簡易電子廣告屏的設(shè)計

1、德州學(xué)院 物理與電子信息學(xué)院 2014屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計簡易電子廣告屏的設(shè)計摘 要 本設(shè)計是基于單片機(at89c51)為核心部件的1616 led電子廣告屏設(shè)計。該電子屏可以顯示文字，采用4塊88點陣led顯示模塊來組成1616點陣顯示模式。主要介紹了led點陣顯示的硬件設(shè)計電路思路、硬件電路各個部分的功能及原理、相應(yīng)的程序設(shè)計等方面的內(nèi)容，以74hc595作為列驅(qū)動器，以三極管作為行驅(qū)動器，led數(shù)碼管作為字模顯示用，具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及易實現(xiàn)等優(yōu)點。關(guān)鍵詞 單片機at89c51； led顯示屏； 點陣顯示1 緒論1.1 課題研究的背景l(fā)ed（light e

2、mitting diode），發(fā)光二極管，簡稱led,是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。led的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。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、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。由于其像素單元是主動發(fā)光的，具有容易控制、低壓直流驅(qū)動、組合后色彩表現(xiàn)豐富、視角廣、工作電壓低、功耗小、使用壽命長等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公

3、共場所。led顯示屏可分為單色顯示屏、彩色顯示屏和彩色灰度顯示屏。其中單色顯示屏采用標(biāo)準88單色發(fā)光二極管矩陣模塊標(biāo)準組件，一般為紅色，可實現(xiàn)各種文字、數(shù)據(jù)及兩維圖形。缺點是色彩單調(diào)。彩色顯示屏采用標(biāo)準88雙基發(fā)光二極管矩陣模塊，每一像素內(nèi)有紅、綠兩個發(fā)光二極管，可發(fā)出紅、綠、黃三種顏色。還可以和各種數(shù)據(jù)設(shè)備連接，實時顯示動態(tài)數(shù)據(jù)和廣告，具有較好的信息顯示效果，是目前使用較為廣泛的led顯示屏。彩色顯示屏采用標(biāo)準88雙基發(fā)光二極管矩陣模塊，彩色灰度顯示屏層次豐富，表現(xiàn)力極佳，可以顯示照片、三維圖形、動畫、圖像及視頻等內(nèi)容，表現(xiàn)效果細膩豐富、逼真感人1。隨著近些年來科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用不

4、斷深入，以單片機為核心部件的控制系統(tǒng)也是多種多樣。利用功能越來越豐富的單片機和操控越來越簡單的外部設(shè)備，可以實現(xiàn)點陣電子顯示屏更加豐富的功能。它具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。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、全面化方向發(fā)展。1.2 課題研究的意義隨著生活水平的提高，時代的不斷進步，led行業(yè)已成為一個快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，市場空間巨大，前景廣闊。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，led顯示作為信息傳播的一種重要手段，具有眾多優(yōu)勢，在市場中得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用領(lǐng)域有：信號指示應(yīng)用

5、，信號照明是led單色光應(yīng)用比較廣泛也是比較早的一個領(lǐng)域；顯示應(yīng)用，主要包括指示牌、廣告牌、大屏幕顯示；照明應(yīng)用，主要有便攜燈具，汽車用燈，特殊照明；背光照明，應(yīng)用于普通電子設(shè)備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸顯示器背光源以及投影儀用光源。顯然，led顯示已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信息化社會的重要標(biāo)志2。本次課題主要是設(shè)計1616的點陣led圖文顯示屏，要求在目測條件下led顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1 方案設(shè)計原理 led陣顯示器是由一串發(fā)光或不發(fā)光的點狀顯示器按矩陣的方式排列組成的，其發(fā)光體是led發(fā)

6、光二極管。只要讓某些led點亮，就可組成數(shù)字、字母、圖形、漢字等。led驅(qū)動顯示采用動態(tài)掃描方法，動態(tài)掃描方式是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動器。以1616點陣為例，把所有同一行發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列發(fā)光管的陰極連在一起（共陽的接法），先送出對應(yīng)第1行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；直到第16行之后，又重新燃亮第1行，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，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形3。采用掃描方式進行顯示

7、時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用串行方式。因為，并行方式從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。2.2 系統(tǒng)框圖本設(shè)計用單片機、點陣顯示屏等設(shè)計1616點陣led電子顯示屏。顯示電路采用動態(tài)掃描方式進行顯示，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。由行譯碼器74hc154給出的行選通信號，從第一行開始，按順序依次對各行進行掃描。另一方面根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)

