16x16點陣LED圖文顯示屏設(shè)計方案報告

漯河職業(yè)技術(shù)學院單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告書題目：16×16點陣LED電子顯示屏設(shè)計姓名：學號：專業(yè)：電氣工程及其自動化指引教師：鄒琦設(shè)計時間：年月目錄TOC\o"1-3"\h\z1. 引言 11.1. 設(shè)計意義 11.2. 系統(tǒng)功能規(guī)定 11.3. 本構(gòu)成員所做工作 12. 方案設(shè)計 13. 硬件設(shè)計 14. 軟件設(shè)計 15. 系統(tǒng)調(diào)試 26. 設(shè)計總結(jié) 27. 附錄A；源程序 28. 附錄B；作品實物圖片 29. 參照文獻 216×16點陣LED室內(nèi)電子顯示屏設(shè)計摘要：LED顯示屏作為一種新型顯示屏件，是由各種發(fā)光二極管按矩陣形式排列封裝而成，通慣用來顯示時間、圖文等信息。本設(shè)計是基于ATS52單片機16x16顯示屏，其中包括了硬件、軟件、調(diào)試等方案設(shè)計。此外、該設(shè)計只需簡樸級聯(lián)就能實現(xiàn)顯示屏拓展，但級聯(lián)時要注意不要超過驅(qū)動負載范疇。核心詞：Ats52；LED；單片機1引言設(shè)計意義LED顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管顯示方式，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顯示屏幕。圖文顯示屏可與計算機同步顯示中文、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、清晰信息傳播方式播放各種信息，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(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)公司管理和其他公共場合。它長處：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動簡樸、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。系統(tǒng)功能規(guī)定設(shè)計一種能顯示16X16點陣圖文LED顯示屏，規(guī)定能顯示圖文或文字，顯示圖文或文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰，圖文或文字顯示，以卷簾形式向上滾動顯示。本構(gòu)成員所做工作方案原理論證：焊接：調(diào)試：設(shè)計報告：2方案設(shè)計2.1總體設(shè)計列驅(qū)動器單列驅(qū)動器單片機電源電源16X16LED顯示點陣行驅(qū)動器16X16LED顯示點陣行驅(qū)動器2.2設(shè)計論證圖文顯示普通有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方案，靜態(tài)方案雖然設(shè)計簡樸，但其使用管腳太多，如本設(shè)計中16ｘ16點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這樣多端口，如果我采用鎖存器來擴展端口，按8位鎖存器來計算，16ｘ16點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，由于咱們僅僅是16ｘ16點陣，在實際應(yīng)用中顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花成本將是一種很龐大數(shù)字。因而在實際應(yīng)用中顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用此外一種稱為動態(tài)掃描顯示辦法。動態(tài)掃描意思簡樸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)多行（例如16行）同名列共用一套驅(qū)動器。詳細就16ｘ16點陣來說，把所有同1行發(fā)光管陽極連在一起，把所有同1列發(fā)光管陰極連在一起（共陽極接法），先送出相應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定期間，然后熄滅；再送出第二行數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相似時間，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，重復(fù)輪回。當這樣輪回速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼視覺暫留現(xiàn)象，就可以看到顯示屏上穩(wěn)定圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一種行驅(qū)動器，各行同名列共用一種驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)普通存儲在單片機存儲器中，按8位一種字節(jié)形式順序排放。顯示時要把一行中各列數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)列驅(qū)動器上去，這就存在一種顯示數(shù)據(jù)傳播問題。從控制電路到列驅(qū)動器數(shù)據(jù)傳播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(qū)動器線路數(shù)量大，相應(yīng)硬件數(shù)目多。當列數(shù)諸多時，并列傳播方案是不可取。采用串行傳播辦法，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(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟。但是，串行傳播過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當一行各列數(shù)據(jù)都以傳播到位之后，這一行各列才干并行地進行顯示。