基于單片機的點陣LED漢字顯示設(shè)計報告

1、 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 專業(yè)課程設(shè)計報告姓名： 魏山林 王恒 班級： 162003 學(xué)號：103520 103523教師：王斌 張國強 基于單片機的點陣led漢字顯示設(shè)計報告一. 設(shè)計要求（1）利用實驗上的液晶顯示屏電路，編寫程序控制顯示，輸出漢字或字符。（2）了解液晶顯示屏的控制原理及方法。（3）了解點陣漢子的顯示原理。 二. 方案設(shè)計（1）從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應(yīng)的led器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。1616的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，如

2、果我采用鎖存器來擴展端口，按8位的鎖存器來計算，1616的點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是1616的點陣，在實際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)同名列共用一套 驅(qū) 動 器 。具 體 就1616的點 陣來 說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應(yīng)第一行發(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

3、；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；、第十六行之后又重新燃亮第一行，這樣反復(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，我們就能看到顯示屏上穩(wěn)定的字符。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。為了達到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。經(jīng)過上述分析，可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具備的主要功能。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實現(xiàn)串入并出的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行

4、的列數(shù)據(jù)而不影響本行的顯示。（2）總框圖單片機列驅(qū)動器16*16 led顯示點陣行驅(qū)動器（3）部件設(shè)計圖1.單片機單片機采用at89c51或其兼容系列的芯片進行控制，它負責(zé)控制整個電路以及相應(yīng)的程序的運行、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。這里我們選擇了內(nèi)含4k字節(jié)flash的at89c51，因為我們只需要顯示特定的圖形和文字，無需龐大的字庫，因此4k flash已經(jīng)可以滿足字庫儲存的需求，不需要擴展外存儲器。at89c51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，at89c51可以按照常規(guī)方

5、法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。管腳說明： vcc:供電電壓，gnd：接地。 p0口：p0口為一個8位漏極開路雙向1/0口，每腳可吸收8ttl門流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。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)/地址的第八位。在flash編程時,p0口作為原碼輸入口,當(dāng)flash進行校驗時,p0輸出原碼,此時p0外部必須被拉高. p1口:p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口,p1口緩沖器能接出4tttl門電流.p1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作

6、輸入,p1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故.在flash編程和校驗時,p1口作為第八位地址接收。 p2口:p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口,p2口緩沖器可接收,輸出4個ttl門電流,當(dāng)p2口被寫“1”時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口管腳被外部拉底，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信

7、號和控制信號。 p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下所示： p3.0 rxd （串行輸入口） p3.1 txd （串行輸出口） p3.2 /int0 (外部中斷0 ) p3.3 /int1 （外部中斷1） p3.4 t0 （記時器0外部輸入） p3.5 t1 （記時器1外部輸入） p3.6 /wr （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） p3.7 /rd （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選

8、通） p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 rst：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。 /psen:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。 2.時鐘電路時鐘電路時鐘電路由at89c51的18，19腳的時鐘端(xtall及xtal2)以及12 晶振x1、電容c2，c3組成，采用片內(nèi)振蕩方式。 3.復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電

9、源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。 474ls273行驅(qū)動 74ls273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，他是一種帶清除功能的8d觸發(fā)器，下面我介紹一下他的管腳圖功能表等資料。 1腳是復(fù)位clr,低電平有,當(dāng)1腳是低電平時,輸出腳2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部輸出0,即全部復(fù)位; 當(dāng)1腳為高電平時,11(clk)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q

10、4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)上 74ls273管腳功能：1d8d為數(shù)據(jù)輸入端，1q8q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。 574hc154 列驅(qū)動 74hc154是一款高速cmos器件，74hc154引腳兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列。74hc154譯碼器可接受4位高有效二進制地址輸入，并提供16個互斥的低有效輸出。74hc154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74hc154可充當(dāng)一個1

