毕业论文外文翻译基于AT89C52单片机的LED显示屏控制系统的设计.docx
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毕业论文外文翻译基于AT89C52单片机的LED显示屏控制系统的设计
附件1：
外文资料翻译译文
基于AT89C52单片机的LED显示屏控制系统的设计
摘要这篇文章介绍了基于AT89C52单片机的LED点阵显示屏的软件和硬件开发过程。
使用一个简单的外部电路来控制像素是32×192的显示屏。
用动态扫描，显示屏可以显示6个32×32的点阵汉字。
显示屏也可以分为两个小的显示屏，它可以显示24个像素是16×16的汉字。
可以通过修改代码来改变显示的内容和字符的滚动功能，而且可以根据需要调整字符的滚速或者暂停滚动。
中文字符代码存储在外部存储寄存器中，内存的大小由需要显示的汉字个数决定。
这种显示屏具有体积小，硬件和电路结构简单的优点。
关键词发光二极管汉字显示AT89C52单片机
1.导言
随着LED显示屏不断改善和美化人们的生活环境，LED显示屏已经成为城市明亮化，现代化、信息化的一项重要标志。
在大的购物商场，火车站，码头，地铁，大量的管理窗口等，我们经常可以看到LED灯光。
LED商业已成为一个快速增长的新产业，拥有巨大的市场空间和光明前景。
文章，图片，动画和视频通过LED发光显示，并且内容可以变换。
一些显示设备的模块化结构，通常有显示模块，控制系统和电源系统。
显示模块是由LED管组成的点阵结构，进行发光显示，可以显示文章，图片，视频等。
控制系统可以控制区域里LED的亮灭，电源系统为显示屏提供电压和电流。
用电脑，取出字符字节，传送到微控制器，然后送到LED点阵显示屏上进行显示，很多室内和室外显示屏都是通过这个方法进行显示的。
按显示的内容区分，LED点阵屏的显示可分为图形显示、图片显示和视频显示三个部分。
与图片显示屏比较，不管是单色或者彩色的图形显示屏，都没有灰色色差，所以，图形显示不能反映丰富的色彩。
视频显示屏不但可以显示运动、清楚和全彩的图像，也可以显示电视和计算机信号。
虽然三者之间有一些不同，但显示的原理基本一样。
单片机具有优良的性价比，体型小，可靠性高，控制能力强，它广泛用于智能仪器、机电一体化的实时过程控制、机器人、家用电器、模糊控制和通讯系统等。
这篇文章讲诉了LED显示屏设计相关原理，以及对硬件的设计和软件流程进行了详细的介绍。
最后，我们对整体的设计进行仿真并对结果进行了分析。
2.系统总体结构的设计
通过控制系统实现的目标、功能、可靠性、成本，精度和速度，选择单片机的型号。
根据问题的实况，选择单片机型号主要考虑以下两个方面：
首先，单片机要有很强的抗干扰能力，二是单片机要有低成本高效益的特性。
MCS-51单片机在中国有很广的使用，有很多关于它的信息资料，而且可以兼容很多的芯片，尤其是ATMEL公司在2003年研发出的新一代微控制器，89S系列以及低成本高性能的AT89C52。
AT89C52单片机是低电压，高性能CMOS8位微控制器，这种芯片有8KB的只读程序存储器（PEROM），它可以反复抹擦，运用了高密度不容易失性内存技术，256字节的随机存取数据存储（RAM），能与MCS-51指令集和8052产品相兼容。
芯片的内置运用了8位中央处理器（CPU）的闪存存储单元，可以在更复杂的控制中使用。
总体的系统电路结构是由AT89C52芯片，时钟电路，复位电路，列、行扫描驱动电路和6个32×32LED点阵屏组成。
LED显示屏的整体设计结构如图1所示。
单个显示单元由点阵模块和两个74HC154组成。
行的数据信号分为两部分，是由两个8255A所决定的。
而8255A中数据来自AT89C52的P0口。
两个74HC154芯片输入字符的列扫描信号，12个74HC154共分为六组。
AT89C52的P1.0〜P1.3口提供74HC154输入信号。
外部数据存储器6264和AT89C52的P0口相连。
图1LED字符显示的整体结构
3.单片机控制系统电路设计
汉字的大小是32×32，然而单片机只有32个I/O口，它不能满足这种设计的需要，所以I/O端口必须要扩展，数据口的扩展要用两个8255A。
数据端口扩展如图2所示，74HC373是锁存八位低地址的锁存器，它为6264的低8位地址提供信号。
6224高八位地址则由端口P2.0〜P2.4所提供。
A0和A1决定8255A内部端口地址。
74HC139是2-4的译码器，它的输入信号是单片机的P2.6和P2.7口，为外部端口设备提供选通信号。
系统中有很多个外部设备，要保证它们的选通，并使它们的地址是唯一、不重复的。
图2单片机控制系统电路
AT89C52单片机的时钟电路是由单片机18，19号引脚（XTALI和XTAL2），12MHz的晶体振荡器，电容C1、C2所组成。
它运用了内部时钟模式。
复位电路与AT89C52的复位输入引脚端相连，它主要由电阻R1，电容C3构成，用了简单的上电复位电路。
4.显示器存储器单元电路的设计
