畢業(yè)設計（論文）基于Proteus的LED漢字顯示屏電路設計

1、 畢業(yè)設計說明書 第i頁基于 proteus 的 led 漢字顯示屏電路設計摘 要led 點陣顯示屏作為一種新興的顯示器件,是由多個獨立的 led 發(fā)光二極管封裝而成。led 點陣顯示屏可以顯示數(shù)字或符號, 通常用來顯示時間、速度、系統(tǒng)狀態(tài)等。由于單片機技術的不斷發(fā)展和高亮度 led 發(fā)光管的出現(xiàn)使得大屏幕高亮度 led 電子廣告屏成為可能，與傳統(tǒng)的霓虹燈廣告在顯示效果以及可修改性上都有著無法比擬的優(yōu)勢，而且單片機的日益平民化以及 led 技術的不斷創(chuàng)新，使得高亮度高清晰的 led點陣廣告牌與傳統(tǒng)霓虹燈廣告牌的成本日益接近。為了能簡單的實現(xiàn)基于單片機的led 顯示系統(tǒng)控制，本文設計了基于 at

2、89c51 單片機 1616 led 漢字滾動顯示屏電路并運用 proteus 軟件仿真實現(xiàn)其顯示功能。本系統(tǒng)的設計具有體積小、硬件少、電路結(jié)構簡單及容易實現(xiàn)等優(yōu)點。關鍵詞：關鍵詞：led，單片機，proteus 仿真 畢業(yè)設計說明書 第ii頁the design of chinese characters display circuit based on proteus ledabstractas a new display device led dot matrix display is consists of several independent led light-emitting

3、diode encapsulation. led dot matrix display can display numbers or symbols, usually used to display time, speed, system status, etc. as the continuous development of microcomputer technology and the display of high-brightness led glowing tube, it makes the emergence of large-screen high-brightness l

4、ed electronic advertising screen to be possible, compared to the display effect and modifiability of the traditional neon advertising it has incomparable advantage and the growing scm civilian and innovative led technology makes the brightness and high definition of led dot matrix billboards and neo

5、n signs of the cost of traditional increasingly close. in order to achieve the 1616 led chinese scroll screen and using the proteus software simulation shows the function. the design of the screen is small, less hardware, simple circuit structure and easy to implement.keyword : led, mcu, proteus imi

6、tates reall 畢業(yè)設計說明書 第iii頁目 錄1 緒 論.11.1 課題背景.11.2 課題研究現(xiàn)狀.11.3 課題設計任務.22 系統(tǒng)總體設計方案.32.1 總體設計方案的論證 .32.2 總體設計方案的確定 .33 系統(tǒng)硬件電路設計.53.1 單片機系統(tǒng)電路.53.2 時鐘電路.73.3 復位電路.83.4 電源電路.83.5 點陣顯示電路.93.6 驅(qū)動電路.104 系統(tǒng)的軟件程序設計.124.1 軟件系統(tǒng)分析.124.1.1 模塊細分.124.1.2 確定算法.124.1.3 編寫程序.134.2 系統(tǒng)主程序.134.3 顯示驅(qū)動程序.145 整體電路的設計.166 字模的提

7、取.187 軟件仿真調(diào)試.207.1 proteus軟件介紹.20 畢業(yè)設計說明書 第iv頁7.1.1 進入 proteus isis .207.1.2 工作界面.217.2 創(chuàng)建源代碼仿真文件 .217.3 仿真調(diào)試.22結(jié) 論.25致 謝.26參考文獻.27附錄 a.28 畢業(yè)設計說明書 第1頁1 緒 論1.1 課題背景l(fā)ed 顯示屏是用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。它的優(yōu)點是亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形。視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，

8、圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的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1。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)企業(yè)管理和其它公共場所。伴隨世界技術的飛速發(fā)展，以前，需要花大量的時間和精力來搭建一個模擬電路，繁多的元器件不僅給電路構成增加了成本，也使電路復雜化，而現(xiàn)在只需要一塊幾平方厘米的單片機，在寫入相應的功能程序，便可以代替以前的電路模式了。運用單片機技術，達到標識顯示的目的，也將舍去原來的畫圖描寫以及霓紅燈標識顯示方式了，而單片機

