論文點陣式漢字電子顯示屏的設計

1、學 年 論 文點陣式漢字電子顯示屏的設計character dot matrix display design of electronic專 業(yè)： 電子信息工程 姓 名： 學 號： 指導老師： 2011年1 月 29 日信息與通信技術系摘要led顯示屏作為一種新型的顯示器件，是由多個發(fā)光二極管按矩陣形式排列封裝而成，通常用來顯示時間、圖文等信息。本設計是基于ats52單片機的16x16顯示屏，其中包含了硬件、軟件、調試等方案的設計。此外、該設計只需簡單的級聯(lián)就能實現(xiàn)顯示屏的拓展，但級聯(lián)時要注意不要超過驅動負載范圍。關鍵詞：ats52；led；單片機abstractled display as

2、a new type of display, is composed of multiple light-emitting diode packages arranged by matrices formed, often used to display the time, graphics and other information. the design is based on the ats52 mcu 16x16 display, which includes hardware, software, and debugging the design. in addition, the

3、design of the cascade can be achieved by simply expanding the display, but be careful not to cascade more than drive the load range.key words: ats52; led; scm一 引 言 1.1設計意義led顯示屏是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方

4、式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、vcd節(jié)目以及現(xiàn)場實況。led顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、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)管理和其它公共場所。它的優(yōu)點：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。 1.2系統(tǒng)功能要求設計一個能顯示16x16點陣圖文led顯示屏，要求能顯示圖文或文字，顯示圖文或文字應穩(wěn)定、清晰，圖文或文字顯示，以單字變換方式顯示。二 方案設計 2.1總體設計列驅動器 單片機電源16x16led顯示點陣 行驅動器 2.2設計論證圖文顯

5、示一般有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方案，靜態(tài)方案雖然設計簡單，但其使用的管腳太多，如本設計中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。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，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，這樣掃描驅動電路就可以實現(xiàn)多行（比如16行）的同名列共用一套驅動器。具體就1616的點陣來說，把所有同1行的

6、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行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(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；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當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，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。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)都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}

7、。從控制電路到列驅動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到led的

8、亮度。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(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)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅動器電路應具有的功能。對于列數(shù)據(jù)準備來說，它應能實現(xiàn)串入并處的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示三 硬件設計 3.1 電源、單片機系統(tǒng)及其管腳u 電源部分說明：此部分為為電源部分。若電源為家用電源，則需經(jīng)過降壓，整流濾波，穩(wěn)壓等步驟得到一個穩(wěn)定的5v電壓，此電

9、壓可作為主電路的電壓源。電路中二極管為電源指示燈。 說明（如果沒有穩(wěn)壓電源也可用4節(jié)5號干電池代替。）u 單片機系統(tǒng)及其管腳常用的時鐘電路設計有兩種方式,一種是內部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。本實驗采用內部時鐘方式，將xtal1與xtal2之間跨接一個石英晶振和微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。電容值取30pf左右，其大小將影響震蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。為減少線間的寄生電容，晶振和電容應盡能安裝得與單片機靠近，保證晶振穩(wěn)定可靠的工作。 另一部分是復位部分。上電自動復位電路是最簡單的復位電路，只需要一個1k左右電阻、一個22pf左右的電容及12mhz的晶振。有時還需要

10、按鍵手動復位，此時只要在電容上并聯(lián)一個按鍵即可。 單片機信號輸出采用串行輸出，因此在下一模塊的移位寄存器要與該部分的串行口p3.0（rxd）及p3.1（txd）相連其圖形如下圖 圖一 單片機線圖 圖二 單片機管腳圖 3.2點陣及其驅動部分點陣顯示用是動態(tài)掃描來實現(xiàn)的。各行的同名列共用一個列驅動，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)的形式存放。由于列線過多，故多采用串行傳輸。由于每次要傳輸16位，而且數(shù)據(jù)要逐位輸給驅動器，只有當一行中各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿缓?，這一行的各列才能進行并行顯示，耗時較長。為了滿足以上要求，驅動選擇74ls595移位寄存器。74hc595是硅結構的cmos器件，