在设计中汉字大小是32×32，每个汉字的字符由四个部分（a），（b），（c）和（d）组成，每部分又有四个8×8点阵。
图3是显示模块的电路分解。
（a）〜（b）的行信号由两个8255A输入的，1PA0〜1PA7和1PB0〜1PB7分别为8255A-1的PA和PB口，2PA0〜2PA7和2PB0〜2PB7分别为8255A-2的PA和PB口，右边的数字代表由74HC154提供的列扫描信号。
74HC154输入16列选通信号，因为（a）〜（d）要八个信号，因此（a）和（b）用同一个74HC154，（c）和（d）用同一个74HC154。
两个74HC154提供的列扫描信号可以显示一个字符。
在电路工作时，（a）〜（d）扫描相应选通信号，一次只有一个处在选通状态，而别的列处于关闭状态。
显示的数据是由两片8255A同时提供，由于人眼有暂留效应，眼睛只会看到一个稳定字符。
另外，显示每个中文字符要128个字节的空间，然而AT89C52单片机芯片内只有256字节数据存储器，远达不到设计所要求的，所以扩展了6264这个8×8K外部数据存储器。
图3显示单元电路分解图
5.数据单元电路的设计
Intel8255A是一种可编程通用并行输入/输出接口芯片。
可以通过软件设置功能，有很强的通用性。
它可通过CPU数据总线直接连接外部设备，使用很灵活方便。
Intel8255A接口芯片有三个8位的并行输入和输出端，运用编程方法可以设置这三个端口作为输入端或者输出端。
芯片有基本输入和输出的工作方式，即选通输入/输出和双向输入/输出。
数据在CPU数据总线传输时，它可进行选择性无条件移动，查询或者中断传输。
Intel8255A芯片的第三端口，就是端口C可以用作数据端，也可以作为控制端。
当端口C作为一个数据端口时，它可用作8位数据端口，但也分别作为两个4位数据端口，每位都可以进行操作，可以设置一个特定的位进行输入或输出，这样对位的控制提供了方便。
在显示单元电路的设计中，两个8255A提供行数据信号，如图4所示。
设计运用了动态扫描的方式，通过控制行或者列扫描来显示汉字。
系统用列扫描方式控制屏的显示，如图5所示为列扫描电路。
12片74HC154组成列扫描电路。
由2片74HC154控制一个字符并显示一个字符32列。
74HC154的输入信号传入显示屏的AT89C52的P1.0的〜P1.3口，第二片的输入信号是P1.7〜P1.4口，12片74HC154根据这种指令工作。
图4行数据单元电路
6.串行通信接口电路的设计
PC机和单片机通过串行通讯接口链接。
这个系统为了实现PC机与单片机的串行通讯功能,把单片机串行接口的电平转换成RS–232C电平标准[11]，其中PC机的RS232口输出电压为±12V。
照顾到单片机与PC机的通信长度短，而且单片机只能接收命令和数据，所以选择最简单接法：
PC机与单片机直接相连，PC机TXD端发出的信号传送到通信电路中再转化为电流信号，当有信号送进来时就有电流流过光耦合器中的红外发光二极管，二极管发出光信号投射到光敏三极管，再转换成电信号输到单片机的RXD端，实现了以光为媒介的电到光到电信号转换传输过程，而且在电气上是完全阻隔的，减除了输出端对输入端可能产生的干扰和反馈。
它的原理如图6所示。
图6串行通行接口电路
7.软件的设计
整体软件设计可分为两大功能块：
显示功能和通信功能。
显示部分运用了动态扫描的方式，显示屏可以显示的汉字、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。
与PC机的实时通信部分主要用了单片机串口中断接收数据信息，实现了与计算机的实时数据信息传输。
通信部分的主机软件运用了VisualBasic编程，使用VB在标准串口通信方面提供的具有强大功能的通信控件MSCOMM，该控件可设置串行通信的数据发送和接收，对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置，直接用PC机的RS-232/RS-485串口发送数据。
为了实现单片机与PC机的可靠通信，必须要双方具有相同的数据格式和波特率，这个设计采用RS-232通信，一帧10位的数据格式，9600bit/s的波特率。
附件2：
外文原件
DesignofLEDDisplayControlSystemBased
OnAT89C52SingleChipMicrocomputer
