點陣實現(xiàn)漢字顯示系統(tǒng)的設計

1、目錄摘要21硬件介紹41.1 at89c51單片機介紹41.2 74hc595 介紹51.3 led點陣介紹61.4雙色點陣介紹72理論分析82.1系統(tǒng)功能82.2 led顯示方式82.3程序流程圖92.4顏色變換103電路與程序設計103.1源程序103.2 proteus 仿真134結(jié)果分析134.1仿真結(jié)果134.2實驗臺測試結(jié)果145總結(jié)（經(jīng)驗教訓）15參考文獻16摘要led點陣顯示屏在銀行、車站、醫(yī)院、街頭、公交車等隨處可見。led點陣模塊以發(fā) 光二極管為像素單元，將發(fā)光二極管芯陣列組合后封裝而成。本設計屮采用的led點陣是 由2個8x8矩陣led模塊組成的8x16雙色共陰極led點

2、陣，其內(nèi)部使用74iic595芯片, 使串行輸出轉(zhuǎn)換成并行輸出，驅(qū)動矩陣ledo設計屮使用at89c51和雙色共陰極lei）點陣 最終完成點陣顯示漢字（包括移動、跳變）的功能。由于點陣為雙色點陣，所以該程序?qū)?現(xiàn)了第一個矩陣模塊顯示紅色，而另一模塊顯示綠色。該設計不僅使用keil軟件在實驗 臺上測試成功，而且還利用p0rteus仿真軟件畫出了仿真圖。關(guān)鍵詞:led點陣（矩陣led）、漢字、74iic595、雙色abstractled dot matrix display in the bank, railway stations, hospitals, streets, buses, etc.

3、 everywhere. led clot matrix module with led as a pixel unit, the combined light-emitting diode array package from the core. the design of led dot matrix is used in two 8x8 matrix led module consisting of a totdl of 8 x 16 color cathode led clot matrix, and its internal use 74hc595 chip, the serial

4、output into a parallel output, driven matrix led. at89c51 used in the design and color common cathode led dot matrix display chinese characters finally completed (including mobile, transition) function. as for the two-color dot matrix, so the program achieved the first matrix module displays red, wh

5、ile the other module shows green. the design is not only used in the experimentdl stage, keil software tested successfully, but also drawn by porteus simulation software simulation charts.keywords: led dot-matrix (matrix led), chinese characters, 74hc595, color1硬件介紹1. 1 at89c51單片機介紹at89c51是美國atmel公司

6、牛產(chǎn)的低電壓，高性能cm0s8位單片機，可提供以下標準 功能：4k字節(jié)閃存，128字節(jié)內(nèi)部ram, 32個i/o 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，at89c51 可降至ohz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的 工作，但允許ram,定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作肓到下一個硬件復位。p1. 0 1 o 40vccpl. 1 239p0 0/ad0p1. 2 338p0. 1/ad1p1. 3 437p0. 2

7、/ad2p1.4 536p0. 3/ad3p1. 5 g35j p0.4/ad4p1.6 734p0. 5/ad5p1. 7 833p0.6/ad6reset e932p0. 7/ad7rxd/p3. 0 1031j ea/vpptxd/p3.1 1130ale/progiht0/p3.2 1229psenint1/p3. 3 1328p2. 7/ad 15t0/p3.4 1427p2.6/ad14t1/p3. 5 1526p2. 5/ad 13wp3.6 1625p2.4/ad12kd/p3. 7 1724p2. 3/ad 11xtal2 1823p2 2/ad 10xtal1 e1322p

8、2. 1/ad9pdipvss 20 21p2 0/ad8圖1 at89c51引腳圖引腳功能說明vcc：電源電壓gnd：地p0 口： p0 口是一組8位漏極開路型雙向i/o 口，即地址/數(shù)據(jù)總線復位口。作為輸出 口用吋，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入 端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器吋，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù) 總線復用，此吋p0激活內(nèi)部的上拉電阻。p1 口： p1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口。p1的輸出緩沖級可驅(qū)動（輸入或 輸岀）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此 吋可做輸入口。

