紧紧影响移位寄存器 L L L L 空移位寄存器到输出寄存器 H L L Z 清空移位寄存器,并行输出为高阻状态 L H H Q6 NC 逻辑高电平移入移位寄存器状态 0 ,包含所有的移位寄存器状态移入,例如,以前的状态 6 (内部 Q6” )出现在串行输出位。 L H NC Qn 移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出 L H Q6 Qn 移位寄存器内容移入,先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并输出。 H 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 3.4.2列驱动电路的构成74HC595组成的列驱动器示于图3-7中。该图由两片74HC595组成16列的驱动,由16个行驱动器驱动16行。第一片列驱动器的SER端连接单片机输出的串行列显示数据,其QH端连接第二片的SER端,采用这样的方法组成两片的级连。两片相应的SRCLK、RCLK端分别并联,作为统一的串行数据移位信号、串行数据清除信号和输出锁存器输入信号。这样的结构,使得各片串行移位能把16列的显示数据依次输入到相应的移位寄存器输出端。移位过程结束之后,控制器输出RCLK打入信号,16列显示数据一起打入相应的输出锁存器。然后选通相应的行,该行的各列就按照要求进行显示。图3-7 显示驱动电路3.5 行驱动电路3.5.1 74HC154芯片简介图3-8 74HC154管脚图译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。其功能是将给定的输入码组进行“翻译”,变换成对应的输入信号,对每一种可能的输入组合,使输出通道中相应的一路有信号输出,一个且仅一个输出信号为有效电位。74HC154为变量译码器,也称二进制译码器,它是一种四线十六线译码器, 译码的输入端有4个,输出端有24=16个,并有两个选通端(使能端),它的管脚形式如图3-8所示,当选通端1、2均为低电平时,译码器处于工作状态,可将地址输入端(A0A3)的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。否则,译码器被禁止,所有的输出端被封锁在高电平。为译码输出端,输出是低电平有效,即在选通时,每输入一个二进制代码将使对应的一个输出端为低电平,而其它输出端均为高电平的无效信号,也可以说对应的输出端被“译中”。74HC154译码器的真值表如表32所示。 表32 74HC154译码器的真值表说明:H高电平; L低电平;X任意. 从真值表可知,每组4个变量输入,在16个输出中只有一个引脚为“0”(且正好与输入代码是一一对应),其余15个全为“1”,这种译码输出称为低电平有效;四线十六线译码器逻辑形式为:,。3.5.2 行驱动电路原理 图3-9 行驱动电路原理图 行驱动电路相对简单。行选通信号来源于单片机按照时序要求所给出的二进制信号,每次更新行号(开始扫描新的一行)时,由单片机输出4位二进制行号,行号经4/16线译码器译码后,生成16条行选通信号线,再经过驱动器驱动对应的行线。采用译码器的方案,还可以保证同一时刻只选通一条行线,从而达到显示的稳定性。行驱动电路原理如图3-9所示。 行选通信号从74HC154的端输出,某一端输出低电平即为有效,而其它端输出均为高电平的信号无效。如端输出低电平,此信号传至相应的PNP型三极管Q1,此时,三极管的基极为低电平,因此,发射结正向偏置,集电结反向偏置,三极管导通,其集电极再将高电平加于LED阵列的对应的行上,即将此行选通;而同时74HC154的其它端输出高电平而致使该行对应三极管截止,从而所对应LED行线不被选通。行选通按顺序从,全部各行都选通一遍之后又从新开始,这就是行驱动电路的逐行扫描过程。行信号A、B、C、D的顺序变化范围从0000、0001、0010、至l111,来一个选通信号,行信号顺序就变化一次,其频率由扫描电路决定。 由于行驱动电路一条行线上要带动16列的LED进行显示,按每一LED器件20mA电流计算,16个LED同时发光时,就需要1620=320mA的驱动电流,选用三极管8550作为驱动管可以在逻辑功能和驱动能力上符合了LED的驱动要求。3.6点阵LED电子显示屏电路LED显示屏是将发光二极管按行按列布置的,驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制,当然也可以按列扫描按行控制。LED显示屏现多采用多块8X8点阵显示单元拼接而成。