基于單片機(jī)的Led點(diǎn)陣廣告牌設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱： led點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 成 績(jī)： 信 電 工 程 學(xué) 院 摘要led的特色之處一是節(jié)能（直接功耗，間接耗能），二是基本無電離輻射，三提高空間利用率。而這些特色又恰好解決了上述的三種問題。led點(diǎn)陣顯示屏之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與led顯示屏本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。組合型led點(diǎn)陣顯示器以發(fā)光二極體為圖素,它用高亮度led晶粒進(jìn)行陣列組合后,再透過環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。具有高亮度、功耗低、引腳少、視角大、壽命長(zhǎng)、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點(diǎn)。led點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各模組的顯示方式有

2、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡(jiǎn)單、控制方便,但硬體接線復(fù)雜,在實(shí)際應(yīng)用中一般採(cǎi)用動(dòng)態(tài)顯示方式,動(dòng)態(tài)顯示採(cǎi)用掃描的方式工作,由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動(dòng),從上到下逐次不斷地對(duì)顯示幕的各行進(jìn)行選通,同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字資訊的脈沖信號(hào),反復(fù)迴圈以上操作,就可顯示各種圖形或文字資訊。led點(diǎn)陣顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。關(guān)鍵詞 單片機(jī) led 點(diǎn)陣目 錄1緒論.11.1 led點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)背景及意義.11.2顯示原理及控制方式分析.31.2.1 led點(diǎn)陣模塊結(jié)構(gòu).3 1.2.2 led 動(dòng)態(tài)顯示原理

3、.41.2.3 led常見的控制方式.41.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)及采取的方案.51.3.1 本設(shè)計(jì)的目標(biāo).51.3.2 本設(shè)計(jì)采取的方案.52系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).52.1 at89c51芯片的介紹.62.2 74ls154芯片的介紹.62.3 點(diǎn)陣式漢字led顯示屏設(shè)計(jì).72.3.1 16*16點(diǎn)陣led原理及應(yīng)用.72.3.2 led點(diǎn)陣的顯示文字圖形原理.83.字模生成.103.1 字模簡(jiǎn)介.103.2 led顯示屏領(lǐng)域字模實(shí)現(xiàn)技術(shù).103.3 字模存儲(chǔ)技術(shù)簡(jiǎn)介.114 系統(tǒng)軟件設(shè).114.1 程序設(shè)計(jì).115 調(diào)試與仿真.125.1 仿真效果.125.2 調(diào)試中出現(xiàn)的問題.12結(jié)論.12參考文獻(xiàn).14

4、附錄.14附錄1 16*16的點(diǎn)陣圖文顯示屏的硬件原理圖.14附錄2 完整程序.141 緒論1.1 led點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)背景及意義led電子顯示屏（light emitting diode panel）是由幾百-幾十萬個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點(diǎn)，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的led像素點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍(lán)色和純綠色led的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 led顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 led顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由led矩陣塊組成。圖

5、文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。led顯示屏因?yàn)槠湎袼貑卧侵鲃?dòng)發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 led顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。led點(diǎn)陣設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于led點(diǎn)陣顯示屏，它是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊組成的平面式顯示屏幕。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能、組態(tài)靈活、色彩豐富、顯示方

6、式變化多樣以及無電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了極為廣泛的應(yīng)用。led的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。1.2顯示原理及控制方式分析1.2.1 led點(diǎn)陣模塊結(jié)構(gòu)八十年代以來出現(xiàn)了組合型led點(diǎn)陣顯示器模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。這種一體化封裝的點(diǎn)陣led模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長(zhǎng)、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點(diǎn)。led點(diǎn)陣規(guī)模常見的有44、48、57、58、88、1616等等。根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。像素顏色不同，所顯示的文字、

7、圖象等內(nèi)容的顏色也不同。單色點(diǎn)陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點(diǎn)陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點(diǎn)亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點(diǎn)亮?xí)r間，則可實(shí)現(xiàn)256或更高級(jí)灰度顯示，即可實(shí)現(xiàn)真彩色顯示。led點(diǎn)陣顯示器單塊使用時(shí)，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號(hào)如5x7點(diǎn)陣顯示器用于顯示西文字母58點(diǎn)陣顯示器用于顯示中西文，8x8點(diǎn)陣可以用于顯示簡(jiǎn)單的中文文字，也可用于簡(jiǎn)單圖形顯示。用多塊點(diǎn)陣顯示器組合則可構(gòu)成大屏幕顯示器，但這類實(shí)用裝置常通過pc機(jī)或單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)。1.2.2 led 動(dòng)態(tài)顯示原理led點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各