9、因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低吋會輸出一個電流。p2 口： p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，p2的輸出緩沖級可驅(qū)動（輸 入或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高 電平，此i寸可作為輸入口。因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一 個電流。在訪問外部程序存儲器獲16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr 指令）吋，p2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行movx rt 指令）吋，p2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中r2寄存器的內(nèi)容），在整 個訪問期間不改變。

10、p3 口： p3 口是一-組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口。p3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（輸 入或輸出）4個ttl邏輯門屯路。對p3 口寫入“1”吋，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作 為輸入口。此時，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流。rst：復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機 復位。ale/prog：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale （地址鎖存允許）輸出脈沖 用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸岀 固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘信號或用于定時。要注意的是：當訪問外部數(shù)據(jù) 存儲器時將跳過一個a

11、le脈沖。閃存編程期時，該引腳還用于輸入編程脈沖。psen：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89c51由外部程序存 儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩個psen有效，即輸出兩個脈沖。在此期間， 當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的psen信號不出現(xiàn)。ea/vpp:外部訪問允許。要使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h-ffffh）, ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是；如果加密位lb1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。xtal1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2 :振

12、蕩器反相放大器的輸出端。1. 2 74hc595 介紹圖2 74hc595引腳圖74hc59574hc595是硅結(jié)構(gòu)的cmos器件，兼容低電壓ttl電路，遵守jedec標準。74hc595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲器是分 別的時鐘。數(shù)據(jù)在sck的上升沿輸入，在rck的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩 個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行 移位輸入（ds）,和一個串行輸岀（q7t，和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個 并行8位的，具備三態(tài)的總線輸岀，當使能0e時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到 總線。8位吊行

13、輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。三態(tài)。符號引 腳如圖2描述:qaqh 15,1,7并行數(shù)據(jù)輸出；gnd 8地；q' h 9串行數(shù)據(jù)輸出;mr10主復位（低電平;sck 11移位寄存器時鐘輸入 rck 12存儲寄存器時鐘輸入 g 13輸出有效（低電平） ser 14串行數(shù)據(jù)輸入 vcc 16電源1.3 led點陣介紹8x8單色點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個二極管是放置在行線與列線的叉 點上。對于點陣型led顯示可以采用共陰極或共陽極，木系統(tǒng)采用共陽極，其硬件電路如 圖3所示。當行上有一正選通信號時，列選端八位數(shù)據(jù)為0的發(fā)光二極管便導通點亮。這 樣只需要將圖形或

14、文字的顯示編碼作為列信號跟對應的行信號進行逐次掃描，就可以逐行 點亮點陣。只要掃描速度大于24hz,由于掃描時間很快，人眼的視覺有暫留效應，就可以 看到顯示的是完整的圖形或文字。8x8點陣led結(jié)構(gòu)下圖4所示。0000ooo0000000000000ooo00oo0oooo0oo0oooooooooooo0oo0oooo0000ooo00 d f 3 a 1 g h oooooooo8x淘陣焊接面弓闕oooooooo25 e 7 cb64圖3 8x8點陣外觀及引腳圖col 12345678rowopinno.1 ®2 -'址匕在新窗口瀏覽圏片345678三©圖4 8

15、x8 led點陣結(jié)構(gòu)1.4雙色點陣介紹使用雙色共陰極led點陣，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。系統(tǒng)使用74hc595芯片，使串行輸岀轉(zhuǎn)換成并行輸出,驅(qū)動矩陣led。h a72ha63ha54h a8 1g1l26g1l37g1la8g1l59g1l610g1l711g1l812g1 l1 511 h ii hggggg g ggatb8atb7atb6atb5ltr1ltr2ltr3ltr4ltr5ltr6ltr7ltr8hhhrrrrrrrratb1atb2atb3atb4ltr1ltr2ltr3ltr4ltr5ltr6ltr7ltr82423222?2091716j413h-altqth.a3rt