11、-16的多路分配器。當(dāng)其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。 a. 74hc154 特性 16線多路分配功能 4位二進制碼輸入譯碼至16個互斥輸出 兼容jedec標(biāo)準(zhǔn)no.7a b. 溫度范圍 -40+85 -40+125 hbm eia/jesd22-a114d超過2000 v mm eia/jesd22-a115-a超過200 v c. 74hc154 基本參數(shù) 電壓2.06.0v 驅(qū)動電流+/-5.2 ma 傳輸延遲11 ns5v d. 74hc154 其他特性 邏輯電平cmos 功耗考量低功耗或電池供電應(yīng)用 e.74hc154 封裝與引腳 so24, ssop24, di

12、p24, tssop24 74hc154 4線-16 線譯碼器/解調(diào)器 74hc154譯碼真值表將4個二進制編碼輸入譯成16個彼獨立的輸出之一將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到16個輸出的任意一個而實現(xiàn)解調(diào)功能輸入箝位二極管簡化了系統(tǒng)設(shè)計與大部分ttl和dtl電路完全兼容74154這種單片4 線16 線譯碼器非常適 合用于高性能存儲器的譯碼器。 當(dāng)兩個選通輸入g1 和g2 為低時, 它可將4 個二進制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。實現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4 個輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個選通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入。當(dāng)任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為高。 6led點陣基于單

13、片機的led顯示屏的動態(tài)顯示 24 從結(jié)構(gòu)上可知，它的每一列共用一根列線，每一行共用一根行線。當(dāng)相應(yīng)的行接高電平，列接低電平時，對應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮。通常情況下，一塊8*8像素的led顯示屏是不能用來顯示一個漢字的，因此，按照其原理結(jié)構(gòu)進行擴展為16*16，就足以顯示一個完整的漢字。在顯示過程中，多采用掃描方式，利用人的視覺暫停效應(yīng)，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會有閃爍的感覺。 led點陣顯示屏采用1616共256個象素的點陣，通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點陣的引腳分布， led點陣顯示屏底視圖 我們把行列總線接在單片機的io口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以

14、得到顯示的漢字了。 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，當(dāng)然也可以按列掃描按行控制。led顯示屏現(xiàn)多采用多塊88點陣顯示單元拼接而成。本文就是使用4塊sbm1388型號的實驗?zāi)K組成1616點陣，以滿足漢字顯示的要求。88 led點陣是最基本的點陣顯示模塊，理解了88 led點陣的工作原理就可以基本掌握led點陣顯示技術(shù)。下圖是1616 led點陣顯示圖：（4）總接線圖三. 設(shè)計的具體實現(xiàn)(1)漢字顯示的原理 想成功顯示一個漢字，應(yīng)該把該漢字的點陣數(shù)據(jù)一次兩字節(jié)分別送給h1-h16。當(dāng)該字的第一個點陣數(shù)據(jù)字送給h1-h16時，

15、應(yīng)該使l8為低電平，而其他15個列線為高電平；.當(dāng)該字的第16個點陣數(shù)據(jù)送給h1-h16時，應(yīng)該使l9為低電平，二其他15個列線為高電平。這樣一列一列地把整個漢字顯示完畢。由于列線掃描信號循環(huán)時間很短，人眼的視覺暫留效果會感覺同時顯示。 (2)取模方式 根據(jù)系統(tǒng)的硬件電路接法以及最終設(shè)計要求，點陣數(shù)據(jù)在取模軟件“字模精靈”中按以下方式來取模。 首先看參數(shù)設(shè)置分別為“匯編格式”，“字節(jié)倒序”，“簡約格式”，“縱向取?！?， (3)仿真4 系統(tǒng)軟件設(shè)計（1） 主程序流程圖初始化dptr=tabr3=240r4=6調(diào)列掃描子程序（r4-1） r4r4=0?dptr+2(r3-1) r3nr3=0?yy