8、模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡(jiǎn)單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號(hào)，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。點(diǎn)陣式led漢字廣告屏絕大部分是采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個(gè)完整的，相對(duì)靜止的畫面。在電子領(lǐng)域中，因?yàn)檫@種動(dòng)態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號(hào)線數(shù)量，因此在led顯示技術(shù)

9、中被廣泛使用。以88點(diǎn)陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖2.1中，紅色水平線y0、y1y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個(gè)led的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍(lán)色豎直線x0、x1x7叫做列線，接內(nèi)部每列8個(gè)led的陰極，相鄰兩列線間絕緣。在這種形式的led點(diǎn)陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點(diǎn)處的led就會(huì)有電流流過而發(fā)光。比如，y7為1，x0為0,則右下角的led點(diǎn)亮。再如y0為1，x0到x7均為0，則最上面一行8個(gè)led全點(diǎn)亮。1.2.3 led常見的控制方式目前常見的是并行傳

10、輸方式（見附錄1.1），通過8位鎖存器將8位總線上的列數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存顯示，各8位鎖存器的片選信號(hào)由譯碼器提供。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，對(duì)微控制器（mcu）的通信速度要求較低。但是這種方案最大的缺點(diǎn)是不便于隨意擴(kuò)展顯示單元的數(shù)目。每增加一個(gè)1616點(diǎn)陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在pcb布線的時(shí)候要留有充足的地址線冗余量。再一個(gè)缺點(diǎn)是，每個(gè)單元的pcb隨著安放位置的不同，布線結(jié)構(gòu)也不相同，不利于廠家批量生產(chǎn)。并行傳輸需要的芯片較多，因此市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)用fpga,cpld等高密度可編程邏輯器件（pld）來取代傳統(tǒng)鎖存器ic的方案。成本有所下降，但可擴(kuò)展性仍舊

11、較差。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數(shù)目確定的條屏。一以傳統(tǒng)8051單片機(jī)為控制器的led顯示屏。因受到單片機(jī)運(yùn)算速度及通信速率的限制，led動(dòng)態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。對(duì)顯示效果和移動(dòng)算法的處理也比較吃力，在實(shí)際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。除此之外，傳統(tǒng)8051單片機(jī)的內(nèi)部資源貧乏，僅128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，幾k字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，無e2prom，spi。這就需要對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展外設(shè)，無疑增加了硬件成本。因此，8051控制的條屏只能用于顯示內(nèi)容及其簡(jiǎn)單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場(chǎng)合。二以pic單片機(jī)為控制器的led顯示屏。因pic單片機(jī)是risc架構(gòu)的工業(yè)專用單片機(jī)，處理指令的速度有所增加

12、，抗干擾能力優(yōu)秀，型號(hào)種類繁多。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時(shí)pic單片機(jī)內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設(shè)計(jì)難度，同時(shí)降低了硬件成本。因此，以pic單片機(jī)為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場(chǎng)的主流。三以fpga（復(fù)雜可編程邏輯門陣列）為控制器的led顯示屏。fpga以高速、并行著稱。是近年來新興的可編程邏輯器件。用他作為led顯示屏的控制器，能夠高速的處理色階pwm信號(hào)、高速的完成動(dòng)態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動(dòng)算法。因此被運(yùn)用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。但是其成本較高，開發(fā)難度較大。1.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)及采取的方案1.3.1 本設(shè)計(jì)的目標(biāo)本設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是單片機(jī)原理與應(yīng)用，模電和

13、數(shù)電。比如at89c51芯片的一些工作原理是在mcs51的基礎(chǔ)上通過改進(jìn)完成的。74ls154的工作原理數(shù)電里也學(xué)習(xí)過。本設(shè)計(jì)完成了16*16led點(diǎn)陣動(dòng)態(tài)顯示兩個(gè)以上漢字，并可以利用按鍵控制其左右移動(dòng)。通過本設(shè)計(jì)不僅可以復(fù)習(xí)之前學(xué)過的知識(shí)，而且可以通過查閱課外資料學(xué)到書本上沒有的知識(shí)，還鍛煉了我們的動(dòng)手能力。通過這次課程設(shè)計(jì)把我們?cè)趯W(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來，把理論跟實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)了我們的專研精神。 1.3.2 本設(shè)計(jì)采取的方案（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求確定系統(tǒng)應(yīng)該具有的功能（2）按照系統(tǒng)功能將系統(tǒng)分模塊組合起來（3）根據(jù)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)編寫實(shí)驗(yàn)程序，并通過keil軟件進(jìn)行編