本文的实验模块就是使用4块SBM1388组成1616点阵,以满足汉字显示的要求。8X8 LED点阵是最基本的点阵显示模块,理解8X8 LED点阵的工作原理就可以基本掌握LED点阵显示技术。8X8点阵LED结构如图3-10所示,其等效电路如图3-11所示 图3-10 8X8点阵LED结构图图3-11 8X8点阵LED等效电路图从图中(本图的LED阵列采用共阳的接法)可以看出,8X8点阵共需要64个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。要实现显示图形或字体,只需考虑其显示方式,通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平,就可以有效的控制各显示点的亮灭。当采用按行扫描按列控制的驱动方式时,LED显示屏8行的同名列共用一套列驱动器。行驱动器一行的行线连接到电源的一端,列驱动器一列的列线连接到电源的另一端。应用时还应在各条行线或列线上接上限流电阻。扫描中控制电路将行线的1到 8轮流接通高电位,使连接到各该行的全部LED器件接通正电源,但具体那一个LED导通,还要看它的负电源是否接通,这就是列控制的任务了。当对应的某一列置0电平,则相应的二极管就亮;反之则不亮。例如:如果想使屏幕左上角LED点亮,左下角LED熄灭的话,在扫描到第一行时,第一列的电位就应该为低,而扫描到第八行时第一列的电位就应该为高。这样行线上一行一行的轮流导通,列线上进行通断控制,实现了行扫描列控制的驱动方式。 以上就是1616点阵LED电子显示屏系统硬件部分的各功能模块分述,经过合理的设计论证后和就可以整体结合在一起,再根据设计配备好各元器件实物,通过组装后等在单片机的程序存储器里放入编制好的程序即可成为一个完整的应用系统。3.6.1 LED点阵介绍88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。本设计是一种实用的汉字显示屏的制作,制作的是双色点阵。考虑到元器件的易购性,没有使用88的点阵发光二极管模块,而是直接使用了256个高亮度发光管,组成了16行16列的发光点阵。实际使用时可以根据这个原理自行扩充显示的字数。对比下面的88单色点阵和88双色点阵可以看出,其实88双色点阵就是两块88单色点阵组合在一起的。要实现用两种颜色显示,只要在电路的设计中适当的连线就可以了。 88单色和双色点阵LED结构分别如下图2.8和2.9所示。 图2.7 88点阵外观及引脚图 图2.8 88单色点阵内部图 图2.9 88双色点阵内部图3.6.2 LED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88的LED点阵发光管的模块,组成了一个1616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2.10 四块88的LED点阵组成1616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1616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1616的点阵宋体字库,即所谓的1616,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“鹰”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P00P07口。方向为P00到P07,显示汉字“鹰”的时候,P00到P04都是灭的,P05亮,即二进制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“鹰”的扫描代码为 : DB 00H,03H,7FH,FCH,44H,00H,48H,02H, 7FH,82H,48H,7AH,5FH,CAH,F5H,CAH; DB 55H,6AH,55H,5AH,7FH,48H,55H,58H, 55H,7AH,55H,09H,40H,0EH,00H,00H;鹰,0 图2.11 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。了解汉字的显示原理之后,那如何得到汉字的字模信息呢?现在有一些现成的汉字字模生成软件,可从网上下载汉字字库提取程序直接提取字库,如图2.12所示的为一种字模生成软件,软件打开后输入汉字,点击“检取”后,十六进制数据汉字代码即可以自动生成,把我们需要的竖排数据复制到我们的程序即可。