基于单片机1616的点阵显示毕业设计.docx

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基于单片机1616的点阵显示毕业设计

基于单片机16*16的点阵显示

院系：

机电工程学院

专业（班级）：

电子信息工程2班

姓名：

林帅帅

学号:

015

指导教师：

叶圣

职称：

讲师

完成日期：

2013年12月18日

1引言1

2设计的任务与要求3

3硬件电路设计4

整体设计方案4

元器件描述5

STC89c52单片机5

74hc595寄放器的概述7

16*16点阵显示屏幕8

点阵显示模块9

89c52应用系统部份电路10

晶体振电路原理和概述10

上电复位电路11

I/O口和扩展锁存器操纵点阵显示12

4系统软件设计14

软件设计描述14

16*16点阵显示程序14

5调试和性能分析20

总结21

参考文献22

附录A总电路图23

附录B实物图24

基于单片机的16*16点阵显示

1引言

现代信息产业的高速进展，在咱们周围LED显示屏作为现代信息化社会的一个闪亮标志。

其普遍的应用在室内外需要进行效劳的地址，世人皆知在咱们生活的领域如电信，邮政大厅，营业部，车站，机场，口岸，运动场所等信息的发布，政府政策的发布，各类市场行情信息的发布和宣传等。

信息广告在蓬勃进展的市场经济中起着愈来愈重要的作用。

随着技术的不断进步，新产品层出不穷，市场竞争越来猛烈，广告的重要性也就加倍引发企业的关注。

一个成功的企业隔离不开成功的广告，而成功的广告离不开成功的广告技术和发布手腕。

因此，广告的新颖性，广告的创意引发高层人士的高度重视。

在以前电子技术还不发达的时候，咱们通常见到的是通过写大字报基挂横幅等来打广告，但那样很不方便，比如要改换内容那么要整个都要换掉，而且到了晚上就看不清，超级麻烦。

因此在现代信息技术发达的社会，仅仅如此确信是没有竞争力的，而汉字显示屏的显现，不仅能够随时更改内容，而且到了晚上也专门的夺目，操作也超级的简便，本钱低，从而很全有有效性，给人们带来了许多的用途与方便，基于PC机操纵的LED点阵式显示屏的进展技术也超级的快，不仅点阵数高，同时能够显示铁汉字或图形，而且清楚度超级高。

还有许多的其它附加功能，又如，能够动态显示，不断的换颜色，能够翻转汉字或图形，还能够反色目前国内外还有加倍先进的技术，确实是利用液晶显示屏，那么加倍清楚，但本钱比较高。

现今社会在飞速进展无疑能源，健康，空间的利用，成了人们着重关注的对象。

而在那个信息传递极速的社会，LED的显现给人们带来了希望之光。

LED的特色的地方一是节能（直接功耗，间接耗能），二是大体无电离辐射，三提高空间利用率。

而这些特色又恰好解决了上述的三种问题。

但是LED点阵显示屏的特点不单单于此LED点阵显示屏用的是数码管，而数码管具有补助和，廉价等优势。

做出来的LED点阵显示很耐用。

LED点阵显示屏之因此受到普遍重视而取得迅速进展，是与LED显示屏本身所具有的优势分不开的。

LED点阵显示屏的进展前景极为广漠，目前正朝着更高亮度。

更高耐气候性，更高的发光密谋，武冈市的发光均匀性，靠得住性，全色化方向进展。

LED点阵显示屏的组成型式有多种，其中典型的有两种。

一种把所需展现的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。

目前，国内的LED点阵显示屏大部份是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花腔较单一。

一样在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏操纵系统中的EPROM芯片内，当需要改换显示内容时就超级困难，如此使该类型的显示屏利用范围受到了限制。

国内的另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，尽管增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花腔都有所增加，但也存在着改换显示内容不便的缺点。