14、譯并找出程序中的錯(cuò)誤，改正這些錯(cuò)誤（4）確定所需的元器件，然后利用proteus軟件畫出系統(tǒng)電路圖并進(jìn)行仿真（5）仿真成功后根據(jù)仿真圖制作實(shí)際硬件圖（6）最終能在led電路板上顯示實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所要求的漢字顯示形式。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用以at89c51單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由at89c52芯片、時(shí)鐘電路、列掃描驅(qū)動(dòng)電路(74ls154)、16*16 led點(diǎn)陣5部分組成。2.1 at89c52芯片的介紹因?yàn)樵诔绦蛑?，所使用的?nèi)部存儲(chǔ)器的空間較大，對(duì)于51系列單片機(jī)，高128b被特殊功能寄存器占用，對(duì)于52系列單片機(jī)，高128b與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的，故使

15、用了at891c52芯片。 at89c52是一種帶8kb閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(falsh programmable and erasable read onlymemory，fperom)的低電壓、高性能cmos型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel公司高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，能夠進(jìn)行1 000次寫擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年。它是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計(jì)與制作過程中經(jīng)常用到at89c52芯片。 at89

16、c52是一個(gè)低功耗高性能的單片機(jī)，共有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器和1個(gè)全雙工串行通信口，at89c52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。2.2 74ls154芯片的介紹（1）54/74154 為 4 線16 線譯碼器，當(dāng)選通端（g1、g2）均為低電平時(shí)，可將地址端（abcd）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。 如果將g1和g2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由abcd對(duì)輸出尋址，74ls154還可作1線-1

17、6線數(shù)據(jù)分配器，見圖2-1。圖2-1 74ls154芯片（2） 引腳功能介紹a、b、c、d 譯碼地址輸入端(低電平有效)g1、g2 選通端(低電平有效) 015 輸出端(低電平有效)（3）74ls154真值表，見表2-1表2-1 74ls154真值表inputs輸入outputs輸出g1g2dcba0123456789101112131415lllllllhhhhhhhhhhhhhhhlllllhhlhhhhhhhhhhhhhhllllhlhhlhhhhhhhhhhhhhllllhhhhhlhhhhhhhhhhhhlllhllhhhhlhhhhhhhhhhhlllhlhhhhhhlhhhhhh

18、hhhhlllhhlhhhhhhlhhhhhhhhhlllhhhhhhhhhhlhhhhhhhhllhlllhhhhhhhhlhhhhhhhllhllhhhhhhhhhhlhhhhhhllhlhlhhhhhhhhhhlhhhhhllhlhhhhhhhhhhhhhlhhhhllhhllhhhhhhhhhhhhlhhhllhhlhhhhhhhhhhhhhhlhhllhhhlhhhhhhhhhhhhhhlhllhhhhhhhhhhhhhhhhhhhllhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhhhlxxxxhhhhhhhhhhhhhhhhhhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhh表中l(wèi)表示低電平；表

19、中h表示高電平。(4) 與單片機(jī)引腳的連接地址輸入端a、b、c、d分別接單片機(jī)的p0.0、p0.1、p0.2、p0.3口來控制選擇第幾列顯示。選通端g1接p1.4口，g2接地。（5） 與點(diǎn)陣引腳的連接 74ls154芯片的1-8腳對(duì)應(yīng)接上面兩個(gè)點(diǎn)陣引腳的列線，9-17腳（12腳接地）對(duì)應(yīng)接下面兩個(gè)點(diǎn)陣引腳的列線。點(diǎn)陣引腳圖見下圖2-1。2.3 點(diǎn)陣式漢字led顯示屏設(shè)計(jì)2.3.1 16*16點(diǎn)陣led原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)led點(diǎn)陣顯示屏?xí)r必須掌握點(diǎn)陣工作原理才能進(jìn)行更深層設(shè)計(jì)。16*16led點(diǎn)陣實(shí)質(zhì)上就是4塊8*8點(diǎn)陣led級(jí)聯(lián)而成的，因此特給出 8*8 點(diǎn)陣led的工作原理。圖2-1為8*8點(diǎn)陣