這樣，對于一行顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準備（傳播）和列數(shù)據(jù)顯示兩某些。對于串行傳播方式來說，列數(shù)據(jù)準備時間也許相稱長，在行掃描周期擬定狀況下留給行顯示時間就太少了，以致影響到LED亮度。解決串行傳播中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示時間矛盾問題，可以采用重疊解決辦法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)同步，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達到重疊解決目，列數(shù)據(jù)顯示就需要具備所存功能。通過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具備功能。對于列數(shù)據(jù)準備來說，它應(yīng)能實現(xiàn)串入并處移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具備并行鎖存功能。這樣，本行已準備好數(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列數(shù)據(jù)，而不會影響本行顯示3硬件設(shè)計3.1電源、單片機系統(tǒng)及其管腳電源某些闡明：此某些為為電源某些。若電源為家用電源，則需通過降壓，整流濾波，穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)闡明：此某些為為電源某些。若電源為家用電源，則需通過降壓，整流濾波，穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)得到一種穩(wěn)定5V電壓，此電壓可作為主電路電壓源。電路中二極管為電源批示燈。單片機系統(tǒng)及其管腳慣用時鐘電路設(shè)計有兩種方式,一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。本實驗采用內(nèi)部時鐘方式，將XTAL1與XTAL2之間跨接一種石英晶振和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一種穩(wěn)定自激震蕩器。電容值取30pF左右，其大小將影響震蕩頻率高低、振蕩器穩(wěn)定性和起振迅速性。為減少線間寄生電容，晶振和電容應(yīng)盡能安裝得與單片機接近，保證晶振穩(wěn)定可靠工作。另一某些是復(fù)位某些。上電自動復(fù)位電路是最簡樸復(fù)位電路，只需要一種1K左右電阻、一種22pF左右電容及12MHZ晶振。有時還需要按鍵手動復(fù)位，此時只要在電容上并聯(lián)一種按鍵即可。單片機信號輸出采用串行輸出，因而在下一模塊移位寄存器要與該某些串行口P3.0（RXD）及P3.1（TXD）相連其圖形如下圖圖一單片機接線圖圖一單片機接線圖圖二單片機管腳圖圖二單片機管腳圖

3.2點陣及其驅(qū)動某些點陣顯示用是動態(tài)掃描來實現(xiàn)。在采用掃描方式顯示時，由于每行要帶動十六個二極管，每行電流較大。若每個二極管安5mA計算，十六個二極管就得80mA電流，超過單片機管腳承受范疇，因而每行都加有一種驅(qū)動器，本設(shè)計行驅(qū)動用是十六個pnp型三極管。三極管發(fā)射極接5V電壓，集電極接點陣行線，而其基級本應(yīng)接單片機，但該接線方式占用為了16個單片機管腳，為了節(jié)約單片機管腳，用了一片74LS154譯碼器,這樣就只需要3個管腳了。74LS154管腳圖及其闡明如圖三。點陣及其驅(qū)動某些總體接線圖如圖五（未畫完整）各行同名列共用一種列驅(qū)動，數(shù)據(jù)普通存儲在單片機存儲器中，按8位一種字節(jié)形式存儲。由于列線過多，故多采用串行傳播。由于每次要傳播16位，并且數(shù)據(jù)要逐位輸給驅(qū)動器，只有當一行中各列數(shù)據(jù)都已傳播到位后，這一行各列才干進行并行顯示，耗時較長。為了滿足以上規(guī)定，驅(qū)動選取74LS595移位寄存器。74HC595是硅構(gòu)造CMOS器件，。74HC595是有8位移位寄存器和一種存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲器是分別時鐘。數(shù)據(jù)在SCHcp上升沿輸入，在STcp上升沿進入存儲寄存器中去。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種脈沖。移位寄存器有一種串行移位輸入（Ds），和一種串行輸出（Q7’）,和一種異步低電平復(fù)位，存儲寄存器有一種并行8位，具備三態(tài)總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器數(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移位頻率。輸出能力：并行輸出，總線驅(qū)動；串行輸出；原則中檔規(guī)模集成電路。74LS595管腳圖及其闡明如圖四。對3個輸入信號進行譯碼。得到8個輸出狀態(tài)。G1,G對3個輸入信號進行譯碼。得到8個輸出狀態(tài)。G1,G2A,G2B,為數(shù)據(jù)容許輸出端，G2A,G2B低電平有效。G1高電平有效。A,B,C為譯碼信號輸出端，Y0~Y7為譯碼輸出端，低電平有效圖三74LS154管腳圖管腳及其闡明：QA--QH：八位并行輸出端。管腳及其闡明：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控制端闡明：/SCLR(10腳)：低點平時將移位寄存器數(shù)據(jù)清零。SCK(11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器數(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，不不大于幾十納秒就行了）RCK(12腳)：上升沿時移位寄存器數(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，不不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)）。