图2.12 汉字字模生成软件3.6.3 点阵的移动以下以1616点阵为例介绍点阵的移动。要显示一个字符,该字符的点阵数据可以列向(纵向)16点组字,又可以行向(横向)16点组字。无论哪一种组字方法,都既可以显示字符的水平方向的移动,又可以显示竖直方向的移动。1显示字符的左右移动(1)列扫描方式左移动:列向组字显示字符水平方向的移动(左滚动) 在这里有两个方法: 方法1:延长数组法。将原来字符点阵数组的16个数据重复一遍延长,点阵数组的数据个数为32个。每扫描仪帧取8个数据显示,下一帧取数要在数组中后移一个数取数。循环一遍扫16帧。可以假想有两块1616的点阵模块(共32帧)水平平行排列,用一个恰好能罩住8列点阵的中空方框去罩这个点阵,第1(第1帧)罩住最左边数起第一列开始的16列,就扫描显示这16列;第2次(第2帧)使方框右移一列,罩住做左边数起第2列开始的16列,就扫描显示这16列;这样每扫描完一帧使方框右移一列,最后第16次(第16帧)时,罩住左边数起的第16列开始的16列,就扫描显示这16列。如此完成16帧画面的扫描显示,也就完成了整个一次移动循环扫描、之后反复循环,即可呈现显示字符沿水平向左移动的图像,如图2.13所示。 图2.13 方框图法左右移动示意图因为是列向组字(列扫描方式,点阵数据为行码,上边为地位下面为高位),希望显示移动的一个字符,第1次扫描从行码的点阵数组中取第116个数据,送行码输出口,对应于这8个数据,同时用列码输出口输出列码,分别控制第116列。扫描完前16个数据之后,第2次扫描从点阵数组中取第214个数据(第17个数据与地1个数据同),送行码输出口,对应于这16个数据,同时用列码输出口输出列码,仍分别控制扫地116列。第3次扫描从点阵数组中取第318个数据(第18个数据码与地2个数据码相同)扫描;如此实现字符向左移动。以上完成一个图形移动的方法,也可以看成是移动16个不同的字形。如图2.13所示,首先扫描第一个字型,同样是16行,16次扫描,16次显示;完成一个字型的扫描以后,再扫描第二个字型;完成第二个字型的扫描之后,再扫描第三个字型依此类推,即可产生该文字的左移的感觉。 图2.13字形法左右移动示意图假设如果原本某个汉字的字型(第一个字型),其编码为:00H,10H,20H,30H,40H,50H,60H,70H,80H,90H,0A0H,0B0H,0C0H,0D0H0E0H,0F0H;第二个字型的编码为:10H,20H,30H,40H,50H,60H,70H,80H,90H,0A0H,0B0H,0C0H,0D0H0E0H,0F0H, 00H,也就是把第一个字型的编码中,第1行显示数据,变为第2行显示数据;第2行显示数据,变成第3行显示数据;第3行显示数据,变成第4行显示数据;第4行显示数据,变成第5行显示数据以此类推。当第一个字型扫描显示完成之后,就进行这样的动作调整,以产生第二个字型的编码。同样的,当第二个字型扫描完成之后,就进行这样的调整动作,以产生第三个字型的编码。这个调整动作时先将16个编码根据序填入存储器,例如第1行编码存入20H,第二行编码存入21H要进行左移调整时,则先将20H地址的数据转移到36H地址,再将21 H地址的数据转移到20 H地址,将22 H地址的数据转移到21 H地址,将23 H地址的数据转移到22 H地址,将24 H地址的数据转移到23 H地址,将25 H地址的数据转移到24 H地址,将26 H地址的数据转移到25 H地址,将27 H地址的数据转移到26 H地址,将28 H地址的数据转移到27H地址方法2:数组数据“循环左移法” (适合用C语言编写,在此仅作了解)。注意,不是把二进制数据按位循环左移,而是把数组中的数据按其在数组中的位置循环左移。具体的方法入下。原字符点阵数组中的16个数据不延长,但下一帧取的16个数据,是把上一帧的16个数据的位置(先后顺序)“循环左移”一次,即原来第2个移到第1个,原来第3个移到第2个原来第1个移到第16个。实现数组数据循环左移的方法有:第一,遍一个“数组数据循环左移子程序”,该子程序每执行一次可把数组中的额数据循环左移一次,主程序中先调用一次该子程序,时数组中的数据循环左移这一次,然后再从数组中取数据显示。当数组中的额数据个数较多时,片内RAM将不够大,必须将数组定义在片外RAM中。第二,不用子程序,而是用变量判断控制实现数组数据的循环左移。(2) 行扫描方式左移:行向组字显示字符水平方向的左移。如果是行向组字(行扫描方式,点阵数据为列码,左边为敌位右边为高位),希望显示向左移动的一个字符,第1次扫描从列码的点阵数组中取第116个数据,送到列码输出口,对应的8个数据,同时用行码输出口输出行码,分别控制扫描第116行。