20、led的等效電路圖，只要其對(duì)應(yīng)的x、y軸順向偏壓，即可使led發(fā)亮。例如如果想使左上角led點(diǎn)亮，則y0=1，x0=0即可。應(yīng)用時(shí)限流電阻可以放在x軸或y軸。而16*16就是在8*8原理的基礎(chǔ)上將四塊8*8級(jí)聯(lián)而成，見圖2-2。 圖2-1 8*8點(diǎn)陣led等效電路圖圖2-2 四塊8x8點(diǎn)陣led級(jí)聯(lián)成16x16點(diǎn)陣2.3.2 led點(diǎn)陣的顯示文字圖形原理led驅(qū)動(dòng)顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方法，動(dòng)態(tài)掃描方式是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。以1616點(diǎn)陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陰極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陽極連在一起（共陰的接法），先送出對(duì)應(yīng)第1列發(fā)光管

21、亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1列使其燃亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第2列的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2列使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類推，第16列之后，又重新燃亮第1列，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上的漢字的每一筆都是同時(shí)出現(xiàn)的。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的led，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。顯示數(shù)據(jù)可通過單片機(jī)的p0，p2口傳輸?shù)近c(diǎn)陣行引腳。led點(diǎn)陣顯示模塊進(jìn)行的方法有兩種：（1）水平方向（x方向）掃描，即逐列掃描的方式（簡(jiǎn)稱列掃描方式）：此時(shí)用一個(gè)p口輸出列碼決定哪一列能亮（相當(dāng)于位碼），用另一個(gè)p口輸出行碼（列數(shù)據(jù)），決

22、定該列上哪個(gè)led亮（相當(dāng)于段碼）。能亮的列從左到右掃描完16列（相當(dāng)于位碼循環(huán)移動(dòng)16次）即顯示出一個(gè)完整的圖像。（2）豎直方向（y方向）掃描，即逐行掃描方式（簡(jiǎn)稱行掃描方式）：此時(shí)用一個(gè)p口輸出決定哪一行能亮（相當(dāng)于位碼），另一個(gè)p口輸出列碼（行數(shù)據(jù)，行數(shù)據(jù)為將列數(shù)據(jù)的點(diǎn)陣旋轉(zhuǎn)90度的數(shù)據(jù)）決定該行上哪些led燈亮（相當(dāng)于段碼）。能亮的行從上向下掃描完16行（相當(dāng)于位碼循環(huán)移位16次）即顯示一幀完整的圖像。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的是第一種的掃描方法，即水平方向（x方向）掃描。每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣形成顯示，即每個(gè)字均由256個(gè)點(diǎn)陣來表示，我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素。一般我們使用的16*16

23、的點(diǎn)陣宋體字庫是每一個(gè)漢字在縱橫各16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。漢字庫從該位置起的32字節(jié)信息記錄了該字的字模信息。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。我們以水平方向（x方向）掃描顯示漢字的“楊”為例來說明其掃描原理，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示，如下圖，如果用8位的at89s51的單片機(jī)來控制，由于單片機(jī)的總線為8位，一個(gè)字需要拆分成兩個(gè)部分。一般我們把它分解成上部分和下部分，上部分由8*16的點(diǎn)陣組成，下部分也由8*16的點(diǎn)陣組成。在本例中單片機(jī)首先顯示的是左上角的第一列的部分，即第0列的p0.0p0.7口。方向?yàn)閜0.7到p0.0，顯示漢字“楊”的時(shí)

24、候，p0.0到p0.2都是滅的，p0.3亮，因?yàn)樾薪雨帢O，即二進(jìn)制11110111，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為f7h，如圖所示。上半部分第一列完成之后，繼續(xù)掃描下半部分的第一列，即從p2.7向p2.0方向掃描，從上圖可以看到，這一列p2.2亮，其余全部滅，所以代碼為11111011，16進(jìn)制為fbh，然后單片機(jī)轉(zhuǎn)向上半部的第二列，除了p0.3亮，其他的都不亮，即為11110111，16進(jìn)制為f7h，這一列掃描完成之后繼續(xù)進(jìn)行下半部分的掃描，除了p2.0和p2.1亮，其他的為不亮，為二進(jìn)制11111100，即16進(jìn)制fch。按照這個(gè)方法，繼續(xù)進(jìn)行下面的掃描，一共掃描32個(gè)8位，可以得出漢字“楊”的掃描代碼