8、的列驅(qū)動器是否將該列與電源的另一端接通。接通的列，就在該行該列點燃相應(yīng)的led，未接通的列所對應(yīng)的led熄滅。當(dāng)一行的掃描持續(xù)時間結(jié) 束后，下一行又以同樣的方法進行顯示。系統(tǒng)的整體方案設(shè)計圖如圖2-1所示。單片機74hc1541616點陣led74hc595時鐘電路復(fù)位電路 圖2-1 系統(tǒng)電路框圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件電路大致上由led顯示模塊、單片機系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動電路、行驅(qū)動電路四部分組成。3.1 單片機部分3.1.1 單片機at89c51的簡介at89c51是mcs-51系列單片機的典型產(chǎn)品，它是一種帶4kb閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能的cmos 8位微處理器。at89

9、c51單片機包含中央處理器（cpu）、程序存儲器(rom)、數(shù)據(jù)存儲器(ram)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線4。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。時鐘電路rom并行接口定時器ramcpu串行接口中斷系統(tǒng)p1 p2 p3 p4txd rxdinto int1t0 t1圖3-1 at89c51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖各部分說明如下：(1) 中央處理器中央處理器(cpu)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，cpu負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。由運算器和控制器構(gòu)成

10、，其中包括若干特殊功能寄存器（sfr）。(2) 數(shù)據(jù)存儲器(ram) 片內(nèi)為128b，片外最多可外擴為64kb。片內(nèi)128b的ram以高速ram的形式集成在單片機內(nèi)，加快單片機運行速度，降低功耗。(3) 程序存儲器(rom)它用來存儲程序。at89c51片內(nèi)集成有4kb的flash存儲器，如果片內(nèi)程序存儲器容量不夠，片外最多可外擴程序存儲器至64kb。(4) 定時/計數(shù)器at89c51有兩個16位定時器/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。定時器/計數(shù)器t0由特殊功能寄存器th0、tl0構(gòu)成，定時器/計數(shù)器t1由特殊功能寄存器th1、tl1構(gòu)成。兩個定時器/計數(shù)器都具有定時器和計

11、數(shù)器兩種工作模式，4種工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3）。特殊功能寄存器tmod用于選擇定時器/計數(shù)器t0、t1的工作模式和工作方式。特殊功能寄存器tcon用于控制t0、t1的啟動和停止計數(shù)，同時包含了t0、t1的狀態(tài)5。(5) 并行輸入輸出(i/o)口at89c51共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。(6) 中斷系統(tǒng)at89c51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。3.1.2 at89c51的主要特性與mcs-51兼容4kb可編程閃爍只讀存儲器壽命:1000次寫/擦

12、循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：024hz三級程序存儲器鎖定1288位定時/計數(shù)器32位可編程i/o線兩個16位定時/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路3.1.3 at89c51單片機系統(tǒng)及外圍電路 at89c51單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的。 at89c51有40條引腳,與其他51系列單片機引腳是兼容的。這40條引腳可分為i/o接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的斷電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram、定時器、計數(shù)器、串口

13、和中斷系統(tǒng)仍在工作。在斷電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。單片機的串口txd、rxd與列驅(qū)動器相連，用來顯示數(shù)據(jù)，p3口低4位與行驅(qū)動器相連，送出行選信號；p0口空著，在有必要的時候可以擴展系統(tǒng)的rom和ram。單片機、晶振電路、復(fù)位電路以及電源構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)，晶振電路與單片機相連構(gòu)成時鐘電路，它向單片機提供一個基準的震蕩定時信號，復(fù)位電路使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作，電源電路為后面的電路提供+5v的電壓。at89c51最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示6。 圖3-2 at89c51最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖各引腳功能如下：(1

14、) 電源 vcc 供電電壓 gnd 接地(2) 時鐘電路引腳xtal1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部ttl時鐘時，該引腳必須接地。 xtal2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部ttl時鐘時，該引腳為外部時鐘的輸入端。(3) 控制線1)ale/prog:地址鎖存允許/片內(nèi)eprom編程脈沖。 ale功能：用來鎖存p0口送出的低8位地址，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。 prog功能：片內(nèi)有eprom的芯片，在eprom編程期間，此引腳輸入編程脈沖。2) psen:外rom讀選通信號，低電平有效。3) rst/vp