扫描完成这16个数据之后,第2次扫描的第16个数据,应将原来第1次扫描的16列码每一个都循环右移一位(如果是显示右移则应循环左移),再进行扫描。如此,每进行下一次扫描,把上一次扫描的16个列码都循环右移一位,再进行扫描。数据的右移与数据的左移相似,只是取码的顺序相反而已,在此就不再赘述。2数据的上下移动(1)列扫描方式向上移动列向组字显示字符竖直方向的移动。若是列向组字,希望显示向上移动一个字符,第1次扫描从行码的点阵数组中取第116个数据,送行码输出口,对应于这16个数据,同时用列码输出口输出列码,分别控制扫描第116列。由于是列向组字(上高下低),扫描完成这16个数据后,第2次扫描的16个数据,应将原来的第1次扫描的16个行码每一个都循环右移一位,使显示的点都上移一行(如果是显示向下滚动则应循环左移),再进行扫描。如此,每进行下一次的扫描,把上一次的16个行码都循环右移一位,再进行扫描就实现了数据的向上移动。也可以用字型的方法容易理解,以下的1616的LED显示一个字是8个字型,首先扫描的而是第一个字型,同样是16行,16列扫描,16次显示;完成一个字型后,再扫描第二个字型;完成第二个字型后,再扫描第三个字型以此类推,即可产生该文字向上移动的感觉当把第一个字型编码中,每行显示的数据都右移一位,以产生第二个字型编码,即可产生字符向上滚动的感觉。当第一个字符扫描完成后,就进行这样的调整动作,以产生第二个字型的编码。同样的,当第二个字型完成之后,就进行这样的调整动作,以产生第三个字型的编码。调整的动作是先将8个编码根据序填入储存器,例如第1行编码存入20地址,第2行编码存入21地址要进行上移调整时,则从20地址数据开始,每笔数据都右移一位即可。 下图2.15仅以字型移动的方法画图。 图2.15 字形法上下移动示意图(2)行扫描方式上下移动行向组字显示字符竖直方向的移动方法1:延长数组法。如果是行向组字,希望显示向上移动的一个字符,第1次扫描从列码的点阵数组中取第116个数据,送列码输出口,对应于这8个数据,同时用行码输出口输出行码,分别控制扫描第116行。第2次扫描从点阵数组中取第217个额数据(第17个数据与地1个数据同),分别送列码输出口,对应于这16个数据,同时用行码输出口输出行码,仍分别控制地116行。第3次扫描从点阵数组中取第318个数据(第18个数据与地2个数据同)扫描;如此就实现了字符的向上移动。方法2:数组数据“循环左移法”。实现数组数据循环左移的方法与上类似。也有:用数组数据循环左移子程序;不用子程序,而是用变量判断控制实现数组数据的循环左移。3.6.4 点阵颜色的转换图2.16 双色88点阵扫描接口图 为了简便起见,以下以88双色点阵为例介绍双色的转换原理。前面已经介绍过了,88双色点阵其实就相当于2个88单色点阵组合在一起,上图2.16的2个88单色点阵就相当于一个88的单色点阵。在设计电路的时候可以使显示信号从公用的引脚接入,接到89C51的一个PORT口,把显示红色的部分和显示黄色的部分分别接到89C51的另外两个PORET口,在编写程序的时候,使显示红色的扫描信号输出就显示了红色,当显示黄色的扫描扫描信号输出时,就显示了黄色。3.6.5 LED阵列驱动电路正向点亮一颗LED,至少也得10到20毫安,若电流不够大,则LED不够亮!而不管是8051的输入还是输出端其高态输出电流都不是很高,不过12毫安而已。因此,很难直接高态驱动LED。这时候就需要额外的驱动电路,分别针对共阳极和共阴极LED阵列,有两种不同的驱动方式。针对输出态的不同,分为:高态扫描-高态显示,高态扫描-低态显示,低态扫描-高态显示和低态扫描-低态显示四种方式。下面针对设计中实际用到的一种驱动方式介绍一种:共阴型低态扫描-低态显示信号驱动电路。图2.17所示是针对共阴性LED阵列而设计的驱动电路,在这种驱动电路采用低态扫描,也就是任何时间只有一个高态信号,其他则为低态。一行扫描完成之后,再把高态信号转到临近的其他行。扫描信号经限流电阻接到PNP晶体管的基极,晶体管的集电极接地,射极则连至LED点阵的列引脚,若要同时点亮该列的16个LED,则晶体管的电流必须大于200毫安才行。常用的2N3904之类就可以达到当低态的列扫描信号输入晶体管的基极后,该晶体管即为正向,而产生电流,即可使该列的LED具有点亮的条件.所要的显示信号连接到一个PNP晶体管的基极,而该晶体管的射极连接到VCC,同样的,当低态的显示信号输入时,晶体管的集电极电流将流入行LED的阳极,即可点亮该行的LED。如图2.17所示. 