25、為 ：f7h，fbh ，f7h ，fch ，37h ，ffh，00h，00h，b7h，ffh，77h，feh，f5h，f7h，bdh，dbh，9dh ，ech，2dh，f7h，b5h， f9h，39h，beh，bdh，7fh，3fh，80h，ffh，ffh，ffh，ffh。3 字模生成3.1 字模簡(jiǎn)介 文字的字模是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有著根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來記載英文或漢字的形狀1。在電腦硬件中，根本沒有漢字這個(gè)概念，也沒有英文的概念，其認(rèn)識(shí)的概念只有內(nèi)碼(將ascii表的高128個(gè)很少用到的數(shù)值以兩個(gè)為一組來表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。而剩下的低128位則留給英文字符使

26、用，即英文的內(nèi)碼)。如果你用啟動(dòng)盤啟動(dòng)系統(tǒng)后用dir命令可能得到一串串莫名其妙的字符，但那確確實(shí)實(shí)是漢字，如果你啟動(dòng)ucdos或其他的漢字系統(tǒng)后，就會(huì)看到那是一個(gè)個(gè)熟悉的漢字。在硬件系統(tǒng)內(nèi)，英文的字模信息一般固化在rom里，即使在沒有進(jìn)入系統(tǒng)的cmos里，也可以讓你看到英文字符。而在dos下，中文的字模信息一般記錄在漢字庫文件里(將制作好的字模放到一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫中，這就是點(diǎn)陣字庫文件)。字模生成3.2 led顯示屏領(lǐng)域字模實(shí)現(xiàn)技術(shù)在通過軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)中，目前有許多字模生成軟件，軟件打開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序中即可。在通

27、過硬件實(shí)現(xiàn)字模提取的技術(shù)中，有在單片機(jī)系統(tǒng)中增加硬漢字庫的方法，主控器發(fā)送的漢字是其機(jī)內(nèi)碼，用兩個(gè)字節(jié)來表示一個(gè)漢字。根據(jù)機(jī)內(nèi)碼，顯示單元控制模塊從漢字庫中查取顯示字模，實(shí)現(xiàn)漢字顯示。由于帶有硬漢字庫，進(jìn)行動(dòng)態(tài)文字顯示時(shí)，通用智能顯示單元僅接受漢字的機(jī)內(nèi)碼即可，這樣數(shù)據(jù)通訊量大大減少。因此，“動(dòng)態(tài)文字顯示速度快”。3.3 字模存儲(chǔ)技術(shù)目前使用最廣泛的技術(shù)是，通過上位機(jī)軟件將待顯示的字符串轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)，通過燒寫的方式將這些字模數(shù)據(jù)按一定的順序編址后存儲(chǔ)在e2prom中。在條屏顯示的過程中按規(guī)定的方式取出e2prom中的字模數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于一個(gè)1616點(diǎn)陣的漢字字模數(shù)據(jù)，需要連續(xù)32

28、字節(jié)的e2prom空間來存儲(chǔ)。照此計(jì)算，若有256個(gè)需要顯示的字符，則至少需要32b256=8192字節(jié)（8kb）的e2prom存儲(chǔ)空間。通常的單片機(jī)內(nèi)部沒有集成這么大容量的e2prom。因此這種方案，需要在單片機(jī)外部擴(kuò)展大容量的e2prom，增加硬件成本。上位機(jī)程序設(shè)計(jì)由于涉及到漢字取模，取模算法的難度較大。在多字下載的時(shí)候傳輸時(shí)間也較長(zhǎng)。諸多弊端使本設(shè)計(jì)放棄了傳統(tǒng)方案。而本設(shè)計(jì)創(chuàng)新使用了專用的點(diǎn)陣字庫芯片，成本僅為8元，內(nèi)含各種點(diǎn)陣規(guī)格的gb2312、ascii等標(biāo)準(zhǔn)字庫。專用字庫芯片采用微型so-8封裝，使用高速同步串行spi接口進(jìn)行讀寫操作，節(jié)省了控制器的i/o。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)內(nèi)部