15、d:復(fù)位/備用電源。 rst（reset）功能：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 vpd功能：在vcc掉電情況下，接備用電源。4） ea/vpp:內(nèi)外rom選擇/片內(nèi)eprom編程電源。 ea功能：當(dāng)ea保持低電平時，則在此期間訪問外部程序存儲器（0000hffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，ea將內(nèi)部鎖定為reset;當(dāng)ea端保持高電平時，則在此訪問外部存儲器。 vpp功能：片內(nèi)有eprom的芯片，在eprom編程期間，施加12v編程電源vpp7。（4） i/o線at89c51共有4個8位并行i/o端口：p0、p1、p2、p3口，共

16、32個引腳。p0口（p0.0p0.7）：漏極開路的8位準雙向口，每腳可吸收8個ttl門電流。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第8位。在flash存儲器編程時，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)flash存儲器進行檢驗時，p0口輸出原碼， p0口外部被拉高。p1口（p1.0p1.7）：準雙向i/o口，具有內(nèi)部上拉電阻，p1口緩沖器能接收輸出4個ttl門電流。在flash存儲器編程和檢驗時，p1口作為第8位地址接收。p2口（p2.0p2.7）：準雙向i/o口，具有內(nèi)部上拉電阻，p2口輸出地址的高8位。在flash存儲器編程和檢驗時接收高8位地址信號和控制信號。p3口（p3.0p3.

17、7）：準雙向i/o口，具有內(nèi)部上拉電阻，可接收輸出4個ttl門電流。p3口除了作為一般的i/o口使用之外，每個引腳都具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 （5） p3口第二功能p3.0 rxd 串行輸入口p3.1 txd 串行輸出口p3.2 int0 外部中斷0（低電平有效）p3.3 int1 外部中斷1（低電平有效）p3.4 t0 定時計數(shù)器0p3.5 t1 定時計數(shù)器1p3.6 wr 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通（低電平有效）p3.7 rd 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通（低電平有效）3.2 列驅(qū)動器部分列驅(qū)動電路由集成電路74hc595構(gòu)成，硅結(jié)構(gòu)的cmos器件，兼容低電壓ttl電

18、路。它具有一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達到重疊處理的目的8。3.2.1 74hc595的引腳圖及功能圖3-3 74hc595引腳結(jié)構(gòu)圖74hc595的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，它是帶鎖存功能的傳入并出的移位寄存器，為三態(tài)輸出，引腳功能如表3-1所示。 表 3-1 引腳功能符號引腳描述qaqh15,17并行數(shù)據(jù)輸出gnd8地qh19串行數(shù)據(jù)輸出,芯片級聯(lián)信號srclr10主復(fù)位（低電平）srclk11移位寄存器時鐘，上升沿有效rclk12鎖存寄存器時鐘輸入，上升沿

19、有效ce13輸出使能，低電平有效ser14串行數(shù)據(jù)輸入vcc16電源3.2.2 74hc595構(gòu)成的驅(qū)動電路及原理74hc595的輸入側(cè)有8個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。引腳ser是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳srclk是移位寄存器的移位時鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將ser的下一個數(shù)據(jù)打入最低位。移位后的各位信號出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。rclk是輸出鎖存器的打入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出打入輸出鎖存器。引腳ce是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當(dāng)其為低時鎖存器的輸出才開放，否則為高阻態(tài)。srclr信號是移位寄存器清零輸入端，當(dāng)其為低時移

20、位寄存器的輸出全部為零。由于srclk和rclk兩個信號是互相獨立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為qaqh，最高位qh1可作為多片74hc595級聯(lián)應(yīng)用時，向上一級的級聯(lián)輸出。但因為qh1受輸出鎖存器的打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出qh1，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。具體的連接過程如下:74hc595的14管腳接芯片at89c51的p3.0，11管腳接p3.1，10管腳接p2.5，12管腳接p2.6，qh1與級聯(lián)的芯片16管腳相連。74hc595的驅(qū)動電路圖如圖3-4所示。圖3-4 74hc595構(gòu)成的電路圖3.3 行驅(qū)動器部分單片機p3口低4位輸出的

21、行號經(jīng)一個線譯碼器74hc154譯碼后生成16條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行線。一條行線上要帶動16列的led進行顯示，按每一led器件20 ma電流計算，16個led同時發(fā)光時，需要320 ma電流，選用三極管作為驅(qū)動管可滿足要求。當(dāng)選通端g1、g2均為低電平時，譯碼器處于工作狀態(tài)，可將地址輸入端（a、b、c、d）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平。y0y15為譯碼輸出端，輸出是低電平有效，即在選通時，每輸入一個二進制代碼將使對應(yīng)的一個輸出端為低電平，而其它輸出端均為高電平的無效信號。連接過程:74hc154的輸入端a、b、c

