基于51單片機(jī)的8乘8LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的8*8LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)作控制驅(qū)動(dòng)LED顯示屏也應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用單片機(jī)MCS-51控制掃描方法實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示器的字符的顯示，介紹了用單片機(jī)進(jìn)行顯示系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的方法，單片機(jī)軟件、硬件調(diào)試技術(shù)，還有點(diǎn)陣顯示驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展的一般方法。1.引言1.1 研究的目的、意義LED因其體積小，耗電量低，亮度及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于公共場(chǎng)所的大屏顯示上，LED點(diǎn)陣大屏可應(yīng)用于戶外廣告，交通導(dǎo)航，大廳公告，比賽的多媒體實(shí)時(shí)顯示等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)作品的用途正是在于實(shí)現(xiàn)大屏顯示的核心功能，即漢字的顯示，可實(shí)際應(yīng)用于簡(jiǎn)單的顯示系統(tǒng)中，如簡(jiǎn)單的排隊(duì)叫號(hào)顯示屏，

2、電梯顯示屏等。通過(guò)此次設(shè)計(jì)將單片機(jī)軟硬件結(jié)合起來(lái)對(duì)程序進(jìn)行編輯，校驗(yàn)，鍛煉實(shí)踐能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 1.2 本設(shè)計(jì)所要做的工作為了完成該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)考慮論證，決定分為以下幾個(gè)階段進(jìn)行：(1)對(duì)課題進(jìn)行全面的分析，明確系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，大致了解要解決的問(wèn)題，制定總的設(shè)計(jì)方案；(2)根據(jù)論證設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)并畫(huà)出電路圖，并根據(jù)電路圖在面包板上連接電路圖；(3)在硬件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)軟件程序；(4)利用仿真器編譯軟件程序，進(jìn)行調(diào)試仿真；(5)把調(diào)試成功的程序利用燒入器燒入到芯片中去；(6)把固化好程序的芯片插入到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，投入到實(shí)際使用。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖 CPU晶振復(fù)位74HC5

3、73 8*8LED點(diǎn)陣顯示屏 列行3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主要器件介紹3.1.1 LED點(diǎn)陣LED點(diǎn)陣顯示屏采用1個(gè)8*8共64個(gè)象素的點(diǎn)陣，通過(guò)LED點(diǎn)陣資料判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布，如圖3.1所示。8*8的LED點(diǎn)陣為單色共陽(yáng)模塊，單點(diǎn)的工作電壓為正向(Vf)=1.8v,正向電流(if)=8-10MA。靜態(tài)點(diǎn)亮器件時(shí)(64點(diǎn)全亮)總電流為640mA。總電壓為1.8v,總功率為1.15w.動(dòng)態(tài)時(shí)取決于掃描頻率(1/8或1/16秒),單點(diǎn)瞬間電流可達(dá)80-160mA。LED點(diǎn)陣16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8圖3.1 點(diǎn)陣LED掃描法介紹點(diǎn)陣LED一般采

4、用掃描式顯示，實(shí)際運(yùn)用分為三種方式：(1) 點(diǎn)掃描(2) 行掃描(3) 列掃描若使用第一種方式，其掃描頻率必須大于16*64=1024HZ，周期小于1MS即可。若使用第二和第三種方式，則頻率必須大于16*8=128HZ，周期小于7.8MS即可符合視覺(jué)暫留要求。此外一次驅(qū)動(dòng)一列或一行(8顆LED)時(shí)需外加驅(qū)動(dòng)電路提高電流，否則LED亮度會(huì)不足。 我們把行列總線接在單片機(jī)的IO口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。但是若將LED點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入AT89S52單片機(jī)，單片機(jī)無(wú)法提供可以讓LED點(diǎn)亮的電流。因此，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中是將LED點(diǎn)陣的8條行線直接接在74h

5、c573，至于列選掃描信號(hào)則是由AT89S52單片機(jī)IO口來(lái)選擇控制。漢字或字母掃描顯示的基本過(guò)程是這樣的：通電后由于電阻R1，電容C1的作用，使單片機(jī)的RST復(fù)位腳電平先高后低，從而達(dá)到復(fù)位；之后，在C2，C3，X1以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下，單片機(jī)AT89S52按照設(shè)定的程序在行接口輸出與內(nèi)部漢字對(duì)應(yīng)的代碼電平送至LED點(diǎn)陣的行選線，同時(shí)在單片機(jī)接口輸出列選掃描信號(hào)，從而選中相應(yīng)的象素LED發(fā)光，并利用人眼的視覺(jué)暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。3.1.2鎖存器74hc573M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八個(gè)鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高

