具有紅外感應(yīng)功能的51單片機(jī)漢字顯示器_圖文

1、具有紅外感應(yīng)功能的51單片機(jī)漢字顯示器楊路（廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院，福建廈門(mén)361005）摘要：本系統(tǒng)是以51單片機(jī)為控制核心，通過(guò)I/O口控制16*16的LED 燈泡來(lái)顯示漢字。在一個(gè)基本的顯示器基礎(chǔ)之上，通過(guò)增加光電傳感器ST178和比較器LM393，對(duì)靠近顯示器的物體做出反應(yīng)。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；ST178；光電傳感器；LED 點(diǎn)陣式漢字顯示中圖分類(lèi)號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A目前單片機(jī)原理與應(yīng)用課程已經(jīng)在理工科專(zhuān)業(yè)中普遍開(kāi)設(shè)，然而純理論的學(xué)習(xí)讓同學(xué)們很難提高興趣。用單片機(jī)控制LED 點(diǎn)陣式漢字顯示具有理論簡(jiǎn)單易懂，可拓展性強(qiáng)等特點(diǎn)，同學(xué)們可以根據(jù)自己的興趣使其具有自定義的各種功能。本文

2、就是通過(guò)增加光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外感應(yīng)功能的。1. 實(shí)驗(yàn)原理 漢字顯示原理：我們的顯示器是由16行*16列的LED 燈泡組成，而我們就是通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制這256個(gè)燈泡按一定規(guī)律的亮起來(lái)顯示漢字。我們采用逐列掃描法，例如預(yù)先算好某漢字在該顯示器上顯示時(shí)哪些燈泡應(yīng)該亮（也叫漢字取模），然后在顯示時(shí)先讓第一列該亮的燈泡都亮起來(lái)，然后換下一列，最后一列顯示完成之后再繼續(xù)顯示第一列繼續(xù)循環(huán)。假定每一列顯示1ms ，一個(gè)漢字顯示1.6s的話，那么一個(gè)字需要刷新100遍。雖然實(shí)際顯示是一列一列進(jìn)行的，但是由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，很高的刷新頻率人眼看起來(lái)會(huì)認(rèn)為所有的亮點(diǎn)是同時(shí)亮起來(lái)的，于是漢字就顯示出來(lái)了。其實(shí)

3、現(xiàn)在有很多漢字取模軟件可以幫我們自動(dòng)取模（自動(dòng)取模的漢字代碼需做修改，原因及修改方法在程序部分有詳細(xì)描述）。收稿日期：2009-05-04作者簡(jiǎn)介：楊路(1987-1-7 ，男，廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院物理系06級(jí)本科生E-Mail ：yala1987紅外感應(yīng)原理：ST178的發(fā)射二極管發(fā)出紅外，當(dāng)有人的手等東西靠近時(shí)會(huì)反射紅外。ST178的接受三極管接收到反射的紅外，三極管內(nèi)阻由非常大變?yōu)榉浅Ｐ?。于是?huì)改變輸出電壓，將該變化電壓送到比較器LM393，經(jīng)過(guò)與合適的比較電壓比較之后，LM393輸出高電平。即有手靠近時(shí)比較器LM393輸出高電平，沒(méi)有手靠近時(shí)輸出低電平。之后將比較器的輸出接入單片

4、機(jī)的P3.2引腳，即INT0中斷入口。最后的效果就是正常情況下顯示某字符，當(dāng)有手靠近時(shí)，單片機(jī)調(diào)用中斷子程序顯示另外的漢字，例如某某你好！2. 主要硬件電路設(shè)計(jì) 實(shí)際的電路連接。行方向我們用P0口和P2口共16個(gè)I/O口進(jìn)行行選中，列方向用P1.0P1.4五個(gè)口通過(guò)4-16線譯碼器74LS154進(jìn)行列選中。電路中行方向由p0口和p2口完成掃描，由于p0口沒(méi)有上拉電阻，因此接一個(gè)4.7k*8的排阻上拉。為提供負(fù)載能力，接16個(gè)2n5551的NPN 三極管驅(qū)動(dòng)。列方向由416譯碼器74LS154完成掃描，它由51單片機(jī)的P1.0P1.3控制。同樣，驅(qū)動(dòng)部分則是16個(gè)2N5401的三極管完成的。電路