22、、d分別與芯片at89c51的p3.0、p3.1、p3.2、p3.3管腳相連，輸出端y0y15與電阻相連。系統(tǒng)的行驅(qū)動電路如圖3-5 所示9。圖3-5 74hc154的引腳圖3.4 led顯示模塊將led像素模塊按照實際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示驅(qū)動電路、直流穩(wěn)壓電源、軟件、框架以及外裝飾燈，即構(gòu)成一臺led顯示屏，用來顯示文字、圖形、動畫、行情、視頻、錄像等各種信息的顯示屏幕。led顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描按列控制，也可以按列掃描按行控制。led顯示屏現(xiàn)多采用多88點陣顯示單元拼接而成。本文就是使用采用4塊88點陣le

23、d顯示模塊來組成1616點陣10顯示模式，以滿足漢字顯示的要求。漢字顯示的原理：我們以ucdos中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個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。用8位的at89c51單片機控制， 由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。 一般我們把它拆分為上部和下部，上部由816點陣組成，下部也由816點陣組成。漢字顯示圖如圖3-6所示。圖3-6 漢字的顯示圖在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部

24、分，即第0列的p00p07口。方向為p00到p07 ,顯示漢字“大”時，p05點亮,由上往下排列，為p0.0滅，p0.1滅，p0.2滅p0.3滅, p0.4滅, p0.5亮，p0.6滅，p0.7滅。即二進制00000100，轉(zhuǎn)換為16進制為 04h。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計成由上往下掃描，即從p27向p20方向掃描，從上圖可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，16進制則為00h。然后單片機轉(zhuǎn)向上半部第二列，仍為p05點亮，為00000100，即16進制04h。這一列完成后繼續(xù)進行下半部分的掃描，p21點亮，為二進制00000010，即1

25、6進制02h。依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描32個8位， 可以得出漢字“大”的掃描代碼為：04h,00h,04h,02h,04h,02h,04h,04h，04h,08h,04h,30h,05h,0c0h,0feh,00h，05h,80h,04h,60h,04h,10h,04h,08h，04h,04h,0ch,06h,04h,04h,00h,00h由這個原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個方法來分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上。因為本系統(tǒng)所設(shè)計的led顯示屏只能顯示一個或幾個漢字，如果想要顯示多個漢字，就需要多個88點陣模塊組成多個1616點陣，當(dāng)然還需要多個列驅(qū)動器

26、級聯(lián)，這樣可以顯示更多的文字。3.5 通信系統(tǒng)設(shè)計at89c51單片機具有全雙工串行uart通道，支持單片機進行數(shù)據(jù)的串行傳輸。除了單片機要與pc機制定通信協(xié)議確定發(fā)送速率外，還需要解決的問題就是信號電平的問題。rs-232c標(biāo)準規(guī)定了pc機發(fā)送數(shù)據(jù)總線txd和接收數(shù)據(jù)總線rxd采用eia電平，即傳送數(shù)字“1”時傳輸線上的電平在-3v-15v之間；傳送數(shù)字“0”時，傳輸線上的電平+3v+15v之間。但單片機串行口采用正邏輯ttl電平，即數(shù)字“1”時為+5v，數(shù)字“0”時為-5v，所以單片機與計算機不能直接相連進行通信，必須將rs-232c與ttl電平進行轉(zhuǎn)換。在通用的電平轉(zhuǎn)換芯片中max232

27、系列的芯片以集成度高，+5v電源工作，只需外接5個小電容即可完成電平之間的轉(zhuǎn)換，在該顯示系統(tǒng)中，操作人員可以通過它改寫程序來控制顯示屏顯示的漢字等等，電路如圖3-7所示。 圖3-7 通信系統(tǒng)設(shè)計電路圖4 系統(tǒng)程序的設(shè)計顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設(shè)計的要求顯示文字、圖像或其他信息。根據(jù)軟件分層次設(shè)計的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負責(zé)產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成led顯示屏的掃描顯示工作，顯示驅(qū)動程序由定時器t0中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系