29、的小容量e2prom，用于存儲(chǔ)待顯示漢字的gb2312標(biāo)準(zhǔn)機(jī)內(nèi)碼，每個(gè)全角字符的內(nèi)碼占2字節(jié)，則在同樣需要顯示256個(gè)漢字的情況下，這種方案僅占用512字節(jié)的e2prom空間。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)。首先分析程序所要實(shí)現(xiàn)的功能，程序要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示并能左右移動(dòng)的功能。程序分為主程序和中斷程序。4.1.1 程序設(shè)計(jì)總體思路用簡(jiǎn)短的匯編程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)led點(diǎn)陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從左到右的滾動(dòng)顯示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、延時(shí)程序、顯示子程序和串行口中斷程序。用at89c51、74ls373、74ls138、74hc15

30、4芯片和4個(gè)1616led點(diǎn)陣顯示器構(gòu)成一個(gè)完整的16位點(diǎn)陣led顯示系統(tǒng)。5.1.2 程序流程圖程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖5.1所示。圖5-15 調(diào)試與仿真proteus仿真時(shí)，單片機(jī)需要加載程序，加載程序?yàn)?hex文件。本設(shè)計(jì)利用keil軟件，在新建項(xiàng)目時(shí)選擇at89c52單片機(jī)作為cpu，將相應(yīng)程序?qū)?，在“options for target”對(duì)話窗口中，選中“output”選項(xiàng)中的“create hex file ”,編譯鏈接后就可以生成.hex文件。在proteus isis中，選中at89c52并單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)at89c52進(jìn)行設(shè)置

31、，設(shè)置單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12mhz，按照正確的文件路徑加載.hex文件。對(duì)單片機(jī)設(shè)置完畢后就可以開始仿真了。仿真過程中如有硬件問題可在proteus isis中直接修改，如有軟件問題可在keil中直接修改，通過keil與proteus的聯(lián)合調(diào)試就可以得到預(yù)期的結(jié)果。proteus軟件目前版本中沒有16*16點(diǎn)陣模塊，本設(shè)計(jì)中采用proteus軟件中現(xiàn)有的4個(gè)8*8點(diǎn)陣模塊組合成一個(gè)16*16點(diǎn)陣模塊，利用proteus軟件設(shè)計(jì)點(diǎn)陣式led滾動(dòng)漢字顯示屏硬件電路原理圖如附錄圖。5.1 仿真效果5.2 調(diào)試中出現(xiàn)的問題延時(shí)問題：在顯示子程序中需要調(diào)用延時(shí)子程序，如果延時(shí)過短，雖然能提高顯示屏的亮度，

32、但是將無法達(dá)到預(yù)定的效果，每行還沒有顯示完全就進(jìn)入了下一行的掃描，甚至鎖存器還沒有輸出到顯示屏，便進(jìn)入到下一個(gè)掃描周期，如果時(shí)間過長(zhǎng)，不但顯示屏的亮度會(huì)降低，而且掃描的過程變?yōu)殚g斷的，人眼看到的不是完整的漢字，這兩種情況都是不成功的，要想達(dá)到最佳的顯示效果，就得根據(jù)鎖存器的鎖存時(shí)間，得出掃描一行的最短時(shí)間，再結(jié)合實(shí)踐，便能得出延時(shí)的最佳時(shí)間，這樣顯示屏才能顯示穩(wěn)定的漢字。結(jié)論在本設(shè)計(jì)中我用簡(jiǎn)短的匯編程序在led顯示屏實(shí)現(xiàn)了漢字的左移右移滾動(dòng)顯示。在設(shè)計(jì)中采用的芯片有at89c51、74ls373、74ls138、74hc154和4個(gè)88led點(diǎn)陣顯示器。其特點(diǎn)：1.內(nèi)容能從右向左，從左向右浮動(dòng)

33、顯示，有不同的動(dòng)態(tài)效果。2.硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。3.led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，工作效率高，價(jià)格低廉等。通過本次(1616位點(diǎn)陣led)的設(shè)計(jì)，理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富。為后繼的學(xué)習(xí)和工作奠定的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 高玉芹.單片機(jī)原理與應(yīng)用及c51編程技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.6 2 嚴(yán)天峰.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試m.北京:北京航空航天大學(xué)出版

