电子综合设计16X16汉字点阵显示设计.docx
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电子综合设计16X16汉字点阵显示设计
电子综合设计方案
题目：
16*16点阵汉字显示屏显示设计
年级专业：
电气
学生姓名：
2011年12月10日
第一章课题简介
1.1LED显示简介
LED显示屏：
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。
用来显示文字、图形等各种信息的显示屏幕。
LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、交通干道及各种室内/外显示场合的信息发布，公益宣传，环境参数实时，重大活动倒计时等等得到广泛的应用。
单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。
所显示字符的点阵数据可以自行编写，也可从标准字库中提取。
第二章课题系统整体方案
2.1需要实现的功能
本设计是一16×16点阵LED电子显示屏的设计。
整机以40脚单片机AT89C51为核心，通过该芯片控制列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。
该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字。
显示可以采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。
开关控制显示“矿大电气五班”、“电子综合设计”的字幕。
同时还要实现的功能：
5V的电压输入，时钟电路的设置，复位电路的设置，单片机给74HC154芯片同时给E1和E2低电平，74LS154才能正常的工作。
例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
应用时限流电阻可以放在X轴或Y，16*16LED点阵如图2.1.1所示。
图2.1.1
16X16点阵LED工作原理说明:
16X16点阵共需要256个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：
一根竖柱：
对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。
一根横柱：
对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。
需要实现的功能如下图流程图图2.1.3所示：
图2.1.3
本电路使用AT89C51实现行驱动，对显示模块从上至下的扫描，用74HC154和三极管实现列驱动，对显示模块从左至右的扫描，然后显示字符。
在中规模集成电路中译码器有几种型号，使用最广的通常是74HC154译码器，74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。
2.2系统软件的设计
软件程序是整个控制系统的核心部分。
显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。
程序中将数据存储器分为三个区：
显示缓冲区、数据存储区和接收缓冲区。
单片机通过串口中断接收PC机传来的数据，暂时存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然后再根据显示方式依次从数据存储器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示。
显示采用逐行扫描的方式，图5是显示一屏字符的程序流程图。
与PC机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息，实现与计算机的数据信息传输。
其程序流程图如图5和6附录所示。
s
第三章系统硬件电路的设计
3.1单片机系统及外围电路
3.1.1单片机的选择
本设计选用了AT89C51单片机作控制
3.1.2AT89C51芯片介绍
概述：
AT89C51为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。
功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。
主要管脚有：
XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。
RST（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。
VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。
P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
AT89C51的引脚图如下图3.1所示：
图3.1
3.1.3单片机系统外围电路
单片机外围电路一般有两块：
时钟电路（如图3.1.3）和复位电路（3.1.4）
时钟电路由一个晶振和两个小电容组成，用来产生时钟频率。
复位电路由一个电阻、按键和一个电容组成，用来产生复位信号，使单片机上电的时候复位。
图3.1.3
AT89C52单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡器电路的输入端和输出端，时钟可由内部和外部生成，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。
系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶振频率选择12MHz，C1、成的电容值取22PF,电容的大小频率起微调的作用
图3.1.4
单片机有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位与上电复位方式，当上电时，C1相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下复位时单片机复位。
在有时碰到干扰时会造成错误复位，但是大多数条件下，不会出现单片机错误复位，而可能会引起内部某些寄存器错误复位，在复位端加一个去耦电容，则会得
到很好的效果。
3.2驱动电路
3.2.174HC154芯片简介
74HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。
74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。
该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。
任选一个使能输入端作为数据输入，74HC154可充当一个1-16的多路分配器。
当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随应用的状态。
3.2.2驱动电路的构成
本设计的驱动电路由三极管的集电极输出给点阵显示屏，使其足够亮。
其驱动电压为5V。
行驱动由P0口列驱动电路如图3.3.2所示：
图3.2.2
3.316*16LED显示屏电路和原理
16*16LED显示屏电路在proteus仿真中由四个8*8LED点阵组成的，其中二极管的正极控制器也就是AT89C51，负极接译码器也就是74HC154。
显示屏可以显示字符、汉字、动画等任何图形。
该电路充分利用了单片机的I／O口资源．使整机硬件达到最简。
16*16点阵的原理：
点阵LED扫描法介绍点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：
（1）点扫描；
（2）行扫描；（3）列扫描。