9、有可重復編寫的功能，只需要將程序稍稍改動，就能達到相應顯示效果。同時利用嵌入式系統(tǒng)軟硬件設計仿真平臺，能夠在線、實時仿真多種類型的單片機，諸如 mcs-51 系列單片機、pic 單片機、avr 單片機等，能夠像硬件仿真器一樣進行軟硬件調(diào)試，而沒必要花錢去購買和維護價格不菲的仿真器，對于初學單片機的人來說，既減少了學習成本，又達到了良好的學習效果。1.2 課題研究現(xiàn)狀led 點陣顯示屏的構成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫固化到 eprom 芯片內(nèi)，能進行固定內(nèi)容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機內(nèi)設置了字庫、程序庫，具有程序編制能力，能進行內(nèi)容可變的多幅漢字顯示

10、，稱可編程序型2。 目前，我發(fā)現(xiàn) led 點陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內(nèi)容相對較少，顯示花樣較單一。一般在產(chǎn)品出廠時，顯示內(nèi)容就已寫入顯示屏控制系統(tǒng)中的 eprom 芯片內(nèi)，當需要更換顯示內(nèi)容時就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限 畢業(yè)設計說明書 第2頁制。國內(nèi)的另一種 led 顯示屏可編程序型 led 顯示屏，雖然增加了顯示屏系統(tǒng)的編程能力，顯示內(nèi)容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內(nèi)容不便的缺點。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，如今的廣告牌都存在著顯示內(nèi)容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統(tǒng)的 led 顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用

11、 pc 機通信技術控制 led 顯示屏，則具有顯示內(nèi)容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點。隨著社會發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，信息化、智能化技術滲透于人們生活的各個領域。近年來，由于電子技術的迅速發(fā)展，電子元器件的成本大幅度下降，技術的完善，性能的提高，使得 led 顯示屏的制造成本大大降低，led 顯示屏也開始普及起來，將 led 顯示技術應用于日常生活和節(jié)能領域已經(jīng)日漸被國內(nèi)很多科研機構及廠家所重視。1.3 課題設計任務本設計一個用 1616 的點陣 led 圖文顯示屏，通過 proteus 仿真軟件并對電路進行仿真，并實現(xiàn)滾動漢字顯示要求在目測條件下 led 顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形

12、和文字，顯示圖形和文字應穩(wěn)定、清晰無串擾，圖形或文字滾動顯示，并在proteus 嵌入式系統(tǒng)設計仿真平臺上完成點陣式 led 滾動漢字顯示調(diào)試。本課題研究的內(nèi)容就是以單片機為主要控制元件，驅(qū)動 led 點陣顯示所想要現(xiàn)實的漢字，以后需要顯示更大的也可以用本課題設計來實現(xiàn)。 畢業(yè)設計說明書 第3頁2 系統(tǒng)總體設計方案 本章主要內(nèi)容是論述 1616 點陣漢字滾動顯示裝置的總體設計以及方案的論證。本系統(tǒng)由單片機電路、陰極、陽極驅(qū)動電路和 1616 點陣顯示電路三大部分組成，功能模塊具體實現(xiàn)的器件的不同，將直接影響整個系統(tǒng)的性能及成本，為了達到高效、實用的目的，在系統(tǒng)設計之前的方案論證是十分重要的。2

13、.1 總體設計方案的論證從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應的 led 器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。1616 的點陣共有 256 個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，我們僅僅是 1616 的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單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（比如 16 行）的同名列共用一套驅(qū)動器。具體就

14、1616 的點陣來說，把所有同 1 行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同 1 列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法） ，先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1 行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2 行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上） ，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。2.2 總體設計方案的確定點陣式 led 滾動漢字顯示屏硬件電路設計框圖如圖 2.1 所示。電路包括單片機、電源電路、時鐘電路、復位電路、驅(qū)動電路和 161

15、6 led 點陣電路等。本設計的核心是利用單片機讀取顯示字型碼，通過驅(qū)動電路對 1616 led 點陣進行動態(tài)列掃描，以實現(xiàn)漢字的滾動顯示。本設計選用的 at89c51 單片機，為顯示屏采用 1616 led 點陣。電源電路通過變壓整流元件為單片機和其他電路提供穩(wěn)定的+5v 工作電壓。時鐘 畢業(yè)設計說明書 第4頁電路是單片機的驅(qū)動電路，復位電路可在需要時，手動使單片機程序計數(shù)器復位清零。通過陽極驅(qū)動電路向 1616 點陣送字型碼，通過陰極驅(qū)動電路對 1616 點陣進行列掃描，本課題采用的驅(qū)動芯片為 74hc154。單單片片機機點點陣陣顯顯示示器器陰陰極極驅(qū)驅(qū)動動電電路路電電源源電電路路復復位位