34、社,2005 3李光飛等.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005 4 蘇平.單片機(jī)原理與接口技術(shù)m.北京:電子工業(yè)出版社,2003.85 趙長(zhǎng)德,雷田玉.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.10附錄附錄1整體電路原理圖附錄2完整程序org 0000hajmp readyorg 000bhajmp int_0;只需更改點(diǎn)陣數(shù)據(jù)和要顯示的總字?jǐn)?shù)ready:mov p0,#0ffh mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p3,#0ffh mov sp,#70h mov 36h,#2d ;控制移動(dòng)的速度 mov 37h,#00h

35、mov 3ah,#9d ;設(shè)置要顯示的總字?jǐn)?shù) lcall data_chushi setb ea ;中斷初始化 setb et0 mov tmod,#01h mov th0,#0a6h mov tl0,#00h setb tr0;主程序main:acall disp_ready ;調(diào)用顯示子程序 acall key ;調(diào)用按鍵子程序 ajmp main ;循環(huán)調(diào)用子程序data_chushi:mov 35h,#00h mov 38h,#00h mov 39h,#01h ;初始化時(shí)已顯示第一個(gè)字 mov 3bh,#0a0h ;暫存r0指向地址 mov dptr,#data1 mov r0,#0a

36、0h;點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存放地址 mov 30h,#32d;數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) send_data0:mov a,#00h;將表中第一個(gè)數(shù)據(jù)地址存入r0 movc a,a+dptr mov r0,a inc r0 inc dptr djnz 30h,send_data0 ;共32字節(jié) mov r0,#0c0h;點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存放地址 mov 30h,#32d;數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)send_data1:mov a,#00h;將左移時(shí)所需存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)地址存入r0 movc a,a+dptr mov r0,a inc r0 inc dptr djnz 30h,send_data1 mov dptr,#data1+32 mov r0,#

37、80h;點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存放地址 mov 30h,#32d;數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)send_data2:mov a,#00h;將右移時(shí)所需存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)地址存入r0 movc a,a+dptr mov r0,a inc r0 inc dptr djnz 30h,send_data2 ret key:mov p3,#0ffh mov a,p3 anl a,#00000001b ;由一個(gè)按鍵控制（對(duì)應(yīng)單片機(jī)p3.0口） cjne a,#00000001b,key_panduan retkey_panduan:mov 34h,a ;判斷是否確實(shí)有鍵按下 acall key_delay mov a,p3 anl a,#000

38、00001b cjne a,34h,key_exit acall key_chulikey_exit: retkey_chuli:jb acc.0,key_chuli_exit ;有鍵按下后做相應(yīng)處理 mov a,37h ;移動(dòng)方式的切換 add a,#40h ;a加除00h以外的任何值都可 mov 37h,a lcall data_chushi retkey_chuli_exit:retkey_delay: ;按鍵延時(shí)dly_lp1: mov r1,#20 mov r6,#50dly_lp2: nop nop nop djnz r6,dly_lp2 djnz r7,dly_lp1end_dl

39、yms:ret ;顯示程序disp_ready:mov r0,3bh mov 30h,#16d mov 31h,#00h disp:mov a,r0 ;行列掃描顯示 mov p0,a inc r0 mov a,r0 mov p2,a mov p1,31h acall disp_delay mov p0,#00h mov p1,#0ffh mov p2,#00h inc 31h inc r0 djnz 30h,dispdisp_exit: ret;顯示延時(shí) disp_delay:mov 32h,#2d1:mov 33h,#150 djnz 33h,$ djnz 32h,d1 ret;中斷處理程序

40、int_0:push acc mov th0,#0a6h ;重裝初值 mov tl0,#00h inc 35h mov a,35h cjne a,36h,int0_exit mov 35h,#00h acall which_wayint0_exit:pop acc retiwhich_way:mov a,37h ;選擇左移還是右移 cjne a,#00h,way2 acall zuoyi retway2: acall youyi retzuoyi: mov 50h,#0a1h ;初始化時(shí)已顯示第一個(gè)字 mov 51h,#0c1h mov 3ch,#16d inc 38h mov a,38h cjne a,#16d,zuoyi_then1 mov 38h,#00h inc 39h mov a,39h cjne a,3ah,zuoyi_then mov 39h,#00h mov dptr,#data1zuoyi_then: mov 3ch,#32d mov r1,#0c0hzuoyi_send_data: mov a,#00h ;左移將字送入r1 movc a,