Abstract—ThispaperintroducesdisplaydesignprocessabouthardwareandsoftwarebasedonAT89C52singlechipmicrocomputer.Weuseasimpleexternalcircuittocontrolthedisplayscreen,whichsizeis32×192.Thedisplayscreenalsocandisplaythesizeofthesix32×32dotmatrixChinesecharactersbyadynamicscanmode,andcanbedividedintotwosmalldisplayscreen,whichcandisplaytwenty-fourChinesecharacterswhosesizeis16×16.Wecanmodifythecodetochangethecontentofthedisplay,subtitlescanachievescrollingfunctionandthescrollspeedcanbeadjustedaccordingtorequirements,subtitlescanalsoachievepausefunction.TheChinesecharactercodestoredinexternaldatamemory,thecapacityofdatamemoryisexpandedaccordingtotherequirementsofChinesecharacterswewanttoshow.Thisdisplayscreenhasadvantagesofsmallvolume,fewhardwareandsimplecircuitstructure.
IndexTerms—LED,ChineseCharacterDisplay,AT89C52
I.INTRODUCTION
LEDdisplayhasbecomeanimportantsymbolofthecitylighting,modernizationandinformationsocietywithcontinuousimprovementandbeautificationofpeople'slivingenvironment[6].LEDlightscanbeseeninthelargeshoppingmalls,railwaystation,docks,undergroundstation,avarietyofmanagementwindowandsoon.LEDbusinesshasbecomeafast-growingnewindustry,ahugemarketspaceandbrightprospects[9].Thetext,pictures,animationandvideoaredisplayedbyLED’slight,andcontentcanbechanged.Somecomponentsarethedisplaydevicesofthemodularstructure,andwhichusuallyconsistsofadisplaymodule,controlsystemandpowersystem.ThedisplaymoduleisconstitutedbythelatticestructurewhichconsistsofLED,andisresponsibleforlight-emittingdisplay;thescreencandisplaytext,pictures,videoandsoonbycontrolsystemwhichcancontrollightordarkofLEDinthecorrespondingregion;Powersystemisresponsiblefortransforminginputvoltageandcurrentintovoltageandcurrentwhichthescreenneeds.LEDdotmatrixdisplayextracteddisplaycharacterfontthroughPC,andsenttothemicrocontroller,thendisplayedinthedotmatrixscreen,whichmainlyusedfordisplayofindoorandoutdoorcharacters.LEDdotmatrixdisplaycanbedividedintographicdisplay,imagedisplayandvideodisplaybydisplayedcontent.Comparedwiththeimagedisplay,thecharacteristicsofgraphicdisplayisnodifferenceingraycolorwhetheritismonochromeorcolordisplay.Therefore,graphicdisplayalsofailstoreflecttherichnessofcolor,andvideodisplaycannotonlyshowexercise,clearandfull-colorimages,butalsoshowtelevisionandcomputersignals.Althoughtherearesomedifferencesbetweenthethree,butthemostbasicprinciplesaresimilar[6].