随着社会经济的迅速进展，如今的广告牌都存在着显示内容丰硕、信息量大、信息改换速度快等特点因此传统的LED的。

。

2设计的任务与要求

本课程设计的16*16点阵需要32个驱动，别离为16个列驱动及16个行驱动。

每一个行与每一个列能够选中一个发光管，共有256个发光管，采纳动态驱动方式。

每次显示一行后再显示下一行。

本设计是利用实验仪上的16*16 LED点阵显示器，编写显示“机电工程学院”等中文字符字符，最好能移动显示。

此刻市场上各类基于LED的显示屏较多，但大部份产品为单一模式的LED显示屏，其在显示内容的改换及显示屏的重组等方面都存在不便的地方。

但随着信息化社会的迅速进展，LED显示屏正在向显示内容丰硕、信息更改方便等方面进展。

因此制作一款多功能的LED广告显示屏是超级成心义。

3硬件电路设计

整体设计方案

工作原理简述：

LED点阵电路大体上能够分成单片机本身的硬件、显示驱动电路（74hc595寄放器）、操纵信号电路（按键）三部份。

在整个电路当中此操纵电路部份相当于一个上位机，它负责操纵整个电路和相应的程序的运行和给屏体电路部份发送死令。

点阵显示屏体、和它的各个驱动电路。

由于两部份的电路在制板时能够放到一路，因此能够将其字库放到操纵电路部份利用中断方式来与屏体电路部份进行数据和命令的传送。

此显示电路采纳扫描方式进行显示时，由两个I/O口操纵点阵的行，各行的同名列共用一个列驱动器。

由行译码器给出的列选通信号，从第一列开始，按顺序一次对各列进行扫描。

接通的列，就在该行该列点燃相应的LED，未接通的列所对应的LED熄灭。

图1系统框图

74hc595的SRCK端接单片机口，SI端接单片机口，RCK端接单片机口，第一片74hc959的QH'接到第二片74hc595的SI上，第二片74hc959的QH'接到第三片74hc595的SI上，第三片74hc959的QH'接到第四片74hc595的SI上，如图2：

图274hc595电路图

元器件描述

这此课程设计要紧采纳单片机STC89c52为LED显示屏的操纵核心，系统要紧包括LED驱动模块、外部扩展锁存器74hc595。

下面对各模块和器件的设计一一进行论证论述。

STC89c52单片机

STC89c52俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器能够反复擦除1000次。

该器件采纳ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪存存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89c52是一种高效微操纵器。

AT89C系列单片机为很多嵌入式操纵系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

STC89c52单片机40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：

电源、时钟、操纵和I/O引脚。

如图3所示

图3STC89c52单片机的外形及引脚排列

一、电源

（1）VCC-芯片电源，接+5V,

（2）VSS-接地端；

注意：

用万用表测试单片机引脚电流表一样为0V或5V，这是标准的TTL电平，但有时候在单片机程序正在工作时候测试结果并非是那个值而是介0V-5V之间，其实这只是万用表反映没这么快罢了，在某一刹时单片机引脚电流不是维持在通常情形下0V或5V的。

二、时钟：

XTAL一、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。

3、操纵线：

操纵线共有4根

（1）ALE/PROG：

地址锁存许诺/片内EPROM编程脉冲

①ALE功能：

用来锁存PO口送出的低8位地址

②PROG功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROG编程期间，此引脚输入编程脉冲。

（2）PSEN：

外ROM读选通信号。

（3）RST/VPD：

复位/备用电源。

①RST（Reset）功能：

复位信号输入端。

②VPD功能：

在VCC掉电情形下，接备用电源。

（4）EA/VPP：

内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

①EA功能：

内外ROM选择端。

②VPP功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源VPP。

4、I/O线

89C51共有4个8位并行I/O端口：

P0、P一、P二、P3口，共32个引脚。

P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和操纵信号（属操纵总线路）。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口。

当P1口的管脚第一次写1时，被概念为高阻输入。

P0口能够用于外部程序数据存储器，它能够被概念为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，现在P0外部必需被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外手下拉为低电平常，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄放器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和操纵信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输出，由于外手下拉为低电平，它将输出电流。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要维持RST脚两个机械周期的高电平常刻。