图2.17共阴型低态扫描-低态显示信号驱动电路若要并接多个LED阵列,如连接使用4个88LED阵列,连接成1616LED阵列,则一个扫描信号同时驱动两个LED阵列。如在本设计中要显示的字比较大,用一个88的点阵无法显示完整,这就需要用四块88的点阵组成一块1616的点阵,这样就可以显示完整的汉字了,若要并联多个88的LED组成1616的点阵,则一个扫描信号同时要驱动两行的LED。如下图2.18所示。 图2.18 1616的点阵驱动图这时候就需要靠锁存器(74LS373)将这两组显示信号锁住,此处的锁存器是以低态输出的,其输出的电压可达24毫安,足以驱动一个LED;若嫌不足,可以选用74A373其输出的电压可达48毫安,当74LS373得G脚为高态时,数据可以从输入端传输到锁存器中;G脚为低态时,数据被锁住,不会随输入端而变。另外OC脚为输出控制引脚,当OC脚为高态时,输出呈现高阻抗;OC为低态时,数据会由锁存器输出。在这个电路之中驱动的扫描信号总共有16条,如果直接由8051输出,将占用2个PORT口,浪费了宝贵的资源,不太理想,在此使用的是一个4对16的译码器 (74LS154),这个译码器是将输入的16进位码解码输出低态的扫描信号。输出的低态扫描信号可直接接到PNP晶体管的基极,如果太大的话也可以先经过限流电阻再接到PNP晶体管的基极,信号最后经过晶体管的放大后即可推动16个LED点阵了。 3.7 键盘模块键盘、状态显示模块:为了使软件编程简单,本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键,PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时,与该键相连的PA口的相应位变为低电平,单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序,同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图 3.8 ISP在线编程接口 随着电子技术的日益发展,芯片的规模越来越大,封装日趋小型化,相应地对系统板级调试的困难也在加大。在传统的调试方式中,频繁的调试和更换程序需要频繁地插拔芯片,开发效率极低。AT89S系列单片机提供的ISP在线编程技术彻底地改变了传统的开发模式,开发单片机系统时不会损坏芯片的引脚,加速了产品的上市并降低了研发成本,缩短了从设计、制造到现场调试的时间,简化了生产流程,大大提高了工作效率,因此它是对市场定型产品进行现场升级和维护的经济、有效的方式,极大地促进了PLD产品的发展。1 PC机并行口1.1 并行口硬件接口简介标准并行口有25个引脚,其中数据端口引脚为29,状态端口引脚为15、1013,控制端口引脚1、14、16、17用于连接器件,其他引脚1825是接地引脚GND。25针并行口如图1所示。图1 25针并行口并行口工作在SPP模式下,PC机是通过对3个8位端口寄存器的读或写来实现对它们的控制。端口寄存器分别是: 数据端口(地址0x378)为D7D0,对应引脚P9P2; 状态端口(地址0x379)为S7S3,对应引脚P11、P10、P12、P13、P15; 控制端口(地址0x37A)为C3C0,对应引脚P17、P16、P14、P1。注意: S7、C0、C1、C3信号的逻辑状态在连接器处是与相应寄存器位相反的。对这些位进行写操作时,写入的值应该与连接器处设置的值相反;同样,进行读操作时,读取的值也与连接器处设置的值相反。1.2 并行口编程简介Windows对系统底层操作采取了屏蔽的策略,但是在硬件或系统软件开发中只要涉及系统底层的操作,就不得不深入到Windows的内核去编写属于系统级的设备驱动程序。对并行口的读/写操作就是如此。为了绕过 Windows安全保护机制,需要允许32位 Windows程序直接对 I/O口进行操作。这里使用由 Yariv Kaplan编写的 WinIo库中的几个函数来实现对I/O口的读/写。(1) 初始化与终止对端口读/写前后要分别初始化和终止。InitializeWinIo();ShutdownWinIo();(2) 安装与卸载如果操作系统是Windows98或Windows95,则需要调用驱动函数。