16、循環(huán)顯示否？n結(jié)束五.存在問題和進一步的改進意見等 顯示時不能控制顯示的速度，不能在動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示之間轉(zhuǎn)換。希望在以后能進一步改進。六收獲、建議 通過本設(shè)計不僅把以前學(xué)過的知識重新溫習(xí)，而且在查閱課外資料是還有好多芯片都是以學(xué)過的芯片為基礎(chǔ)，并且在其基礎(chǔ)上改進和完善的。通過畢業(yè)設(shè)計的實施可以使學(xué)生把在校學(xué)習(xí)的理論知識和實際應(yīng)用有機地結(jié)合起來，同時也能培養(yǎng)我獨立思考、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和鉆研精神，為我將要踏上工作崗位做一次提前的鍛煉。七元件明細表名稱個數(shù)（個）at89c51單片機174hc154芯片174ls273芯片28*8點陣4respack-8130pf電容21uf電容112m晶振11

17、k電阻1200電阻1按鍵1八參考資料1.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)張淑清，國防工業(yè)出版社（教材）2.過程控制系統(tǒng)及儀表 邵裕森 編（教材）3.單片機及應(yīng)用 李大友 高等教育出版社 （教材）4.機械量測量機械工業(yè)出版社（教材）程序代碼 org 0000h ljmp main org 0030hmain: mov p3,#11111111b mov p2,#10000000b mov p1,#10000000b mov p0,#00h mov r0,#00h mov r5,#00h clr 20hloop: mov dptr,#tabloop0: mov r3,#240 loop2: mov r4,#6

18、loop1: acall scan djnz r4,loop1 inc dptr inc dptr djnz r3,loop2 clr a add a,20h sjmp loopscan: inc p3 acall port acall delay cjne r0,#32,scan mov r0,#00h retport: mov a,r0 add a,r5 movc a,a+dptr mov p0,a acall pulse mov a,r5 add a,#32 mov r5,a cjne r5,#0,port mov r5,#00h inc r0 jb 20h,p_1 jnb p2.7,p

19、ort setb 20h sjmp portp_1: jnb p1.7,port clr 20h retpulse: jb 20h,port_1 mov a,p2 rl a mov p2,a sjmp exitport_1: mov a,p1 rl a mov p1,aexit: retdelay: mov r7,#2d1: mov r6,#250 djnz r6,$ djnz r7,d1 rettab: db 000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h;-轉(zhuǎn)換字符 明 -;db

20、 000h,000h,0fch,00fh,044h,004h,044h,004h,044h,004h,0fch,08fh,000h,040h,000h,030hdb 0feh,00fh,022h,002h,022h,002h,022h,042h,022h,082h,0feh,07fh,000h,000h,000h,000h;-轉(zhuǎn)換字符 德 -;db 010h,001h,088h,000h,0c4h,0ffh,033h,000h,004h,042h,0f4h,032h,094h,002h,094h,072hdb 0f4h,082h,09fh,086h,0f4h,09ah,094h,082h,09

21、4h,0e2h,0f4h,00ah,004h,032h,000h,000h;-轉(zhuǎn)換字符 學(xué) -;db 040h,004h,030h,004h,011h,004h,096h,004h,090h,004h,090h,044h,091h,084h,096h,07ehdb 090h,006h,090h,005h,098h,004h,014h,004h,013h,004h,050h,004h,030h,004h,000h,000h;-轉(zhuǎn)換字符 院 -;db 000h,000h,0feh,0ffh,022h,004h,05ah,008h,086h,007h,010h,080h,00ch,041h,024h

22、,031hdb 024h,00fh,025h,001h,026h,001h,024h,03fh,024h,041h,014h,041h,00ch,071h,000h,000h;-轉(zhuǎn)換字符 機 -;db 010h,004h,010h,003h,0d0h,000h,0ffh,0ffh,090h,000h,010h,083h,000h,060h,0feh,01fhdb 002h,000h,002h,000h,002h,000h,0feh,03fh,000h,040h,000h,040h,000h,078h,000h,000h;-轉(zhuǎn)換字符 電 -;db 000h,000h,000h,000h,0f8h,01fh,088h,008h,088h,008h,088h,008h,088h,008h,0ffh,07fhdb 088h,088h,088h,088h,088h,088h,08