16、電電路路時時鐘鐘電電路路點點陣陣顯顯示示器器陽陽極極驅(qū)驅(qū)動動電電路路1616點點陣陣 圖 2.1 硬件電路設計框圖 畢業(yè)設計說明書 第5頁3 系統(tǒng)硬件電路設計硬件電路大致上可以分成單片機系統(tǒng)電路、陰極和陽極驅(qū)動電路、時鐘電路、復位電路、電源電路及 led 點陣電路幾部分。3.1 單片機系統(tǒng)電路 本設計的核心是利用單片機讀取顯示字型碼，通過驅(qū)動電路對 1616 led 點陣進行動態(tài)列掃描，以實現(xiàn)漢字的滾動顯示。at89c51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性

17、能 cmos8 位微處理器，俗稱單片機3。at89c2051 是一種帶 2k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。三級程序存儲器鎖定、1288 位內(nèi)部 ram、32 可編程 i/o 線、兩個 16 位定時器/計數(shù)器、5 個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；外部引腳如圖 3.1 所示：圖 3.1 at89c51 單片機外部引腳圖1at89c51主要特性：與mcs51兼容xtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad3

18、36p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c51 畢業(yè)設計說明書 第6頁4k字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000寫擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0h

19、z至24hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部ram32可編程io線兩個16位定時器計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2管腳說明：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向io口，每腳可吸收8t1l門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)地址的第八位。在fiash編程時，po口作為原碼輸入口，當flash進行校驗時，po輸出原碼，此時p0外部必須被拉高4。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向io口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被

20、內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向io口，p2口緩沖器可接收，輸出4個1vrl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗

21、時接收高八位地址信號 畢業(yè)設計說明書 第7頁和控制信號5。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向io口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流(ill)這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst-復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。aleprog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期

22、輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的116。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。psen外部程序存儲器的選通信號：在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的psen信號將不出現(xiàn)。eavpp：當ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000hffffh)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加

23、密方式l時，ea將內(nèi)部鎖定為reset；當ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源(vpp)。xtall：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 時鐘電路 at89c51 中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 xtal1 和xtal2 分別是該放大器的輸入端和輸出端6。這個放大器與作為負反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 3.2；外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 c1、c2 接在放大器的反饋電路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 畢業(yè)設計說明書 第8頁c

24、1、c2 雖然沒有十分的嚴格要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，本設計使用石英晶體，其電容容量使用 30pf10pf。 圖 3.2 時鐘電路3.3 復位電路 在這個系統(tǒng)中的復位電路是采用上電加按鈕來實現(xiàn)的。因為 mcs-51 單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的。mcs-51 單片機工作之后，只要在他的 rst 引線上加載 10ms以上的高點平，單片機就能有地進行復位。我們采用的是上電加按鍵復位方式，這樣做的優(yōu)點是上電后可以直接進入復位狀態(tài)，當程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復位。單片機在啟動或斷電后，程序需要從頭開始執(zhí)行，機器內(nèi)全部積存器，

25、i/o 接口等都必須重新復位。圖 3.3 是一個簡單的上電復位和按鈕復位電路，圖中上電時接通電源，電容 c1 相當于瞬間短路，+5v 電源直接加到了 rst/vpd 端，該高電平使 89c51 全機復位，若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需要按鈕 s 即可，按下 s 則直接把+5v 加到 rst/vpd 端從而復位。圖 3.3 復位電路圖3.4 電源電路電源電路是單片機系統(tǒng)最基本的部分，所以我們應該高度重視電源部分，不能因 畢業(yè)設計說明書 第9頁為電源部分電路比較簡單而有所忽略，電源部分做好才能保證電路的正常工作。對電源電路來說，最重要的就是穩(wěn)壓，我們采用的是+5v 電源供的直流電7。3.5 點