InstallWinIoDriver(PSTR pszWinIoDriverPath, bool IsDemandLoaded = falseRemoveWinIoDriver();(3) 读/写I/O口GetPortVal(WORD wPortAddr, PDWORD pdwPortVal, BYTE bSize);SetPortVal(WORD wPortAddr, DWORD dwPortVal, BYTE bSize);GetPortVal函数从指定端口读取一个BYTE/WORD/DWORD类型的值;SetPortVal函数向指定端口写入一个BYTE/WORD/DWORD类型的值;wPortAddr是指定一个端口地址值;pdwPortVal为指向一双字节型变量的指针,该变量存储从wPortAddr端口读取的值;dwPortVal为一双字节型变量写到wPortAddr端口中;bSize指定读取字节数,值可以为1、2或4。2 AT89S5X系列单片机2.1 AT89S51简介AT89S51是一个低功耗、高性能CMOS 8位单片机,片内含4 KB ISP(InSystem Programming)的可反复擦写1 000次的Flash只读程序存储器。该器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。功能强大的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。2.2 AT89S51串行编程时序及指令2.2.1 串行编程模式下的时序分析2.2.2 串行编程指令串行编程使用4字节协议,指令如表1所列。表1 串行编程指令 第四章 软件设计4.1点阵显示原理4.1.1 1616点阵LED基本显示原理 图4.1 1616点阵显示字体 图4.2 汉字显示顺序在UCDOS中文宋体字库中,每一个字由16行16列的点阵组成显示,如图4.1所示。如果用 8位我们以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像素范围内的任何图形。我们以显示汉字的89C51单片机控制17,由于单片机的总线为8位一个字需要拆分为2个部分。 一般我们把它拆分为左边和右边,左边由168点阵组成,右边也由168点阵组成。 在本例中单片机首先显示的是左上角的第一行的左半部分,即第一列的A-H口。方向为A到H ,显示汉字“家”时,F、G点亮,由左往右排列,为A灭,B灭, C灭, D灭, E灭, F亮,G亮, H灭。即二进制11111001转换为16进制为F9h.。 左边第一行完成后,继续扫描右边的第一行,即从I向P方向扫描,从上图可以看出,为I灭,J亮, K灭, L灭, M灭, N灭,O灭, P灭。即二进制10111111转换为16进制为BFh。接着再显示第二行左边部分,后右边部分,依次类推,如图4.2。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“家”,它的扫描代码为:F9, BF, C7, AF, F7, B7, F7, B7F7, BF, 00, 01, F7, BF, F7, B7,F1, D7, C7, CF, 37, DF, F7, AF,F6, 6D, F7, F5, D7, F9, EF, FD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它的扫描代码从而显示在屏幕上。这种显示效果就是下面程序中的卷帘出的显示效果。4.1.2 1616点阵LED显示屏上滚屏显示原理在4.1.1中说到,在UCDOS中文宋体字库中,每一个字由16行16列的点阵组成显示。如果要在1616点阵屏以上滚屏的方式显示以字体,则需以以下方式进行显示。在1616点阵屏中,我们可以把点阵屏看成16行LED组成,且每行有16个LED灯。在本例中单片机首先将第二行的显示信息给第一行,使第一行显示图像变成第二行所要显示的。以“我”字为例,原第一行由左到右排列,为A灭,B灭,C灭,D灭,E灭,F亮,G亮,H灭,I灭,J亮,K灭,M灭,N灭,O灭,P灭。即二进制1111100110111111转换为16进制为F9h,BFh。原第二行由左到右排列,为A灭,B灭,C亮,D亮,E亮,F灭,G灭,H灭,I灭,J亮,K灭,L亮,M灭,N灭,O灭,P灭。即二进制1100011110101111转换为16进制为C7h,Afh。单片机将第二行信息给第一行取代第一行原信息,故第一行由左到右排列,为A灭,B灭,C灭,D灭,E灭,F亮,G亮,H灭,I灭,J亮,K灭,L灭,M灭,N灭,O灭,P灭。接着将第一行的信息给第十六行,第三行的信息给第二行,第四行的信息给第三行,依此类推,如图4.3。按照这个方法,继续进行下面的扫描。最终点阵屏在视觉上的显示效果是“我”字慢慢往上移,如图4.4。 图4.3 上滚屏原理 4.4 上滚屏后显示图像4.1.3 1616点阵LED显示屏左跑马显示原理如果要在1616点阵屏以左跑马的方式显示以字体,则需以以下方式进行显示。 