16、ttr1 rl rt rl rl rl rll2l3l4bl6l7l8h a72h a63h a54g2 l15g2 l26g2.l37g2 l48g2 l59g2jl610g2.l711g2 l812h a8 1h_atb8h_atb 1h atb7h atb2h_atb6h.atb3h atb5h atb4g.ltrlr.ltrlg.ltr2r.ltr2g.ltr3r.ltr3g.ltr4r.ltr4g_ltr5r.ltr5g.ltr6r.ltr6gjltr7r.ltr7g ltr8r ltr819r2l2r 18r2l317r2l4r 16r2l5r 15r2l614r2l7| 13r2

17、l824h-a12322h-a3"21h：az"20r2ttdin sclkrclk?013cncmdis ibbm14088bvcc d工9013 cn寸寸<rx二md1s2b bm14088b圖5 led點陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)?013on卜 <h二?013-j233$ooo-jjjon3ion工nuoonotc96cl寸96oo ooo oo o cyhh<h卜二c- u h<h p k h9<hmums :xmsh3svcc d卜 卜 oooooooo cyqzo00>_vcc_dvcc d9 一60工龍qzo 00> w glohs

18、hes 凸sha21ha32ha43ha54ha65ha76ha879一ha1 15ooser0102srclk <03srclr0405rclk w06e07vccq7gndu5b74hc595<1 -ji/bvcc da3ooocn cd-2sr io6oo<工i小j -1cn3o<:.e廠7一；oo二:nsr4c'lr-»寸co62寸r-ooooooooooicne 寸 59 卜 r- oooooooo cy§0 00> mm a 乂8ms avcc d9-part u4b 74hc595vcc d -=vcc d 9 一321v

19、ccvcc djt1bc1b o.luf圖6雙色點陣顯示接口電路本實驗需要用到實驗臺上的cpu模塊（f3區(qū)）、led雙色點陣顯示模塊（b2區(qū)）。雙 色點陣顯示電路原理圖參見圖6。2理論分析2. 1系統(tǒng)功能該系統(tǒng)實現(xiàn)了漢字顯示的功能，由于數(shù)字、字母等的顯示原理與漢字相同，所以為 了程序的簡便木系統(tǒng)只是實現(xiàn)了漢字的顯示。漢字的顯示效果為：中國、加油分別顯示和 中國加油滾動顯示兩種情況交替往復出現(xiàn)。2. 2 led顯示方式下面是簡單的漢字顯示屏的制作，由單片機控制漢字的顯示內(nèi)容。使用了兩塊8x8 的led點陣發(fā)光管的模塊，組成了一個8x16的led點陣顯示屏。在這里僅做了四個漢字 的顯示，在實際的使

20、用中可以根據(jù)這個原理自行的擴展顯示的內(nèi)容，下面是介紹漢字顯示 的原理。led驅(qū)動顯示采用動態(tài)掃描方法，動態(tài)掃描方式是逐行輪流點亮，描驅(qū)動以8x16點 陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起, 先送出對應第1行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定的時間，然后 熄滅；再送出第2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；. 第8行z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，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。該方法能驅(qū)動較多的led,控 制方式較靈活，而且節(jié)省單片機的資源。顯示數(shù)

21、據(jù)傳輸采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將行列數(shù)據(jù)一位 一位傳往行列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟的。led點陣顯示模塊進行的方法有兩種：（1）水平方向（x方向）掃描，即逐列掃描的方式（簡稱列掃描方式）：此時用一個 p 口輸出列碼決定哪一列能亮（相當于位碼），輸出行碼（列數(shù)據(jù)），決定該行上那哪個led 亮（相當于段碼）。能亮的列從左到右掃描完16列（相當于位碼循環(huán)移動16次）即顯示 出一個完整的圖像。（2）豎直方向（y方向）掃描，即逐行掃描方式（簡稱行掃描方式）：此時用一個p 口輸出決定哪一行能亮（相當于位碼），輸出列碼（行數(shù)據(jù)，行數(shù)據(jù)為將列數(shù)據(jù)的點陣旋 轉(zhuǎn)90度的數(shù)據(jù)）決定該