26、陣顯示電路本設計用 4 片 led88 點陣組成一個 1616 點陣顯示電路8。led 數(shù)碼管是本設計中的顯示器件下面對它作一簡單介紹。此處選用的是八段數(shù)碼管，它是由 8 個發(fā)光二極管組合而成的，它有共陰極和共陽極兩種形式（如圖 3.4 a、b、c）。共陰極的內(nèi)部接法為將 8 個發(fā)光二極管的陰極結(jié)在一起，工作時公共極接地，在 8 個陽極上通以不同的電平是將顯示不同的字符；共陽極接法與共陰極相反，它是將 8 個發(fā)光二極管的陽極接在一起，工作時公共極接+5v，在 8 個陰極上通以不同的電平來顯示相應的字符。本設計選用 led88 點陣作為顯示器件，從顯示亮度來說要求越高,其效果越好，從節(jié)能的角度上

27、看，led 器件較為節(jié)能，工作電壓不高，功耗又小,且性能一定要穩(wěn)定，維修方便， led 電子顯示屏以基色彩鮮亮奪目，大的顯示信息量、壽命長、耗電量小，重量輕，空間尺寸小，穩(wěn)定性高，易于操作、安裝和維護等特點將在本設計中扮演著重要的角色。等效電路看起來簡單，1 腳加高電平，再在 abcdefgh 段加低電平，第一行的發(fā)光二極管就會亮，但是實際的器件引腳并不是一排引腳按 12345678 的順序排列，另一排引腳按 abcdefgh 的順序排列。而實際引腳通常是亂序的，不過我們可以自己測試引腳的分布情況。其電路排列如圖 3.5 圖(a)和圖(b)所示：圖 3.4 led 數(shù)碼管結(jié)構圖 畢業(yè)設計說明書

28、 第10頁圖 3.5 (a) 88led 平面圖圖 3.5（b）88led 等效電路圖3.6 驅(qū)動電路單片機 p1 口低 4 位輸出的行號經(jīng) 4/16 線譯碼器 74hc154（如圖 3.6）譯碼后生成16 條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應的行線。動態(tài)掃描顯示時，74hc154 用來確定某一時刻顯示的行號，保證某一時刻只有一行選中。一條行線上要帶動 16 列的led 進行顯示，按每一 led 器件 10ma 電流計算，16 個 led 同時發(fā)光時，需要 畢業(yè)設計說明書 第11頁160ma 電流（即 16 個 led 點陣同時亮的情況），74hc154 為一行 16 個 led 點陣提供足夠

29、大的驅(qū)動電流。74hc154 來做列選控制只使用了單片機的 4 個 io 口，節(jié)約了很多 io 資源，為單片機系統(tǒng)擴充使用功能提供了條件。 圖 3.6 74hc154 外形及引腳 畢業(yè)設計說明書 第12頁4 系統(tǒng)的軟件程序設計軟件設計是一件細致而復雜的工作，應按照合理的順序有條不絮的進行。本次畢業(yè)設計中我們在軟件設計部分依然采用模塊化的設計思想題，將整個系統(tǒng)劃分為若干個模塊，設計時將各個模塊非開來設計，最后將整個模塊連接起來，這樣易于調(diào)試，有助于發(fā)現(xiàn)問題并及時改正。4.1 軟件系統(tǒng)分析根據(jù)畢業(yè)設計的要求及該系統(tǒng)應該滿足的功能要求，決定該系統(tǒng)應該具有的部分及所需的各種元器件及其分別的型號，所起到

30、的作用。按信息的流行向分析說明信息的性質(zhì)，來源或去向，有多少數(shù)據(jù)信息、多少狀態(tài)信息，是模擬量還是數(shù)字量，是串行還是并行，數(shù)據(jù)輸入/輸出端口地址，與外設聯(lián)絡控制的方法以及輸入中斷源的類別和優(yōu)先級的安排。每一個輸入/輸出還應注意是否與其他輸入/輸出有關。4.1.1 模塊細分按照所分析的結(jié)果將整個系統(tǒng)，按不同的功能劃分為幾個相對獨立的模塊，并分析出各個模塊之間的關系幾由他兩端出現(xiàn)的信號的形式?？梢詫⒄麄€系統(tǒng)化分為：前端模塊，主機模塊，顯示模塊，輸入模塊，這樣就可以對各個模塊同時進行設計，只要保證相連模塊間滿足相應的數(shù)據(jù)流通關系就行。在此次設計中顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制