5、的供電是將輸出為9V30V之間的穩(wěn)壓器或方形電池接到LM7805的輸入端，以穩(wěn)定輸出5V 電壓。LED 燈泡的焊接。采用一塊至少12*18cm的萬(wàn)能電路板。一定注意在焊接燈泡之前先將每個(gè)燈泡用2V 左右的電壓試一下，看看能否正常亮起來(lái)，亮度會(huì)不會(huì)太暗。因?yàn)殡娐愤B好之后再換燈泡幾乎是不可能的事情。由于燈泡同一行（或同一列）的正極、負(fù)極需要分別連在一起，所以整個(gè)電路的背面會(huì)形成網(wǎng)格狀，但是卻不能交叉。于是網(wǎng)絡(luò)上建議用“行方向直接焊接起來(lái)，列方向則搭橋架空焊接”我相信搭橋架空焊接很多同學(xué)都不會(huì)，也是很麻煩的一件事情。于是我自創(chuàng)了一種“繞線法”，即背面行方向直接焊接起來(lái)，列方向則在背面只用一滴焊錫固定

6、住位置即可，而在正面通過(guò)細(xì)導(dǎo)線將管腳繞一圈連接起來(lái)，并且滴一滴焊錫固定并加強(qiáng)接觸，以免出現(xiàn)管腳被導(dǎo)線“繞中空”。采用繞線法時(shí)，推薦將需要繞線的燈泡，焊一排燈泡繞一排線，并用焊錫將線與燈泡管腳固定。背面暫時(shí)全用點(diǎn)焊錫固定，燈泡全部焊完后再將背面需要連接的方向用焊錫連接。繞線法如圖。 我們可以先在萬(wàn)能板某個(gè)角落將256個(gè)燈泡焊完，之后就要根據(jù)電路圖，對(duì)其他芯片的位置以及大概布線的情況做個(gè)規(guī)劃了。否則跳線太多，既影響美觀，也容易使電路出現(xiàn)問(wèn)題。關(guān)于ST178和LM393的電路。如下圖圖中接在ST178發(fā)射二極管的電阻是不確定的，要根據(jù)自己的實(shí)測(cè)選擇最合適的，選擇的標(biāo)準(zhǔn)是發(fā)射管電流在10ma 左右。接

7、在比較器負(fù)輸入端的那兩個(gè)20k 和1k 的電阻也是不確定的。確定他們電阻大小的標(biāo)準(zhǔn)是：這兩個(gè)電阻之間那點(diǎn)的電壓（即比較器負(fù)輸入端電壓），大于沒(méi)有物體在ST178前面時(shí)比較器正輸入端電壓，但小于有物體在ST178前面時(shí)比較器正輸入端的電壓。圖中的電阻參數(shù)是根據(jù)我的電路實(shí)測(cè)的較好的數(shù)據(jù)，但是每個(gè)ST178的參數(shù)會(huì)有稍許不同，所以圖上的標(biāo)稱(chēng)參數(shù)不一定適合每一個(gè)人的電路，需要進(jìn)行親自的實(shí)測(cè)。傳感器有效距離的調(diào)節(jié)。傳感器有效距離為4cm15cm，最遠(yuǎn)可達(dá)50cm 。是通過(guò)改變發(fā)射管電流和比較電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，發(fā)射管電流越大有效距離越遠(yuǎn)（正常工作電流10ma, 極限電流50ma ），比較電壓越小有效距離越遠(yuǎn)。

8、增大有效距離付出的代價(jià)是減少發(fā)射管壽命、降低紅外感應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。 3. 程序設(shè)計(jì);*16*16LED 點(diǎn)陣式漢字顯示程序*;*MCU:AT89C51/AT89S51;*MCU-crystal:12M;*Version:1.1，較1.0版本增加了紅外感應(yīng)系統(tǒng);*Author:YangLu,XMU;*E-Mail:yala1987;*ORG 00HLJMP MAINORG 0003HLJMP INTORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HSETB RS1; 開(kāi)機(jī)掃描，用第二組寄存器組MOV A,#00H; 清屏幕MOV P0,AANL P2,#00MOV R0,#00HSAOMIAO:M

9、OV A,R0MOV P1,A ; 位選INC R0MOV A,#0FFHMOV P0,A ;P0全亮MOV A,#0FFHMOV P2,A ;P2全亮MOV R4,#3DDD:MOV R2,#250; 延時(shí)DELAY:MOV R3,#250DJNZ R3,$DJNZ R2,DELAYDJNZ R4,DDDCJNE R0,#10H,SAOMIAO;16行掃描完？完則繼續(xù)CLR RS1; 開(kāi)機(jī)掃描結(jié)束，恢復(fù)第零組寄存器SETB EASETB EX0SETB IT0LOOP:MOV A,#00H;清除畫(huà)面MOV P0,A; 清除P0口ANL P2,#00;清除P2口MOV R2,#200DELAY