74hc595寄放器的概述

74HC595芯片是一种串入并出的芯片,在电子显示屏制作当中有普遍的应用。

 74HC595是8位串行输入/输出或并行输出移位寄放器，具有高阻、关、断状态。

三态。

特点 8位串行输入 8位串行或并行输出 存储状态寄放器，三种状态 输出寄放器能够直接清除 100MHz的移位频率 输出能力 并行输出，总线驱动 串行输出；  

595是具有8位移位寄放器和一个存储器，三态输出功能。

 移位寄放器和存储器是别离的时钟。

数据在SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄放器中去。

若是两个时钟连在一路，那么移位寄放器老是比存储寄放器早一个脉冲。

 移位寄放器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7’）,和一个异步的低电平复位，存储寄放器有一个并行8位的，具有三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄放器的数据输出到总线。

CPD决定动态的能耗， PD＝CPD×VCC×f1+∑（CL×VCC2×f0） F1＝输入频率，CL＝输出电容 f0＝输出频率（MHz） Vcc=电源电压 引脚说明符号引脚描述。

图474hc595移位寄放器引脚图

16*16点阵显示屏幕

8*8的LED点阵为单色行共阴模块，单点的工作电压为正向（Vf）=,正向电流（IF）=18-10mA。

静态点亮（64点全亮）总电流为640mA总电压为，总功率为。

动态时取决于扫描频率（1/8或1/16秒）单点刹时电流可达80-160mA。

16*16点阵表态时16*16*10mA，动态时单点电流80-160mA。

接线方式：

当某一行线打高时，某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮：

某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某一行线打低时，不管列线如何，对应这一行的点全数暗。

其引脚图如图6所示。

1操纵第五行显示接高9操纵第一行显示接高

2操纵第七行显示接高10操纵第四行显示接低

3操纵第二行显示接低11操纵第六行显示接低

4操纵第三行显示接低12操纵第四行显示接低

5操纵第八行显示接高13操纵第一行显示接高

6操纵第五行显示接低14操纵第二行显示接高

7操纵第六行显示接高15操纵第七行显示接低

8操纵第三行显示接高16操纵第八行显示接低

图516*16点阵引脚图

图616*16点阵显示器连接图

点阵显示模块

机（0）{8,0,136,15,136,8,190,8,136,8,136,8,156,8,172,8,138,8,136,8,136,8,72,40,72,40,40,48,0,0,0,0}

图7点阵显示

89c52应用系统部份电路

以下是stc89c52应用系统设计包括晶振电路和上电复位电路，和单片机I/O口或以扩展锁存器方式操纵的点阵显示。

晶体振电路原理和概述

单片机本身犹如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作，电路应在唯一的时钟信号操纵下，严格地按规按时序工作。

而时钟电路就用于产生单片机工作所需要的时钟信号。

Stc89c52单片机时钟电路示用意如图8所示

图8stc89c52单片机时钟电路示用意

在MCS-52芯片内部有一个高增益反相放大器，用于组成振荡器。

反相放大器的输入端为引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容C一、C2形成反馈电路，可组成稳固的自激振荡频率范围一般是~12MHZ。

假设晶体振荡器频率高，那么系统的时钟频率也高，单片机的运行速度也就快。

在上图中，利用晶体振荡器时，C一、C2取值（30±10）pF；利用陶瓷振荡器时，C一、C2取值（40±10）pF。

C一、C2的取值尽管没有严格的喜怒无常，但电容的大小阻碍振荡电路的稳固性和快速性，通常取值20~30pF，在设计印制电路时，晶振和电容等应尽可能靠近芯片，以减少散布电容，保证振荡器振荡的稳固性。

振荡电路产生的振荡脉冲并非直接利用，而是经分频后再为系统所用。

振荡脉冲在片内通过一个时钟发生电路二分频后越冬作物为系统的时钟信号。

片内时钟发生电路实质上是一个二分频的触发器，其输入来自振荡器，输出为二相时钟信号，即状态时钟信号，其频率为fose/2；状态时钟三分频后为ALE信号，其频率为fose/6；状态时钟六分频为机械周期，其频率为fose/12。

也能够由外部时钟电路睛内输入脉冲信号作为单位片机的振荡脉冲。

这时外部脉冲信号是经XTAL1引脚引入的，而XTAL2引脚悬空或接地。

对外部设备信号的点空比没有要求，但高低持续的时刻不该小于20ns。

这种方式经常使用于多块芯片同时工作，便于同步。

其外部脉冲接入方式如图9所示

图9STC89c52单片机外部时钟输入接线图

上电复位电路

上电自动复位操作要求接通电源后自动实现复位操作。

如图9（a）（b）所示

图10上电自动复位电路

图（a）所示为最简单的复位电路。

上电刹时由于电容C上无储能，其端电压挖为零，RST取得高电平，随着电容器C的充电，RST引脚上的高电平将爱河下降，当RST引脚上的电压小于某一数值后，单片机就离开复位状态，进入正常工作模式。