31、信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設計的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應用程序。顯示驅(qū)動程序負責向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成led 顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動器程序由定時器 t0 中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現(xiàn)。4.1.2 確定算法算法設計是軟件設計很重要的階段，合理和可靠的算法將導致優(yōu)化程序設計。不同功能塊有不同的算法，同一個問題也可以有很多算法，要根據(jù)具體的情況選擇合適的算法。算法設計的總目標是，在達到要求功能的基礎上，保證程序流程

32、結(jié)構簡單，運行可靠。 畢業(yè)設計說明書 第13頁明確任務題目定義題目細分明確算法確定算法設計流程設計流程編寫程序編寫程序程序有錯程序調(diào)試程序裝配綜合調(diào)試 結(jié)束4.1.3 編寫程序在手編寫各部分的程序之前，還需做兩件事：分配系統(tǒng)資源和設計流程圖。提高軟件設計總體效率的有效方法是先設計流程圖，在開始編程。程序流程圖 4.1 的設計過程就是程序邏輯設計的過程。流程圖直觀明了，有利于查錯和修改。圖 4.1 顯示驅(qū)動程序流程圖4.2 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，然后向左滾動顯示“單片機仿真”這 5 個漢字，然后以“卷簾入”效果隱去。由于單片機沒有停機指令，所以可以設置系統(tǒng)程序不斷

33、的循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。圖 4.2 主程序流程圖。詳細主程序見附錄 a 畢業(yè)設計說明書 第14頁圖 4.2 系統(tǒng)主程序流程圖4.3 顯示驅(qū)動程序 由 led 點陣顯示器的內(nèi)部結(jié)構可知，器件宜采用動態(tài)掃描驅(qū)動方式工作，由于led 管芯大多為高亮度型，因此某行或某列的單體 led 驅(qū)動電流可選用窄脈沖，但其平均電流應限制在 20ma 內(nèi)多數(shù)點陣顯示器的單體 led 的正向壓降約在 2v 左右。動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號，反復循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。圖 4.3 驅(qū)動程序（

34、顯示屏掃描函數(shù)）流程圖。顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器 t0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算如公式 4.1 所示：刷頻率（幀頻）=1/16t0 溢出率 =1/16f/12（65536-t） （4.1）在公式 4.1 中 f 為晶振頻率，t 為定時器 t0 初值（工作在 16 位定時器模式） 。然后顯示驅(qū)動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(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)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關開始初始化調(diào)出顯示程序調(diào)整數(shù)據(jù)指針是否顯示完畢yn 畢業(yè)設計說明書 第15頁閉顯示屏，即消隱，

35、等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。圖 4.3 顯示驅(qū)動程序流程圖進入中斷退出中斷定時器賦初值讀取行號并增加 1送新行顯示數(shù)據(jù)消 隱切換顯示數(shù)據(jù)發(fā)送新行號，打開顯示 畢業(yè)設計說明書 第16頁5 整體電路的設計用 proteus 繪制原理圖：運行 proteus 的 isis 程序后，進入該仿真軟件的主界面9。通過元件選擇按鈕 p (從庫中選擇元件命令) 命令，在彈出的 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，對元件參數(shù)設置及元器件間連線， 完成單片機系統(tǒng)的硬件原理圖繪制。整體電路原理圖如 5.1 圖。圖 5.1 led 點陣顯示

36、的整機電路原理圖本文把行列控制總線接在單片機的 i/o 口，然后把通過軟件編譯的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了?？紤]到 p0 口必需設置上拉電阻，本文采用 1k 排電阻作為上拉電阻。在進行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū) 畢業(yè)設計說明書 第17頁動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按 8 位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅(qū)動器上去。漢字掃描顯示的基本過程是這樣的：通電后由于電阻 r1，電容 c4 的作用，使單片機的 rst 復位腳電平先高后低，從而達到復位；之后，在 c2，c3，x1 以及單片機內(nèi)部時鐘電路的作用下，單片機

37、 89c51 按照設定的程序在 p0 和 p2 口輸出與內(nèi)部漢字對應的代碼電平送至 led 點陣的行選線(高電平驅(qū)動)，同時在 p1.1，p1.2，p1.3，p1.4口輸出列選掃描信號(低電平驅(qū)動)，從而選中相應的象素 led 發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個漢字的顯示，再改變?nèi)”淼刂穼崿F(xiàn)漢字的滾動顯示10。 畢業(yè)設計說明書 第18頁6 字模的提取在ucdos中文宋體字庫中，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。如果用 8位我們以ucdos中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示11。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個