SCMhasexcellentcostperformance,smallsize,highreliability,strongcontrol,andwidelyusedinsmartinstruments,mechanicalandelectricalintegration,real-timeprocesscontrol,robotics,domesticappliances,fuzzycontrol,communicationssystemsandsoon.
ThisarticledescribedthedesignbytheLEDdisplayrelevantprinciple,andthedesignofhardwareandsoftwarestructurearedescribedindetail,finally,wesimulatefortheoveralldesignandanalyzetheresults.
II.SystemOverallStructureDesign
SingleChipMicrocomputer（SCM）modelswereselectedaccordingtothetarget,function,reliability,cost,accuracyandspeedofthecontrolsystem.Accordingtotheactualsituationofthesubject,thechoiceofSCMmodelsmainlyconsideredfromthefollowingtwoaspects:
First,SCMhasstronganti-interferenceability;Second,
SCMhasahighercost-effective.DuetoMCS-51iswidelyusedinChina,hasmoreinformationandcancompatiblewiththemoreperipheralchipstoo,inparticular,ATMELCorporation,introducedanewgenerationmicrocontrollerin2003,thatis89Sseries,anditstypicalproductswithhighperformanceandlowcostmicrocontrollerisAT89C52.AT89C52isalowvoltage,high-performanceCMOS8-bitmicrocontroller,thechipincludes8KBread-onlyprogrammemory（PEROM）whicherasecanberepeated,256byterandomaccessdatamemory（RAM）,devicesadopthigh-densitynonvolatilememorytechnologytoproduce,compatiblewiththestandardMCS-51instructionsetandthe8052products,whilethechipbuilt-ingeneral-purpose8-bitcentralprocessing（CPU）,Flashstorageunit,canbeappliedtothemorecomplexcontrolapplications[10].
ThesystemwasrealizedbythecircuitrywhichismadeupofAT89C52chip,Clockcircuit,resetcircuit,columnscandrivercircuit,linedrivecircuitandthesix
32×32LEDdotmatrix,theoverallstructureofLEDcharactersdisplayisshowninFig.1.Adisplayunitiscomposedofdotmatrixandtwo74HC154.Linedatasignalisdividedintotwoparts,whichisgivenbythetwo8255Arespectively,butthe8255AdataarefromtheP0portthemastercontrollerAT89C52.Thecolumnscanningsignalofeachcharacterwasgivenbythetwo74HC154,the74HC15412piecesandwasdividedintosixgroups.Theinputsignalof74HC154wasgivenbytheP1.0~P1.3ofAT89C52.Externaldatamemory6264connectedwiththeAT89C52theP0port.
III.SYSTEMHARDWARECIRCUITDESIGN
A.CircuitDesignofMCUControlSystem
ThesizeofChinesecharactersis32×32,butmicrocontrollerhas32I/Oport,andcan’tmeetdesignrequirements,sotheI/Oportmustexpand,thedataportexpansionwasimplementedbytwo8255A.ThedataportexpansionisshowninFig.2,74HC373istheaddresslatch,andlatchloweightaddress,theloweightaddresssignalsof6264providedbyit,butthehigheightaddresssignalsof6264providedbyP2.0~P2.4,Internalportof8255AwaschosenbyA0andA1.74HC139is2-4decoder,whoseinputsignalsareprovidedbyP2.6andP2.7ofSCM,andprovidedstrobefortheexternalI/Odevices,becausethesystemhasmorethanoneexternaldevice,makesurethattheycannotbegated,sothattheiraddressesistheonlyanddonotrepeat.
TheclockcircuitofAT89C52
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