如果單片機引腳不緊張，用一種引腳控制它，可以以便地產(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管腳圖圖五點陣及其驅(qū)動4軟件設(shè)計本軟件規(guī)定實現(xiàn)如下規(guī)定：中文要穩(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。顯示程序重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)計規(guī)定顯示。軟件設(shè)計中，顯示屏軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層顯示驅(qū)動程序，第二層是上層系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負責向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其她控制信號，配合完畢LED顯示屏掃描顯示工作。顯示驅(qū)動器程序由定期器T0中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完畢系統(tǒng)環(huán)境設(shè)立（初始化）、顯示效果解決等工作，由主程序來實現(xiàn)。4.1顯示驅(qū)動程序顯示驅(qū)動程序在進入中斷后一方面要對定期器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏刷新率（幀頻）計算公式如下：刷頻率（幀頻）=1/16×T0溢=1/16×f/12（65536-t）其中f位晶振頻率，t為定期器T0初值（工作在16位定期器模式）。然后顯示驅(qū)動程序查詢當前燃亮行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行顯示數(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)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，然后再輸出新行號，重新打開顯示。圖六為顯示驅(qū)動程序（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖進入中斷進入中斷消消隱定期器賦初值切換顯示數(shù)據(jù)讀取行號并增長切換顯示數(shù)據(jù)讀取行號并增長1發(fā)送新行號，打開顯示送新行顯示數(shù)據(jù)發(fā)送新行號，打開顯示送新行顯示數(shù)據(jù)退出中斷退出中斷圖六4.2系統(tǒng)主程序本設(shè)計系統(tǒng)軟件能使系統(tǒng)LED顯示屏各點亮度均勻、充分，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。系統(tǒng)主程序開始后來，一方面是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，涉及設(shè)立串口、定期器、中斷和端口；然后以“卷簾出”效果顯示圖形，停留約幾秒；接著向上滾動顯示“”這幾種中文及一種圖形，然后以“卷簾入”效果隱去圖形。由于單片機沒有停機指令，因此可以設(shè)立系統(tǒng)程序不斷循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。單元顯示屏可以接受來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳播下來數(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，因而顯示板可擴展至更多顯示單元，用于顯示更多顯示內(nèi)容。如果想變化些事內(nèi)容，先用字模產(chǎn)生字代碼，將用這段代碼覆蓋本來代碼，即可顯示你想要內(nèi)容。圖七是系統(tǒng)主程序流程圖。開始開始 系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化““卷簾出”顯示效果““上滾屏”顯示效果““卷簾入”顯示效果圖七圖七5系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試重要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試：硬件調(diào)試：在焊接電路板時候，應(yīng)當從最基本最小系統(tǒng)開始，分模塊，逐個進行焊接測試。在對各個硬件模塊進行測試時，要保證軟件對的狀況下去測試硬件，要否則發(fā)生錯誤時，不懂得究竟是哪一方出錯了。固然，在設(shè)計過程中也存在著失誤和局限性，在調(diào)試中進行修改了。焊接完畢后，檢查點陣、及線路好壞：燒進檢查程序，點陣將自第一排向下（上）點亮。檢查無異常，下載主程序軟件調(diào)試：軟件為教師所提供提供，其原理在上一模塊以作闡明，在這里再作闡明，軟件經(jīng)調(diào)試無誤，直接將其下再到單片機中，看與否達到所要效果軟件某些是先參照書上例子，然后自己依照硬件電路寫程序，由于此前所學是單片機匯編語言，因此這個系統(tǒng)在編寫程序過程中都采用匯編語言編寫。剛剛開始，編寫不會一次性通過，通過仔細分析修改最后編譯成功。但是，在實際寫如S51中，LED顯示屏浮現(xiàn)各種各樣亂碼，通過再次認真仔細分析多次修改程序后，程序可以正常運營6設(shè)計總結(jié)本文設(shè)計6ｘ16點陣LED圖文顯示屏，可以在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充分，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字較穩(wěn)定、清晰。圖形或文字向上滾動顯示。本系統(tǒng)具備硬件少，構(gòu)造簡樸，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點。在本次設(shè)計中，咱們得到如下體會：一、在這次點陣設(shè)計過程讓我進一步熟悉KEIL及Proteus使用。二、本次設(shè)計成果仍有缺陷，有一行總是全亮，干擾顯示。三、通過這次點陣設(shè)計，重新復(fù)習并進一步學習了MCS-52長處，明確了研究目的。四、本文設(shè)計LED顯示屏可以實當前目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充分，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串擾。