38、字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字， 也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。我們以顯示漢字的89s51單片機為例， 由于單片機的總線為8位一個字需要拆分為2個部分。 一般我們把它拆分為上部和下部，上部由816點陣組成，下部也由816點陣組成。 在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第一列的p0.0-p0.7口。方向為p0.0到p0.7 ,顯示漢字“大”時，p0.5點亮,由上往下排列，為p0.0滅，p0.1 滅, p0.2 滅p0.3 滅, p0.4 滅, p0.5 亮, p0.6 滅, p0.7 滅。即二進制00000100轉(zhuǎn)換為16進制為 04h.。

39、上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O計成由上往下掃描，即從p27向p20方向掃描，可以看出此部分沒有燈亮，二進制碼為00000000，即16位的00h。從圖6.1看出，第二列掃描時仍為p0.5點亮，為00000100，即16進制04h. 這一列完成后繼續(xù)進行下半部分的掃描，p2.1點亮，為二進制00000010，即16進制02h. 依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描32個8位,可以得出漢字“大”。 圖 6.1 點陣原理它的掃描代碼為： 畢業(yè)設計說明書 第19頁04h,00h,04h,02h,04h,02h,04h,04h 04h,08h,04h,30h,

40、05h,0c0h,0feh,00h 05h,80h,04h,60h,04h,10h,04h,08h 04h,04h,0ch,06h,04h,04h,00h,00h 如果通過描點來造字的話，任務量太大?，F(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件， 我們就不必自己去畫表格算代碼了。軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，但是我們要根據(jù)自己硬件的連接方式來在選項中選擇取碼方式，然后把我們所需要的數(shù)據(jù)復制到我們的程序中即可。我們把行列總線接在單片機的 i/0 口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。通過軟件提取 “單片機仿真”的單片機編程打下基礎。字模提取軟件

41、是完成本設計的一個重要的輔助軟件，它能夠很容易的將需要的漢字翻譯成 1616 的漢字字模。 畢業(yè)設計說明書 第20頁7 軟件仿真調(diào)試7.1 proteus 軟件介紹proteus isis 是英國 labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和 spice 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232 動態(tài)仿真、i2c 調(diào)試器、spi 調(diào)試器、鍵盤和 lcd 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號

42、發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、avr 系列、pic12 系列、pic16 系列、pic18 系列、z80 系列、hc11 系列以及各種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 keil c51 uvision2 等軟件。具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和spice 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大11。7.1.1 進入 proteus isis雙擊

43、桌面上的 isis 7 professional 圖標或者單擊屏幕左下方的“開始”“程序”“proteus 7 professional” “isis 7professional”，出現(xiàn)如圖 7.1 所示屏幕，表明進入proteus isis 集成環(huán)境。圖 7.1 proteus isis 啟動時的屏幕 畢業(yè)設計說明書 第21頁7.1.2 工作界面proteus isis 的工作界面是一種標準的 windows 界面，如圖 7.2 所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。以下為主窗

44、口和四個輸出窗口的主要菜單項。對于主窗口，在菜單項旁邊同時列出工具條中對應的快捷鼠標按鈕。圖 7.2 proteus isis 的工作界面7.2 創(chuàng)建源代碼仿真文件proteus 虛擬仿真系統(tǒng)將源代碼的編輯與編譯整合在統(tǒng)一設計環(huán)境中，所以我們可以直接編輯原程序和生成仿真代碼，所以使用時先要設置代碼生成具，單機“source”下拉菜單中“define code generation tools”選項，會出現(xiàn)如 7.3 所示點擊ok。點擊“source”下拉菜單中“add/remove source code files”對話框。在“code generation tool”欄內(nèi)選擇 asem51

45、，再點擊“new”按鈕，查找程序源，點擊“打開”，然后單機“source”下拉菜單“build all”選項，生成可執(zhí)行的十六進制的 畢業(yè)設計說明書 第22頁文件（.asm）如圖 7.4 源程序在軟件中的編譯結(jié)果。7.3 source 工作界面圖 7.4 源程序在軟件中的編譯結(jié)果7.3 仿真調(diào)試單擊仿真運行開始按鈕，單擊仿真運行結(jié)束按鈕，仿真結(jié)束12。本設計 畢業(yè)設計說明書 第23頁的 proteus 仿真圖如圖 7.4 和圖 7.5 所示。圖7.4 統(tǒng)仿真結(jié)果 畢業(yè)設計說明書 第24頁圖 7.5 系統(tǒng)仿真結(jié)果 畢業(yè)設計說明書 第25頁結(jié) 論本文設計的 1616 的點陣 led 圖文顯示屏，電