只要高电平能维持复位所需要的时刻（约两个机械周期），单片机就能够实现复位。

相较于图（a），图（b）所示的电路只是增加了二极管VD和电阻R。

其优越性在于停电后，二极管VD给电容C提供了快速放电通路，保证再上电时RST为高电平，从而保证单片机靠得住复位。

正常工作时，二极管反偏，对电路没阻碍。

断电后，VCC慢慢下降，当VCC=0JF，电容C通过VD迅速放电，恢复到无电量的寝状态，为下次上电复位做好预备。

I/O口和扩展锁存器操纵点阵显示

本次课程设计的硬件实验采纳Dais-52FD单片机实验箱来实现单片机I/O口和扩展锁存器相结合的方式操纵16*16点阵显示自己名字的中英文字符。

I/O口别离提供字形代码（列码）、扫描信号（行码），凡字形代码位为“1”、行扫描信号为“1”点亮该点，不然熄灭；通过逐行扫描循环点亮字形或曲线。

I/O口地址分派情形如下表1所示：

扩展名称

口地址

用处

控制方式

273（4）

0FFE3H

列代码1

扩展锁存器

273

（1）

0FFE0H

列代码2

扩展锁存器

273（3）

0FFE2H

行扫描1

扩展锁存器

273

（2）

0FFE1H

行扫描2

扩展锁存器

4系统软件设计

软件设计描述

16*16的点阵LED关键部份是硬件电路的设计，软件设计就相对要灵活的多，硬件搭建起后，咱们就能够够对单片机编写相应的程序来实现不同的显示功能，还能够添加很多的动态成效，又如卷入卷出、滚支，帘出帘入等等，只要程序能够办的到的它都能实现。

本文要紧介绍软件驱动程序的一个关键部份，确实是74hc595的移位操作，咱们是通过74hc595的译码输出来选通行，相对应咱们要对74hc595写一个字，使其选通相应的列，如此就完成了一次LED的扫描操作主，由于人的视觉暂留，只要设置不同的扫描周期就能够够产生不同的动态成效。

扫描周期的确信能够是模糊的，也能够是精准的。

所谓模糊的，确实是依照体会，和人的视觉暂留的时刻来估量起时，可能需要通过几回的尝试才能达到较好的显示成效。

所谓精准的确实是依照人的视觉暂留时刻，和所扫描的点阵数量来精准计算扫描周期，通过按时器来实现较为精准的扫描周期。

这种耗时一样不用这么精准，选择模糊的判定和几回尝试就能够达到专门好的显示成效了。

单片机在上电后能自动执行一次复位操作，同时开始接收外部晶振的信号输入。

从程序中的列扫描序列中读取列码的地址，并从码字表中反复读取行码的地址，由I/O口输出信号对LED点阵进行选通点亮，然后判定拉幕次数，显示出相应的字符来。

显示一幕后拉幕次数加1，再送新的幕次和行码地址。

16*16点阵显示程序

16*16点阵显示实验程序如下：

#include<>

#include<>

#defineucharunsignedchar

sbitSCK=P3^6;

sbitLCK=P3^5;

sbitSDI=P3^4;

单片机高级教程[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，2001．

[4]赵晓安.MCS-51单片机原理及应用[M].天津：

天津大学出版社，．

[5]肖洪兵.跟我学用单片机[M].北京：

北京航空航天大学出版社,．

[6]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：

北京航空航天大学出版社,2001．

[7]于凤明．单片机原理及接口技术[M]．北京：

中国轻工业出版社．1998．

附录A总电路图

图FA-116*16点阵显示总电路图

附录B实物图

图FB-1“机”的显示

图FB-2“电”的显示

图FB-3“工”的显示

图FB-4“程”的显示

图FB-5“学”的显示

图FB-6“院”的显示