28、統(tǒng)環(huán)境設(shè)置(初始化)、顯示效果處理等工作，由主程序來實現(xiàn)11。4.1 顯示驅(qū)動程序 顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器t0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，116掃描顯示屏的刷新率(幀頻)計算公式如下：刷新率(幀頻)=1/16t0溢出率 =1/16fosc/12(65536to) （4-1） 其中fosc為晶振頻率12，to為定時器t0初值(工作在16位定時器模式)。然后顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行

29、號，重新打開顯示。顯示驅(qū)動程序流程圖如圖4-1所示，程序見附錄1。進入中斷定時器賦初值切換顯示數(shù)據(jù)讀取行號并增1送新行號、打開顯示送新行顯示數(shù)據(jù)消隱退出中斷圖- 顯示驅(qū)動程序流程圖4.2 顯示主程序系統(tǒng)的主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端口；然后led顯示屏進入開機狀態(tài)，轉(zhuǎn)入正常的顯示。然后以“上滾屏”效果顯示圖形，由于單片機沒有停機指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果13。單元顯示屏可以接收來自控制器14（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，

30、因此顯示板可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內(nèi)容。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-2所示，程序見附錄1。開始系統(tǒng)初始化循環(huán)掃描顯示上滾屏顯示效果圖4-2 系統(tǒng)主程序的流程圖5 結(jié)論本設(shè)計是基于單片機(at89c51)為核心部件的室內(nèi)用的1616led電子廣告屏的點陣顯示,主要介紹了led漢字顯示屏的硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計等方面的內(nèi)容，以74hc595作為列驅(qū)動器，以三極管作為行驅(qū)動器，led數(shù)碼管作為字模顯示用15。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)文字或圖像的顯示，結(jié)果證明，顯示屏的各點亮度均勻，文字或圖形顯示穩(wěn)定，而且本次設(shè)計具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及易實現(xiàn)等優(yōu)點，對于各種領(lǐng)域的應(yīng)用具有積極作用。由于

31、時間緊促和自己能力有限，此系統(tǒng)可能存在一些有待探討和改善的地方，例如會存在廣告屏顯示的內(nèi)容或方式與設(shè)計的不同的問題。通過這次畢業(yè)設(shè)計，得到了一次專業(yè)知識、專業(yè)技能分析的鍛煉，同時在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程等方面有了很大的提高，為日后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。參考文獻1 王瑩.led產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況j.電子世界產(chǎn)品,2009(10):14-21.2 陳麗.淺談簡易led電子廣告牌的m.江蘇射陽中等專業(yè)學(xué)校,2011.3 李仁青.點陣式led電子顯示屏的制作m.電子制作,2002：26-41.4 張振榮，晉明武等.mcs-51單片機原理及應(yīng)用技術(shù)m.北京：人民郵電出版社,2000:64

32、.5 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)m.北京：清華大學(xué)出版社,2004:49-70.6 劉坤,鄭鋒等.51單片機應(yīng)用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全m.北京：中國鐵道出版社，2011: 500. 7 邱麗芳，彭志剛.單片機原理與應(yīng)用m. 北京:人民郵電出版社,2009:5-8.8 周國雄，晏密英.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計精講m.北京：中國鐵道出版社,2011：80.9 童詩白.華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：高等教育出版社,2006:310 靳桅.基于51系列單片機的led顯示屏開發(fā)技術(shù)m.北京：北京航天航空大學(xué)出版社,2009：12-5111 郭天祥.單片機c語言教程m.北京：電子工業(yè)出版社,2012:10

33、-20. 12 劉曙光.led電子顯示屏真彩實現(xiàn)技術(shù)j.現(xiàn)代電子技術(shù),2001: 2-813 nigel piercy.market-led strategic change.butterworth-heinemannj.2002：11-3514 steve winder.power supplies for led driving.newnes,m2008: 26-4115 jacob millman.electronicsj.mcgraw-hill pub.co,2005: 4-21design of simple electronic advertising screenbi jianl

34、ong(college of physics and electronic information, dezhou university, dezhou,253023)abstract this design is based on single chip microcomputer (at89c51) as the core component of 16 * 16 led electronic advertising screen design. the electronic screen can display various characters, using the four 8 b

35、y 8 lattice led display module to form a 16 x16 dot matrix display mode. mainly introduces the hardware of led dot matrix display the function of each part of the design idea, hardware circuit and the principle and the corresponding program design content, with 74 hc595 are needed as the column driv