11、。74hc595是有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數(shù)據(jù)在schcp的上升沿輸入，在stcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（ds），和一個串行輸出（q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能oe時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。其特點：8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài); 輸出寄存器可以直接清除 100mhz的移位頻率。輸出能力： 并行輸出，總線驅動；串行輸出；標準中等規(guī)模集成電

12、路 。74ls595的管腳圖及其說明如圖四。管腳及其說明：qa-qh: 八位并行輸出端。qh': 級聯(lián)輸出端。si: 串行數(shù)據(jù)輸入端。74595的控制端說明：/sclr(10腳): 低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。sck(11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。qa->qb->qc->.->qh；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度：5v時，大于幾十納秒就行了）rck(12腳)：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。（5v時，大于幾十納秒就行了），更新顯示數(shù)據(jù)。/g(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張

13、，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力 圖四: 74ls595管腳圖 3.3 點陣設計總電路圖四 軟件設計 本軟件要求實現(xiàn)如下要求：漢字要穩(wěn)定、明亮并且文字要以一定速度上升滾動顯示。顯示屏軟件模塊：初始化程序、主程序、多字滾動、顯示程序、掃描程序。顯示程序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，使屏幕按設計的要求顯示。軟件設計中，顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應用程序。顯示驅動程序負責向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其他控制信號，配合完成led顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動器程序由定時器t0

14、中斷程序實現(xiàn)。系統(tǒng)應用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現(xiàn) 五 設計總結 本文設計的616的點陣led圖文顯示屏，能夠在目測條件下led顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示的圖形和文字較穩(wěn)定、清晰。圖形或文字向上滾動顯示。本系統(tǒng)具有硬件少，結構簡單，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點。 在此次設計中，我們得到以下體會：一、在這次點陣設計的過程讓我進一步熟悉keil及proteus的使用。二、本次設計結果仍有缺陷，有一行總是全亮，干擾顯示。三、本文設計的led顯示屏能夠實現(xiàn)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，顯示圖形和文字應穩(wěn)

15、定、清晰無串擾。圖形或文字以移入移出方式顯示。四、在后的設計中，既要想到電路器件的聯(lián)合使用，又要靈活變通，舉一反三。在焊接方面，我們了解到焊接某些器件時，要先消去電烙鐵上的靜電，防止靜電對芯片特別是放大器件造成傷害，焊接二極管、三極管等芯片時要快，防止持續(xù)高溫損壞芯片 附錄 源程序 利用kell軟件將源程序植入單片機，源程序如下：（單字變換顯示5個字：安徽三聯(lián)學院）#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a=0,b=0,tt=0;sbit h=p31;sbit l=p32;

16、void delay(uint);uchar code c=0x02,0x00,0x01,0x00,0x3f,0xfe,0x20,0x04,0x44,0x08,0x06,0x00,0x04,0x00,0xff,0xfe,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x40,0x06,0x80,0x01,0x00,0x06,0xc0,0x18,0x38,0xe0,0x10;uchar code v=0x21,0x10,0x35,0x58,0x25,0x50,0x57,0xe0,0x98,0x3e,0x2f,0xa4,0x64,0x64,0xaf,0xa4,0x22,0x14,0x24,0x

17、14,0x2f,0xd8,0x22,0x08,0x2a,0x88,0x32,0x54,0x2a,0x26,0x24,0x44;uchar code s=0x00,0x00,0x00,0x00,0x7f,0xfc,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3f,0xf8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7f,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00;uchar code m=0x01,0x08,0xfe,0x8c,0x44,0x48,0x44,0x50,0x7f,0xfe,0

18、x44,0x20,0x44,0x20,0x7c,0x20,0x47,0xfe,0x44,0x20,0x4e,0x20,0xf4,0x20,0x44,0x50,0x04,0x48,0x04,0x86,0x05,0x04;uchar code x=0x01,0x08,0x10,0x8c,0x0c,0xc8,0x08,0x90,0x7f,0xfe,0x40,0x04,0x8f,0xe8,0x00,0x40,0x00,0x80,0x7f,0xfe,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x02,0x80,0x01,0x00;uchar code y=0x00,