圖形或文字以移入移出方式顯示。五、在后設(shè)計中，既要想到電路器件聯(lián)合使用，又要靈活變通，舉一反三。在焊接方面，咱們理解到焊接某些器件時，要先消去電烙鐵上靜電，防止靜電對芯片特別是放大器件導(dǎo)致傷害，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。7.附錄A；源程序***************************************；**；*單個16ｘ16點陣電子屏字符顯示屏*；*ATA89C5212MHz晶振*；*.2.11LRM*；***************************************；顯示字用查表法，不占用內(nèi)存，字符用16ｘ16共陽LED點陣，；效果：向上滾動顯示5個字，再重復(fù)循環(huán)。；R1：查表偏址寄存器，B：查表首址，R2：掃描地址（從00～0FH）。；R3：滾動顯示時控制移動速度，單字顯示可控制靜止顯示時間。；*************；；中斷入口程序；；*************；；ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIORG000BHLJMPINTTOORG0013HERTIORG001BHERTIORG0023HRETIORG002BHRETI；；***********；；初始化程序；；***********；；；；***********；；主程序；；***********；；START：MOV20H,#00H；清零標志，00H為第16行開始掃描標志，01為1幀；掃描結(jié)束標志MOVA,#0FFH；端口初始化MOVP1,AMOVP1,AMOVP3,AMOVP0,ACLRP1.6；串行寄存器輸入打入輸出控制位MOVTMOD,#01H；使用T0做16位定期器，行掃描用。MOVTH0,#0FCH；1ms初值（12MHz）MOVTL0,#18HMOVSCON,#00H；串口0方式傳送顯示字節(jié)MOVIE，#82H；T0中斷容許，總中斷容許MOVSP，#70HMAIN：LCALLDISI；顯示準備，黑屏，1.5sMOVDPTR,#TABLCALLMOVDISP；向上滾動顯示一頁（8個字）INCDPHLCALLMOVDISP；向上滾動顯示一頁（8個字）INCDPHLACLL MOVDISP；向上滾動顯示一頁（8個字）AJMPMAIN；；；***********************；；多字滾動顯示程序；；***********************；；每次8個字，入口時定義好DPTR值；MOVDISP：MOVB,#00H；向上移動顯示，查表偏值暫存（從00開始）DISLOOP：MOVR3,#07H；移動速度DISMOV：MOVR2,00H；第0行開始MOVR1,BSETBTR0；開掃描(每次一幀)WAITMOV：JBC01H,DISMOV1；標志為1掃描一幀結(jié)束（16ms為1幀，每行1ms）AJMPWAITMOVDISMOV1：DJNZR3,DISMOV；1幀重復(fù)顯示(控制移動速度)INCB；顯示字下一行（每行2字節(jié)）INCBMOVA,R1；R1為0，8個字顯示完JZMOVOUTAJMPDISLOOPMOVOUT：RET；移動先是結(jié)束；；；****************；；單字顯示程序；；****************；；顯示表中某個字；；****************；DIS1：MOVR3,#5AH；靜止顯示時間控制（16ms*#=1.6s）DIS11：MOVR2,#00H；一幀掃描初始值(行地址從00～0FH)MOVDPTR,#TAB；取表首址MOVR1,#00H；查表偏址(顯示第一種字)SETBTR0；開掃描（每次一幀）WAIT11：JBC01H,DIS111；為1，掃描一幀結(jié)束AJMPWAIT11DIS111：DJNZR3,DIS11RET；；；************；；掃描程序；；************；；1ms刷新一次，每行顯示1sINTT0：PUSHACCMOVTH0,#0FCH；1ms初值重裝MOVTL0,#18HJBC00H,GOEND；16行掃描標志為1，結(jié)束INCR1；取行右邊字節(jié)偏址MOVA,R1MOVCA,@A+DPTR；查表MOVSBUF,A；串口0方式發(fā)送WAIT：JBCTI,GO；等待發(fā)送完畢AJMPWAIT1GO：DECR1；取行左邊字節(jié)偏址MOVA,R1MOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AWAIT1：JBCT1,GO1AJMPWAIT1GO1：SETBP1.7；關(guān)行顯示，準備刷新NOP；串口寄存器數(shù)據(jù)穩(wěn)定SETBP1.6；產(chǎn)生上升沿，行數(shù)據(jù)打入輸出端NOPNOPCLRP1.6；恢復(fù)低電平MOVA,R2；修改顯示行地址ORLA,#0F0H；修改顯示行地址MOVR2,A；修改顯示行地址MOVA,P1；修改顯示行地址ORLA,#0FH；修改顯示行地址ANLA,R2；修改顯示行地址MOVP1,A；修改完畢CLRP1.7；開行顯示INCR2；下一行掃描地址值INCR1INCR1；下一行數(shù)據(jù)地址MOVA,R2ANLA,#0FHJNZGO2SETB00H；R2為01H，現(xiàn)為末行掃描，置標志GO2：POPACCRETIGOEND：CLRTR0；一幀掃描完畢，關(guān)掃描SETB01H；一幀掃描完畢，置結(jié)束標志POPACCRETI；退出；；；***************；；掃描文字表；；***************；；TAB:DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,00FFH,0FFH,0FFH；黑屏DB0F9H,0BFH,0C7H,0AFH,0F7H,0B7H,0F7H,0B7H,0F7H,0BFH,000H,001H,0F7H,0BFH,0F7H,0B7H；我DB0F1H,0D7H,0C7H,0CFH,037H,0DFH,0F7H,0AFH,0F6H,06DH,0F7H,0F5H,0D7H,0F9H,0EFH,0FDH；DB0FFH,007H,0C0H,06FH,0EDH,0EFH,0F6H,0DFH,0C0H,001H,0DDH,0FDH,0BDH,0FFH,0C0H,003H；愛