36、er, triode as line drive, led seven segment digital tube as the font display use, has small volume, less hardware, circuit structure is simple and easy to implement, etc.keywords single chip microcomputer at89c51； led display； dot matrix display 致謝本次論文設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師曹東燕老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在論文完成之際，我要真誠的感謝曹老師對我的鼓勵

37、和不懈的支持，在設(shè)計的過程中，曹老師在各個方面都給了我無致的教誨和無限的幫助，特別是她嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)使我受益匪淺，在此表示我深深的謝意。其次，感謝物理系所有的老師，感謝他們在這四年里對我的關(guān)心和悉心栽培，使我掌握了很多知識和各方面的技能，此外，還要感謝在論文設(shè)計的過程中同學(xué)們對我無言的幫助。最后，感謝我的母校德州學(xué)院四年來對我的培養(yǎng)和無限的幫助。再次表示衷心的感謝：謝謝您們！ 附 錄附錄1 程序 *； * *； * 單個1616點陣電子屏字符顯示器 *； * at89c51 12 mhz晶振 *； * 2014.5. 20 lrm *； *；顯示字用查表法，不占內(nèi)存，字符用16

38、 16共陽led點陣，；效果：向上滾動顯示20個字，再重復(fù)循環(huán)。；rl：查表偏址寄存器，b：查表首址，r2：掃描地址（從00ofh)。；r3：滾動顯示時控制移動速度，單字顯示可控制靜止顯示的時間。；*； 中斷入口程序 ；*；org 0000h ；復(fù)位地址ljmp start ；跳到標(biāo)號start執(zhí)行org 0003h ；外中斷0中斷程序入口reti ；外中斷0中斷返回org 000bh ；定時器t0中斷程序入口ljmp intt0 ；跳至intt0執(zhí)行org 0013h ；外中斷1中斷程序入口reti org 001bh ；定時器t1中斷程序入口retiorg 0023h ；串行中斷程序入口地

39、址retiorg 002bh ；定時器t2中斷入口地址reti；*； 初始化程序 ；*；*； 主程序 ；*；start: mov 20h, #00h ；清標(biāo)志，ooh為第16行開始掃描標(biāo)志，01 為1幀 ；掃描結(jié)束標(biāo)志mov a, #0ffh ；端口初始化mov p1, a mov p2, amov p3, amov p0, aclr p1.6 ；串行寄存器輸入打入輸出控制位mov tmod, #01h ；使用to作16位定時器，行掃描用。mov th0, 0fch ；1 ms初值（12 mhz)mov tl0, #18hmov scon, #00h ；串口0方式傳送顯示字節(jié)mov ie, #

40、82h ；t0中斷允許，總中斷允許mov sp, #70hmain: lcall dis1 ；顯示準備，黑屏，1.5smov dptr, #tab lcall movdisp ；向上滾動顯示一頁(8個字）inc dphlcall movdisp ；向上滾動顯示一頁(8個字）inc dphlcall movdisp ；向上滾動顯示一頁(8個字）ajmp main；*； 單字顯示子程序 ；*；顯示表中某個字dis1: mov r3, #5ah ；靜止顯示時間控制（16 ms *#=1. 6 s)dis11: mov r2, #00h ；一幀掃描初始值（行地址從00ofh)mov dptr, #ta

41、b ；取表首址mov r1, #00h ；查表偏址（顯示第一個字）setb tr0 ；開掃描（每次一幀）wait11: jbc 01h, dis111 ；為1，掃描一幀結(jié)束ajmp wait11dis111: djnz r3, dis11ret；*； 掃描程序 ；*；1ms刷新一次，每行顯示1sintt0: push accmov th0, #0fch ；l ms初值重裝mov tl0, #18hjbc 00h, goend ；16行掃描標(biāo)志為1，結(jié)束inc r1 ；取行右邊字節(jié)偏址mov a, r1 movc a, a+dptr ；查表mov sbuf, a ；串口0方式發(fā)送wait: jbc t1, go ；等待發(fā)送完畢ajmp waitgo: dec r1 ；取行左邊字節(jié)偏址mov a, r1movc a, a+dptrmov sbuf, await1: jbc t1, go1ajmp wait1go1: setb p1.7 ；關(guān)行顯示，準備刷新nop ；串口寄存器數(shù)據(jù)穩(wěn)定setb p1.6 ；產(chǎn)生上升沿，行數(shù)據(jù)打人輸出端nopnopclr p1.6 ；恢復(fù)低電平mov a, r2 ；修改顯示行地址orl a, #0f0h ；修改顯示行地址mov r2,