在1616点阵屏中,我们可以把点阵屏看成16列LED组成,且每列有16个LED灯。在本例中单片机首先将第二列的显示信息给第一列,使第一行显示图像变成第二行所要显示的。以“我”字为例,原第一列由上到下排列,为1灭,2灭,3灭,4灭,5灭,6亮,7灭,8灭,9灭,10亮,11灭,12灭,13灭,14灭,15P灭,16亮。原第二列由上到下排列,为1灭,2亮,3亮,4亮,5亮,7亮,8亮,9亮,10亮,11亮,12亮,13亮,14亮,15亮,16灭。单片机将第二列信息给第一列取代第一行原信息,故第一列由上到下排列,为1灭,2亮,3亮,4亮,5亮,7亮,8亮,9亮,10亮,11亮,12亮,13亮,14亮,15亮,16灭。接着将第一列的信息给第十六列,第三列的信息给第二列,第四列的信息给第三列,依此类推,如图4.5。按照这个方法,继续进行下面的扫描。最终点阵屏在视觉上的显示效果是“我”字慢慢向左边移动,如图4.6。图4.5 左跑马原理 图4.6 左跑马后显示图像4.2 主程序设计显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据,并产生各种控制信号,使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理,把显示屏的软件系统分成两大层:第一层是底层的显示驱动程序,第二层是上层的系统应用程序18。显示驱动程序负责向屏体送显示数据,并负责产生行扫描信号和其它控制信号,配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置(初始化)、显示效果处理等工作,由主程序来实现。从有利于实现较复杂的算法(显示效果处理)和有利于程序结构化考虑,显示屏程序采用C语言编写。4.2.1 中断原理在中断传送方式下,外设应有请求CPU服务的权利,当外部设备准备好向CPU传送数据,或者外设已准备就绪接收CPU的数据,或者有某些紧急情况要求处理,或者是定时时间到等等。这时,外设向CPU发出中断请求,CPU接收到请求并在一定条件下,暂时停止执行原来的程序而转去中断处理,处理好中断服务再返回来执行原来程序,这就是一个中断概念。 中断与调用子程序大不相同。 1、中断过程实际上是CPU从执行当前主程序转到执行为外设服务的子程序,因此从这个角度来看,中断过程是一个调用子程序的过程。2、中断过程与子程序调用还是有很大差别的,首先调用子程序的过程是一个无条件过程,但中断过程的中断服务程序的调用一般是有条件的。其次,子程序调用在整个程序执行中的位置是固定的。但对于硬件中断过程,只要条件满足,在整个程序执行的任意一时间点都有可能发生从主程序向中断服务子程序的转移事件,也就是说硬件中断产生的调用过程是随机的,不可预测的19。 图4.7为中断原理,图4.8为调用子程序原理。 主程序检测状态信号中断处理 图4.7 中断原理 图4.8 调用子程序原理4.2.2 系统驱动显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值以保证显示屏刷新率的稳定,1/16扫描的显示屏的刷新率(帧频)的计算公式20如下:其中fosc为晶振频率,t0为定时器T0初值(工作在16位定时器模式)。然后显示驱动程序查询当前点亮的行号,从显示缓存区内读取下一行的显示数据,并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象,驱动程序先要关闭显示屏,即消隐,等显示数据打入输出锁存器并锁存,然后再输出新的行号,重新打开显示。图4.9为显示驱动程序(显示屏扫描函数)流程图。左跑马”显示效果右跑马”显示效果卷帘入”显示效果 开始静止”显示效果系统初始化卷帘出”显示效果上滚屏”显示效果下滚屏”显示效果进入中断定时器赋初值读取行号并增1消隐送新行显示数据切换显示数据送新行号,打开显示退出中断 图4.9 显示驱动程序流程图 图4.10 系统主程序流程图 4.2.3系统主程序系统主程序开始以后首先是对系统环境初始化,包括设置串口、定时器、中断和端口。然后以“卷帘出”效果显示一个图形,停留约2秒,接着向上滚动显示“宁波大红鹰学院”七个汉字及一个图形,停留约2秒,再向左跑马显示“宁波大红鹰学院”这七个汉字及一个图形,然后以“卷帘入”效果隐去图形。由于单片机没有停机指令,所以我们可以设置系统程序不断地循环执行上述显示效果。上图4.10是系统主程序的流程图。静止显示时每个字显示2.5秒,黑屏0.5秒;跑马与滚动显示时,每个汉字的走动时间为2秒;卷帘显示时,卷帘入时间为0.5秒,停留2秒,卷帘出为0.5秒。