22、行上哪些led燈亮（相當于段碼）。能亮的行從上向下掃描完8行（相當于位碼循環(huán)移位8次）即顯示一幀完整的圖像。本設計應用的是第二種的掃描方法，即豎直方向（y方向）掃描。每一個字由8行8列的點陣形成顯示，即每個字均由64個點陣來表示，我們可以把 每一個點理解為一個像素。一般我們使用的8x8的點陣宋體字庫，即所謂的8x8,是每 一個漢字在縱橫各8點的區(qū)域內(nèi)顯示的。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯 示在64像素范圍內(nèi)的任何圖形。2. 3程序流程圖2. 4顏色變換由下圖7可知點陣的行和列由5個595芯片驅(qū)動，通過列碼選通是紅色led點亮還是綠色 led點亮。第一個595控制第一個8*8中紅色l

23、ed,第二個595控制第一個8*8中綠色led 第三個595控制第二個8*8中紅色led,第四個595控制第二個8*8中綠色led,第五個 595控制兩個點陣的行。本系統(tǒng)可通過調(diào)用不同的送碼子程序控制點陣的顏色。0-.58.itf7jh1 4 5p7jmh wf1xjc- p fxmfi"p1mf" riapi>" ir<f-4=if32=5:54f 4fstsssssr00000000*ooao aaoa cooo oooo屮尸m6066666b0000000011gmo3cjiowxjao zm am00000000 mb訃wbb血e阿bb訃恥訃b

24、圖7行列控制電路圖3電路與程序設計3. 1源程序dinequp2. 0movro, #20hclkequp2. 1movdptr,stabr_clkequp2. 2movedata:；把全部字符復制到20horg0000hmova, r2jmpmainmovca,a+dptrorgooobhmovr0, aljmpints_to ;定時中斷incr2org01 oohincromain: movr2,#0djnzrl, movedatamov90h, #00hmovtmod,#01hmovrl,#6di ； 64個字符;定時器0工作方式為1movtlo, #oafh ;置計數(shù)初值djnzr4,

25、 l0p3movtho,#3chmovr4, #offh;offffh-3cafh二50000, 50msl0p2: djnzr5, l0p3movr7, #3setbtro；軟件計數(shù)器,循環(huán)5次，即每隔l0p3 :mova, 90h3*50ms二 150ms 移一列cjnea, #30h, l0p4setbetol0p4: jcl0p5;開中斷，但未啟動定時器clrtrosetbeamov90h, #00hclrr_clk ;高電平顯示movr5, #03hmovr3, #01hl0p5: ljmpa0；r3控制行，進行行掃描，高電平有效outdata:movr4, #offhmovr6,#

26、8;r4、r5控制中國、加油分別顯示的時間out1:rrcamovr5, #03hmovdin, ca0:movr2, #08hclrclkmovr0, #20hsetbclkmova, 90hnop;90h中存放移動的列數(shù)，若為0則中國、nop加油分別顯示,，否則移列顯示djnzr6, 0ut1cjnea, #00h, loopretcjner5, #02h, lopoints_to:lopo:jnclooppushacc;保存 accmovr0, #40hpushooh;保存r0；實現(xiàn)'加油'的顯示push01h;保存r1cjner5, #01h, l0p1push02h;

27、保存r2lop1:jncloopclrtromovr0, #20hdjnzr7, backloop: movrl,#4；計數(shù)，次數(shù)不到返回mova, r3movr7, #3rra ;行碼右移一位轉(zhuǎn)下一行inc90hmovr3, aloop1:movr0, #23hlcalloutdatamovrl,#40hal:mova, r0movr2, #8lcalloutdatalp1:clrc ;將23h的最高位給cyincr0mova, r0djnzrl, alrlcasetbr_clk;顯示一行l(wèi)p2:mova, r1clrr_clk;將40h的最高位左移實現(xiàn)中在油后djnzr2, loop ;下