19、0x80,0xf8,0x40,0x8f,0xfe,0x94,0x04,0xa0,0x00,0xa3,0xf8,0x90,0x00,0x88,0x00,0x8f,0xfe,0xa9,0x20,0x91,0x20,0x81,0x20,0x82,0x22,0x82,0x22,0x84,0x22,0x88,0x1e;uchar code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void main()tmod=0x01;th0=(65536-50000)/256;tl0=(65

20、536-50000)%256;ea=1;et0=1;tr0=1;while(1) if(tt<=20) p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=ca;a+;p2=ca;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2); if(tt>20)&&(tt<=40)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=

21、8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=va;a+;p2=va;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2);if(tt>40)&&(tt<=60)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=sa;a+;p2=sa;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2);if(tt>6

22、0)&&(tt<=80)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=ma;a+;p2=ma;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2);if(tt>80)&&(tt<=100)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0

23、;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=xa;a+;p2=xa;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2);if(tt>100)&&(tt<120)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=ya;a+;p2=ya;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2);if(tt=120)tt=0;void exter0() interrupt 1t

24、h0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;tt+;void delay(uint z) uint x,y;for(x=10;x>0;x-)for(y=z;y>0;y-);#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a=0,b=0,tt=0;sbit h=p31;sbit l=p32;void delay(uint);uchar code c=0x02,0x00,0x01,0x00,0x3f,0xfe,0x20,0x04,0

25、x44,0x08,0x06,0x00,0x04,0x00,0xff,0xfe,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x40,0x06,0x80,0x01,0x00,0x06,0xc0,0x18,0x38,0xe0,0x10;uchar code v=0x21,0x10,0x35,0x58,0x25,0x50,0x57,0xe0,0x98,0x3e,0x2f,0xa4,0x64,0x64,0xaf,0xa4,0x22,0x14,0x24,0x14,0x2f,0xd8,0x22,0x08,0x2a,0x88,0x32,0x54,0x2a,0x26,0x24,0x44;uchar co

26、de s=0x00,0x00,0x00,0x00,0x7f,0xfc,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3f,0xf8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7f,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00;uchar code m=0x01,0x08,0xfe,0x8c,0x44,0x48,0x44,0x50,0x7f,0xfe,0x44,0x20,0x44,0x20,0x7c,0x20,0x47,0xfe,0x44,0x20,0x4e,0x20,0xf4,0x20,0x

27、44,0x50,0x04,0x48,0x04,0x86,0x05,0x04;uchar code x=0x01,0x08,0x10,0x8c,0x0c,0xc8,0x08,0x90,0x7f,0xfe,0x40,0x04,0x8f,0xe8,0x00,0x40,0x00,0x80,0x7f,0xfe,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x02,0x80,0x01,0x00;uchar code y=0x00,0x80,0xf8,0x40,0x8f,0xfe,0x94,0x04,0xa0,0x00,0xa3,0xf8,0x90,0x00,0x88,0

28、x00,0x8f,0xfe,0xa9,0x20,0x91,0x20,0x81,0x20,0x82,0x22,0x82,0x22,0x84,0x22,0x88,0x1e;uchar code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void main()tmod=0x01;th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;ea=1;et0=1;tr0=1;while(1) if(tt<=20) p1=0xff;p2=0xff;

29、l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=ca;a+;p2=ca;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2); if(tt>20)&&(tt<=40)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=va;a+;p2=va;a+;if(a=32)a=0;h=0; delay(2);if(tt>40)&&(tt<=60)p1=0xff;p2=0xff;l=1;if(b<8)p1=tabb;p2=0xff;if(b>=8)p1=0xff;p2=tabb;b+;if(b=16)b=0;l=0;p1=0x00;p2=0x00;h=1;p1=s