若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。
电路如图3.3所示：
图3.3
3.4电源电路
本设计采用电源线直接从家用电路中接入电源，经变压为5V，为电路供电。
第四章系统程序的设计
4.1系统主程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVR2,#30
NEXT1:
JNBP0.7,NEXT2
MOVDPTR,#KUANG
LCALLDISP
JNBP0.7,NEXT2
MOVDPTR,#D_A
LCALLDISP
JNBP0.7,NEXT2
MOVDPTR,#DIAN
LCALLDISP
JNBP0.7,NEXT2
MOVDPTR,#QI
LCALLDISP
JNBP0.7,NEXT2
MOVDPTR,#WU
LCALLDISP
JNBP0.7,NEXT2
MOVDPTR,#BAN
LCALLDISP
JNBP0.7,NEXT2
LJMPMAIN
NEXT2:
MOVDPTR,#DIAN
LCALLDISP
JBP0.7,NEXT1
MOVDPTR,#ZI
LCALLDISP
JBP0.7,NEXT1
MOVDPTR,#ZONG
LCALLDISP
JBP0.7,NEXT1
MOVDPTR,#HE
LCALLDISP
JBP0.7,NEXT1
MOVDPTR,#SHE
LCALLDISP
JBP0.7,NEXT1
MOVDPTR,#JI
LCALLDISP
JBP0.7,NEXT1
LJMPMAIN
DISP:
MOVR0,#0
MOVR1,#0
DISP1:
MOVP1,R1
MOVA,R0
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
INCR0
MOVA,R0
DISP2:
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
LCALLDELAY
INCR0
INCR1
MOVA,R0
subbA,#31
JZDISP3
LJMPDISP1
DISP3:
DJNZR2,DISP
MOVR2,#30
RET
DELAY:
MOVR3,#15
MOVR4,#60
DJNZR4,$
DJNZR3,D1
RET
KUANG:
DB20H,40H,20H,80H,27H,0FCH,39H,08H;"矿"
DB21H,09H,63H,0FAH,21H,04H,1FH,0F8H
DB10H,00H,90H,00H,70H,00H,10H,00H
DB10H,00H,30H,00H,10H,00H,00H,00H
D_A:
DB04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H;"大"
DB04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H
DB05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H
DB04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H
DIAN:
DB00H,00H,00H,00H,1FH,0E0H,12H,40H;"电"
DB12H,40H,12H,40H,12H,40H,0FFH,0FCH
DB12H,42H,12H,42H,12H,42H,12H,42H
DB3FH,0E2H,10H,02H,00H,0EH,00H,00H
QI:
DB02H,00H,04H,00H,1AH,00H,0E2H,00H;"气"
DB2AH,00H,2AH,00H,2AH,00H,2AH,00H
DB2AH,00H,2AH,00H,2BH,0F8H,28H,04H
DB60H,02H,20H,01H,00H,0EH,00H,00H
WU:
DB00H,02H,20H,02H,21H,02H,21H,02H;"五"
DB21H,1EH,21H,0E2H,3FH,02H,21H,02H
DB21H,02H,21H,02H,21H,02H,23H,0FEH
DB61H,02H,21H,06H,00H,02H,00H,00H
BAN:
DB21H,04H,21H,06H,3FH,0FCH,21H,08H;"班"
DB60H,49H,2FH,82H,00H,1CH,0FFH,0E0H
DB00H,02H,21H,02H,21H,02H,3FH,0FEH
DB21H,02H,61H,06H,20H,02H,00H,00H
ZI:
DB01H,00H,01H,00H,41H,00H,41H,00H;"子"
DB41H,00H,41H,02H,41H,01H,47H,0FEH
DB45H,00H,49H,00H,51H,00H,61H,00H
DB01H,00H,03H,00H,01H,00H,00H,00H
ZONG:
DB04H,44H,0CH,0C6H,35H,44H,0C6H,48H;"综"
DB04H,48H,08H,00H,30H,84H,24H,98H
DB24H,0A2H,0A4H,81H,64H,0FEH,24H,80H
DB24H,0A0H,2DH,90H,30H,8CH,00H,00H
HE:
DB01H,00H,01H,00H,02H,00H,04H,7FH;"合"
DB0AH,42H,12H,42H,22H,42H,0C2H,42H
DB22H,42H,12H,42H,0AH,42H,04H,0FFH
DB02H,40H,03H,00H,02H,00H,00H,00H
SHE:
DB02H,00H,02H,00H,42H,00H,33H,0FEH;"设"
DB00H,05H,02H,09H,05H,02H,0F9H,0C2H
DB81H,34H,81H,08H,81H,14H,0F9H,64H
DB05H,82H,04H,03H,04H,02H,00H,00H
JI:
DB02H,00H,02H,00H,42H,00H,33H,0FEH;"计"
DB00H,04H,02H,08H,02H,10H,02H,00H
DB02H,00H,0FFH,0FFH,02H,00H,02H,00H
DB02H,00H,06H,00H,02H,00H,00H,00H
END
第五章调试及性能分析
5.1软件调试
将上述程序进行编译后，打开AT89C51单片机的元件属性编辑对话框，如图5.1.1所示。
在PROGRAMFILE中，单击文件夹图标，选择“程序ll.hex”文件后，即可对系统进行仿真，整个系统的仿真结果如图5.1.2所示：
图5.1.1
图5.1.2
5.2性能分析
本文设计的点阵LED显示屏控制系统以AT89C52单片机为基础，采用静态RAM作为数据存储器，利用串行接口实现与PC机的数据传输。
在系统设计中还兼顾了单片机的抗干扰能力，有效地提高了系统运行的可靠性。
可直接运用于实际场合。
可实现汉字、字符及数字等内容的显示。
可以随时更新显示的内容。
使用起来非常方便。
参考文献
[1]金龙国，单片机原理与应用[M].中国水力水电出版社，2008.1
[2]康华光，数字电子技术[M].高等教育出版社.20088
[3]单片机C语言应用于实践[M].清华大学出版社.20057
[4]周润景，基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京：
北京航空航天大学出版社
附录
器件清单：
名称
代号（数量）
型号、参数
4-16译码器
U2
（1）
74HC154
LED矩阵显示
1块
16*16LED矩阵显示
万能电路板
1块
电源线及插头
1根
电源控制开关
2个
带自锁
导线
若干
单片机最小系统板所需材料
单片机
1片
STC89C51
单片机支座
1个
晶振
1个
12MHZ
按键开关1
1个
无自锁
电容
C1，C2，C3
22PF
电阻
R1
1K
排阻
1个
4.7K
升级会员 