用按键切换显示效果,在接通电源或系统复位后,自动选择左跑马的显示效果。总 结本设计的是一个16X16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、通过查阅大量的相关资料,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。并且通过对单片机资料的查阅和应用,更进一步增加了对单片机知识的理解和运用能力。并证实了自己的思路:“查资料思考总结运用找出差错,再查资料和向别人询问再次运用”的正确性。二、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。三、本文列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。四、通过这次毕业设计,重新复习并进一步增强了动手的能力,学以致用,把只是运用到实际生活中才是根本目的。五、存在问题:没有考虑仿真软件是一个理想的仿真环境,而实际连接的电路板会由于譬如连接不当,相邻器件间的干扰等等的问题导致在仿真软件中能良好运行的程序,出现显示问题,经过排查和合理的器件摆放焊接,问题解决。总体来说这次的毕业设计很成功,达到了预想的目的:学到了知识,提高了能力,完成了任务。有点缺憾是时间有限,不能进一步深入和扩散学习和研究。希望有时间可以对程序和电路图作更进一步的改进,譬如实现点阵的上下移动,对角线移动,三色显示等。致 谢 本论文是在导师XX老师的悉心指导下完成的。感谢X老师对我的辛勤培育。从论文的立题到实验的设计以及论文的撰写整个过程无不浸透着老师的心血。X广博的学识,严肃的科学态度,严谨的治学精神,灵活的思维方式,耐心细致的言传身教深深感染激励着我,将使我终身受益。导师不但在学习上给予我耐心细致的指导,在生活中也给了我莫大的关怀,这份师恩我将终身难忘。 此外,我的论文也受到了师姐和师兄的很多帮助,在此对他们表示深深的感谢。 感谢学院所有同届的同学对我生活和学习的关心和帮助,特别是X班的同学在写论文在word方面给与我的帮助.我为自己能够在这样一个温暖和谐的班级体中学习工作,深感温暖、愉快和幸运。 参考文献1 郭建江.单片机技术与应用.东南大学出版社.2 诸昌钤 编著 :LED显示屏系统原理及工程技术成都:电子科技大学出 版社3 张志良 主编 :单片机原理及控制技术北京:机械工业出版社,2005 4 李光飞 编著 :单片机课程设计实例指导.北京:北京航空航天出版社, 5 吴金戍,沈庆阳,郭庭吉编著8051单片机实践与应用北京:清华大学出版社6 吉 雷 主编 :Protel99从入门到精通 西安:西安电子科技大学出版社,20047 侯丽玲:基于AT89S52单片机的LEDD点阵显示屏控制系统的设计J,漳州职业技术学院学 报,2008年第3 期 8 Paul F. Lister:Single-chip microcomputers .Austin, Tex. : Motorola Semiconductor Products, c1984附录附录一:电路图附录二:系统程序清单#include #define BLKN 2 /列锁存器数sbit G = 0x97; /P1.7为显示允许控制信号端口sbit RCLK = 0x96; /P1.6为输出锁存器时钟信号端sbit SCLR = 0x95; /P1.5为移位寄存器清端void delay(unsigned int); /延时函数unsigned char data dispram32; /显示缓存void main(void) unsigned char code Bmp32= DB 00H 00H 09H 00H 31H 00H 21H 00H 21H 00H 21H 02H A1H 01H 61H FEH;DB 21H 00H 21H 00H 21H 00H 21H 00H 29H 00H 71H 00H 20H 00H 00H 00H;宁,0 /*宁*/, DB 08H 20H 06H 20H 80H FFH 67H 02H 00H 0CH 1FH F1H 11H 01H 11H 82H;DB 11H 64H FFH 18H 11H 18H 11H 64H 11H 86H 18H 03H 10H 02H 00H 00H;波,0 /*波*/, DB 04H 00H 04H 01H 04H 02H 04H 04H 04H 08H 04H 30
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