46、路簡單，成本較低，且較容易擴展成更大的顯示屏。顯示屏各點亮度均勻、充足、顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串擾；可用靜止、移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。利用 proteus 實現(xiàn)了對點陣式led 滾動漢字顯示屏的仿真，完成了“單片機仿真”五個字滾動顯示，達到了良好的設計效果。該仿真電路接近實際電路，可以直接由該電路利用相關軟件設計印制電路板，加上電源電路和時鐘電路，就可以制作出實際的點陣式 led 滾動漢字顯示屏。通過前期仿真縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，達到事半功倍之成效。此設計是基于電子技術的應用，以調(diào)研、搜集資料、方案為基礎，擬訂了系統(tǒng)規(guī)劃，編程，調(diào)試的流程。本設計開拓了我的思維，使我

47、深刻的體會到理論與實踐相結(jié)合的重要性，同時也解決了我以前在學習中遇到的許多專業(yè)知識問題。通過本設計的實踐掌握，使我的專業(yè)知識更加系統(tǒng)化、結(jié)構化。但由于水平有限，難免有遺漏、錯誤之處，請大家給予指正。 畢業(yè)設計說明書 第26頁致 謝感謝我的導師，我的本次畢業(yè)設計和論文是在他的悉心指導和關心下完成的，老師給予我很大的關心和支持，正是由于這些細微的關懷，一直激勵著我去努力做好本次畢業(yè)設計，老師精湛的專業(yè)知識、耐心的工作態(tài)度和真誠的待人風格給我留下了非常深刻的印象，對我以后的工作和生活將產(chǎn)生很大的影響，老師工作能力實際應用能力也相當強，給予了我相當大的幫助，真摯的向?qū)熣f聲謝謝。感謝幫助過我的所有同學

48、，特別是在我的設計遇到困難的時候，他們在精神上和行動上，都給予我很大的支持，鼓勵我不要泄氣，勇敢的面對困難，使我終于突破了設計的難點，順利完成了此次畢業(yè)設計。我也感謝本科這兩年里所有知道過我的老師們，他們教授給我的各方面專業(yè)知識讓我在設計中能更好的運用以及發(fā)揮，感謝他們對我無私的教誨和幫助。 總之，在這次課程設計中，我受益匪淺，學到了很多書本上所沒有的東西，懂得了理論和實際聯(lián)系的重要性。在以后的學習中，我不僅要把理論知識掌握牢固，更要提高自己的動手能力和分析能力。 畢業(yè)設計說明書 第27頁參考文獻1 michael d ciletti. advanced digital design with

49、 the ver-ilog hdl, 2004：64-69.2元增民.單片機原理與應用m.長沙：國防科學大學出版社，2006：15-18,30.3馬忠梅.單片機外圍電路設計.北京：北京航空航天大學出版社，2005：42-46.4李全利.單片機原理及接口技術m.北京：北京航空航天大學出版社，2004：23-30.5 at89c51 data sheep philips semiconductors 1999：12-19.6黃繼昌.電子元器件應用m.北京：人民郵電出版社，2004：65-70.7周雪主.電子技術基礎m.北京：電子工業(yè)出版社，2003：104-107.8羅亞非.凌陽十六位單片機應用基

50、礎m. 北京：北京航天航空出版社，2001：87-89.9清源計算機工作室proteus 軟件入門北京：機械工業(yè)出版社，2004：20-3410侯玉寶. 基于 proteus 的 51 系列單片機設計與仿真.北京：電子工業(yè)出版社,2008：112-118.11朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩，王志奎.proteus 教程電子線路設計、制版與仿真.北京：清華大學出版社，2008：224-228，235-240. 畢業(yè)設計說明書 第28頁附錄 a1616 的點陣 led 電子圖文顯示屏的源程序采用匯編語言編寫，以下為用匯編語言編寫的字符顯示控制程序：org0000hajmpmainorg0030hmain: movdptr,#tab;字碼表初址賦值movr1,#00h;列制碼movr4,#96;移動“ ”及“