毕业设计论文-基于avr单片机的点阵屏系统的设计与仿真.doc

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毕业设计（论文）

题目基于AVR单片机的点阵屏

系统的设计与仿真

专业电子信息科学与技术

班级电技072班

学生

指导教师

2011年

西安理工大学本科生毕业设计（论文）

毕业设计论文题目不超过20个汉字

专业：

电子信息科学与技术

班级：

电技072班

作者：

指导教师：

职称：

答辩日期：

2011-06-18

摘要

本设计是一16×16点阵LED电子显示屏的设计。

以美国ATMEL公司生产的40脚单片机Atmega16为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。

通过该芯片控制两个行驱动器74HC573和两个列驱动器74HC573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，采用4块8×8点阵LED显示模块来组成16×16点阵显示模式。

显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。

文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。

单片机控制系统程序采用单片机C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（即直接点阵画图）。

经实践证明，该系统显示误差小，性能稳定，扩展能力强。

关键词：

Atmega16单片机；LED；点阵显示；C语言

Abstract

Thisdesignisa16×16latticeLEDelectrondisplaymonitordesign.Thewholeequipmentiswiththe40-pinAtmega16MCU（MicroControllerUnit）producedbytheAmericanATMELcompanyatthecore,introducedtakeitasthecontrolsystemLEDlatticeelectrondisplaymonitordynamicdesignandthedevelopmentprocess.Controlstwogooddriver74HC573andtworowdriver74HC573throughthischipactuatesthedisplaymonitordemonstration.Theelectronicscreencanshowallkindsofwrittenormonochromeimages,onefullscreendisplayChinesecharacters,fourpiecesof8×8dot-matrixLEDdisplaymodulestoformthe16×16dotmatrixdisplaymode.Showdynamicshowthatmakesstaticgraphicortextcanbeachieved,shiftedoutofvariousformats.ThispaperdescribesthehardwaredesignoftheLEDdotmatrixdisplay,andtheprinciplefunctionofthevariouspartsofthecircuit,thecorrespondingsoftwareprogramdesignandtheuseofsomesuch.

SCMprocesscontrolsystemusedforeditingMCUClanguage,ProgrammingcontrolpointsindicatedbythecorrespondingLEDanodeandovercastextremelevel.Wecaneffectivelycontrolthedefenseshowedbrightspots.Thelatticedatashowscharacterscanpreparethemselves（thatis,directlatticePainting）.

Asthepracticeproves,thesystempossessesadvantagesinlowshowserrors,stable,andstrongextensibleabilities.

Keywords:

Atmega16MicroControllerUnit；LED；Latticedisplay；Dynamicdisplay；Clanguage.

目录

前言 i

第一章绪论 1

1．1LED及LED显示屏 1

1.2AVR系列单片机的简介 2

1.2.1AVR系列单片机及其特点 2

1.2.2单片机的发展历史简介 3

第二章硬件设计 4

2.1设计框图及介绍 4

2.2AVR单片机最小应用系统电路设计（图2-2） 5

2.3LED点阵介绍 7

2.4LED显示方式 8

2.5点阵的移动 12

2.6LED点阵列驱动 17

第三章软件设计 21

3.1单片机延时子系统 21

3.1.1机器周期和指令周期 21

3.1.2延时指令 22

3.2点阵显示的流程图及分析 23

第四章软件仿真 25

4.1Protues软件介绍PROTUES仿真 25

4.1.1Proteus的工作过程 25

4.1.2Proteus软件所提供的调试手段 26

4.1.3功能特点 26

4.2基于AVR单片机的Protues仿真 27

4.3调试 27

第五章总结 29

致谢 31

参考文献 32

附录 33

附录一16ｘ16的点阵显示屏的硬件PROTUES仿真图 33

附录二程序代码 33

i

前言

LED电子屏显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

它发布信息灵活多变，易于控制。

LED显示屏可应用于城市公共场快速准确的发布信息，如商场、车站、码头、繁华街等。

她以绚丽的彩色、灵活的显示和多变的图案风糜国内外市场，深受广大用户的欢迎。

投入小的成本，加上我们的智慧，就能够获得大的收益。

LED显示屏投入市场将为我国城市的发展重大作用，它的应用前景将会十分广泛。

单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。

正因为如此，在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、家用电器等各个方面。

随着电子设备变成我们日常生活始终必备之物，电子显示产品也成为一个重要组件，提供快捷而方便的通讯。

发光二极管（LED）电子显示屏也被广泛应用．LED电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。

随着市场的急速需求，在现有的市场上已经出现许多有关点阵显示器有关的产品，如广告活动字幕机，股票显示板，活动广告栏等。

它们的优点是可按需要的大小，形状，颜色来组合，可与微处理器连接，做各种广告文字或图形变化，从而来实现市场的各种需求。

本文介绍了此系统的研究意义，并详细介绍了基于AVR单片机ATMEGA16的LED电子显示屏的开发设计过程，从最基本的控制原理开始入手把系统分成各个模块，然后对各个模块进行详细的PROTUES仿真设计。

系统可以实现字符﹑数字或者汉字的左移﹑右移﹑上移﹑下移。

。

无论是基于单片机技术还是基于逻辑电路其最基本的原理是相同的，即：

LED构成的电子显示屏容入单片机技术，使其在上面显示人们所需要的信息。

我们用LED显示屏显示信息，不论显示图形还是文字，都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。

通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，在按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。

对于只控制通断的图文显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LED器件发光的数据中相应的位填1，否则填0。

当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样时可行的。

这样依照所需显示的图形文字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。

显示图形的数据文件，其格式相对自由，只要能够满足显示控制的要求即可。

文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。

组成一个字的点阵，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同规格。

（本文制作的是16×16的四块屏的组合）。

通过本次设计与制作LED显示屏，使我懂得了基本的项目开发与设的过程。

还有要作一个项目必须要分工合作，每个人负责一个模块的设计在开发过程中要细心，还要有不怕苦的精神。

本系统最复杂的就是软件试阶段，这个阶段的工作量最大，往往是解决了一个问题却又产生了一个新的问题，这就需要我们有足够的耐心与力，还要有扎实的专业知识。

LED显示屏正在向更高的方向发展，其应用也越来越广泛，而这些是基于电子的发展基础之上的，所以，消费类电子的发展也越来越迅速。

LED显示屏投入市场将为我国城市的繁荣、美化起到重大作用。

它的应用前景十分广泛，但暂时在整个消费电子领域还还不算领先，所以，这还需要我们的共同努力！

西安理工大学本科生毕业设计（论文）

第一章绪论

1．1LED及LED显示屏

LED就是LightEmittingDiode（发光二极管）的缩写。

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

发光二极管是由p型和n型半导体组成的二极管。

在LED的p-n结附近,n型材料中多数载流子是电子,p型材料中多数载流子是空穴。

p-n结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p区的空穴和n区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p-n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν（h为普朗克常数,ν为光子频率）而发光。

该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg（Ev）,其与发光波长λ（nm）的关系为λ=1239.6PEg。

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、