6、時(shí)，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。數(shù)據(jù)鎖存當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí)，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持； 這個(gè)概念在并行數(shù)據(jù)擴(kuò)展中經(jīng)常使用到。OE120VccD0219Q0D1318Q1D2417Q2D3516Q3D4615Q4D5714Q5D6813Q6D7912Q7GND1011LEOELEDQLHHHLHLLLLXQ

7、0HXXZ1腳三態(tài)允許控制端低電平有效1D8D為數(shù)據(jù)輸入端1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端74HC573引腳圖LE為鎖存控制端;OE為使能端。3.2硬件設(shè)計(jì)思想及電路圖 3.2.1硬件設(shè)計(jì)思想由單片機(jī)進(jìn)行處理，并將行列信號(hào)分別通過(guò)顯示驅(qū)動(dòng)輸入點(diǎn)陣屏，控制點(diǎn)陣的顯示。 （1） 單片機(jī)： 采用AT89c52單片機(jī)芯片作為主控，控制LED點(diǎn)陣顯示。 （2）顯示：采用8x8 LED點(diǎn)陣屏顯示字母。 （3）顯示驅(qū)動(dòng)：考慮到驅(qū)動(dòng)LED所需電流，采用74HC573芯片8位鎖存器作行驅(qū)動(dòng)芯片，AT89S52的I/O口作為列驅(qū)動(dòng)。3.2.2硬件電路圖 圖3.5 設(shè)計(jì)原理圖圖3.7 單片機(jī)控制電路圖4.軟件設(shè)計(jì)4.1漢字的點(diǎn)

8、陣顯示原理及字庫(kù)代碼獲取方法我們先以簡(jiǎn)單的漢字顯示為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)象素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。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象素范圍內(nèi)的任何圖形。如用8位的AT89S52單片機(jī)控制，由于單片機(jī)的總線為8位,一個(gè)字需要拆分為2個(gè)部分，如圖4.1所示。 圖4.1 漢字“龍”為了弄清楚漢字的點(diǎn)陣組成規(guī)律，首先通過(guò)列掃描方法獲取漢字的代碼。漢字可拆分為上部和下部，上部由8×16點(diǎn)陣組成，下部也由8×16點(diǎn)陣組成。通過(guò)列掃描方法首先顯示左上角的第1列

9、的上半部分，顯示漢字“龍”時(shí)，P2.4點(diǎn)亮，由上往下排列，為：P2.0滅，P2.1滅，P2.2滅P2.3滅，P2.4亮，P2.5滅，P2.6滅，P2.7滅。即二進(jìn)制00001000，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制為08h。上半部一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的一列，為了方便，我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由上往下掃描，從圖4.1可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，十六進(jìn)制則為00h。依照這個(gè)方法掃描16列，一共掃描32個(gè)8位，可以得出漢字“龍”的掃描代碼為：00H,08H,08H,08H,08H,08H,0FFH,08H0FH,48H,28H,08H,08H,18H,08H,00H00H,00H,02H,06H,30

10、H,0C4H,04H,08H0FCH,24H,44H,84H,04H,04H,3CH,00H由這個(gè)原理可以看出，無(wú)論顯示何種字體或圖像，都可以用這個(gè)方法來(lái)分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。本系統(tǒng)是設(shè)計(jì)龍巖學(xué)院字體的顯示,使用這個(gè)方法可以分析出龍巖學(xué)院這幾個(gè)字的代碼。4.2 程序流程圖軟件程序主要由開(kāi)始、初始化、主程序、字庫(kù)組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖4-2和圖4-3所示。 開(kāi)始系統(tǒng)初始化R0=8,掃描8列R7=8，一個(gè)字母掃描8次載入第1個(gè)字的地址調(diào)用顯示子程序載入第2個(gè)字的地址調(diào)用顯示子程序載入第3個(gè)字的地址調(diào)用顯示子程序載入第4個(gè)字的地址調(diào)用顯示子程序 圖4-2 主程序流程圖 P1=0,列掃描計(jì)數(shù)R1=0,查表指針查表，送數(shù)據(jù)到P2口顯示一列上邊8位R1R1+1查表，送數(shù)據(jù)到P2口顯示一列下邊8位R1R1+1P1P1+18位是否掃描完重置R08一個(gè)字是否掃描8次重置R78幀延時(shí)返回主程序開(kāi)始NONOyesyes圖4-3子程序流程圖4.3程序清單:5.設(shè)計(jì)結(jié)果在實(shí)際