28、一行rlcamovr1, a;offffh-3cafh二50000, 50mslp3:1ncr1setb tro;將43h的最高位給cy 實現(xiàn)油在加后ret i1ncr1tab:;右綠/右紅/左綠/左紅；低電平點1ncr1亮；顯不中國加油mova, r1db 80h, offh, offh, 0f7hrlca;顯示中國movr1, adb obeh, offh, offh, 0f7hlp4:decro;加在國后db 0a2h, offh, offh, 80hdecrodb 0b6h, offh, offh, 0b6hdecrodb 0a2h, offh, offh, 80hmova, r0db

29、 0b2h, offh, offh, 0f7hrlcadb 80h, offh, offh, 0f7hmovr0, adb 80h, offh, offh, 0f7hlp5:1ncro;國在中后incrodb ofbh, offh, offh, odfhincro;控制第1行顯示加油mova, r0db ofbh, offh, offh, 80hrlca；控制第2行movr0, adb oaoh, offh, offh, 0d2hincr1；控制第3行incrodb oeah, offh, offh, 0d2hincro；控制第4行incrodb oaoh, offh, offh, 0d2hi

30、ncro；控制第5行djnzr2, lp1db ocah, offh, offh, 0d2hback:pop02h；控制第6行pop01hdb oaoh, offh, offh, ocohpopooh；控制第7行popaccdb offh, offh, offh, 0b7hmovtlo, #oafh；控制第8行movtho, #3chend程序的基本原理:p2. 0 口送行列掃描碼顯示完一行，行控制碼左移，顯示第2行。一直到8行顯示完，即顯示了一屏。重新從18行，反復顯示255次（由r4、r5控制），以免字符一閃而過（顯示'中國'）。接著顯示下屏，下一屏的取字寄存器的地址加20

31、h,同第一屏原理一樣（顯示'加油'）。 這樣分別兩字顯示3次后（由r5控制），啟動定時器中斷，開始滾動顯示'中國加油'， 滾動顯示中，左移48列后（由ram中的90h單元控制），又開始重復分別兩字顯示。3. 2 proteus 仿真由于proteus元件庫中沒有雙色點陣塊，proteus仿真吋由紅綠兩塊點陣塊代替雙色點陣, proteus仿真時單片機需要加載程序，加載程序為.hex文件。本設計利用keil uvisiond, 在新建ke訂項目時選擇at89c52單片機作為cpu,將源程序?qū)?，在“options for target" 對話窗口中，選中

32、“output”選項中的“create hex file”，編譯鏈接后就可以生成hex 文件。在proteus isis中，選中at89c51并單擊鼠標左鍵，對at89c51進行設置，設置 單片機時鐘頻率為12mhz,按照正確的文件路徑加載.hex文件。對單片機設置完畢后就可 以開始仿真了。仿真過程中如有硬件問題可在proteus tsts中直接修改，如有軟件問題 可在ke訂nvision2中直接修改，通過keil與proleus的聯(lián)合調(diào)試就可以得到滿意的結(jié) 果。利用proteus實現(xiàn)了對點陣式led滾動漢字顯示屏的仿真，說明程序和電路圖都沒有 問題。ooooooooss»s9!i:

33、iiiiiiil|iiii 1 :5m5ssxmmc*ms“*a“；"> 妝總妝z袈:s胃4-手交mj. omji o-文=5=亠可-4三>cjo00000000f r * j，- t7qoqq qqqocooooooo-fll00000000gog66血 oooooooo w圖8 proteus仿真電路圖4結(jié)果分析4. 1仿真結(jié)果i' 二、mvc>iww -7>wvg 0 mw 5=- 1wvgq_) o-10 wwh -=6 ww mg q -aowoi- 4wuh6 > 斗 <0財(5-tt"1 1» ui ； t48“ iiiih4i “卜卜111卜i ：:卜11111卜11卜卜lllll圖9分別兩字顯示吋的效果oso oo卜卜卜卜卜卜卜i .卄卜卜卜卜h壬t壬flow*纟噸1j.l ；卜卜卜卜|卄卜卜|卜|.aolho.>mw a0w1 二mvowwe&： rova . . aoi/a q mw. . . aow< o aov*q2-r0l/«6 w)ws0w