10、1:MOV R3,#250; 延時(shí)100毫秒DJNZ R3,$DJNZ R2,DELAY1MOV 20H,#00H; 取列初值START:MOVR1,#100; 每個(gè)字的停留時(shí)間ONCE:MOV R6,#16; 每個(gè)字16列MOV R4,#00H; 掃描指針清零MOV R0,20H ; 取列指針存入R0WORD:MOV A,R4; 掃描指針存入AMOV P1,A ; 掃描輸出INC R4; 掃描下一個(gè)MOV A,R0; 列指針存入AMOV DPTR,#TABLE; 取數(shù)據(jù)表的上半部分的代碼MOVC A,A+DPTRMOV P0,A ; 輸出到P0INC R0; 取下一個(gè)碼。MOV A,R0MO

11、V DPTR,#TABLE; 取數(shù)據(jù)表下半部份的代碼MOVC A,A+DPTRMOV P2,A ; 輸出到P2口INC R0MOV R3,#02; 掃描1毫秒DELAY2:MOV R5,#248;DJNZ R5,$DJNZ R3,DELAY2MOV A,#00H; 清屏幕MOV P0,AANL P2,#00HDJNZ R6,WORD ; 一個(gè)字完成了？DJNZ R1,ONCE ; 每個(gè)字的停留時(shí)間到了？MOV 20H,R0; 取碼指針存入20HCJNE R0,#0FFH,START;8個(gè)字256個(gè)碼完成了？JMP LOOP ; 反復(fù)循環(huán)INT:CLR EAPUSH ACCPUSH PSWPUS

12、H 20HSETB RS0LOOP1:MOV A,#00H;清除畫(huà)面MOV P0,A; 清除P0口ANL P2,#00;清除P2口楊路 MOV R2,#100 DELAY3: MOV R3,#250 ;延時(shí) 100 毫秒 DJNZ R3,$ DJNZ R2,DELAY3 MOV 20H,#00H ;取列初值 START1: MOV R1,#70 ;每個(gè)字的停留時(shí)間 ONCE1: MOV R6,#16 ;每個(gè)字 16 列 MOV R4,#00H ;掃描指針清零 MOV R0,20H ;取列指針存入 R0 WORD1: MOV A,R4 ;掃描指針存入 A MOV P1,A ;掃描輸出 INC R

13、4 ;掃描下一個(gè) MOV A,R0 ; 取列指針存入 A MOV DPTR,#TABLE1 ;取數(shù)據(jù)表的上半部分的代碼 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ; 輸出到 P0 INC R0 ;取下一個(gè)碼。 MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE1 ;取數(shù)據(jù)表下半部份的代碼 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ;輸出到 P2 口 INC R0 MOV R3,#02 ;掃描 1 毫秒 DELAY4: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R3,DELAY4 MOV A,#00H ;清除屏幕 MOV P0,A ANL P2,#00H DJNZ R6,WOR

14、D1 ;一個(gè)字完成了？ DJNZ R1,ONCE1 ;每個(gè)字的停留時(shí)間到了？ MOV 20H,R0 ;取列指針存入 20H CJNE R0,#0C0H,START1 ;六個(gè)字完成了？ POP 20H POP PSW POP ACC CLR RS0 SETB EA RETI TABLE: DB 00H,80H,10H,80H,08H,0B8H,0F7H,0C8H; 每 楊路 DB 14H,88H,14H,88H,34H,0C8H,45H,0A8H DB 14H,8AH,14H,89H,14H,8E H,0FCH,0F8H DB 16H,88H,84H,80H,00H,80H,00H,00H DB

15、 40H,01H,42H,01H,42H,02H,42H,04H; 天 DB 42H,08H,42H,30H,42H,0C0H,0FE H,00H DB 42H,0C0H,42H,30H,42H,08H,42H,04H DB 43H,02H,62H,03H,40H,02H,00H,00H DB 40H,00H,42H,00H,44H,00H,0CCH,0FE H;讓 DB 00H,04H,00H,0AH,00H,12H,00H,02H DB 00H,02H,0FFH,0FE H,20H,02H,20H,02H DB 30H,02H,20H,06H,00H,02H,00H,00H DB 00H,

16、04H,82H,04H,0E2H,08H,9AH,08H; 牙 DB 82H,10H,82H,20H,82H,40H,82H,82H DB 82H,01H,0FE H,0FEH,82H,00H,82H,00H DB 83H,00H,0C2H,00H,80H,00H,00H,00H DB 40H,00H,40H,00H,40H,0FFH,7E H,02H;齒 DB 40H,0AH,40H,12H,40H,22H,7FH,0C2H DB 44H,22H,44H,12H,46H,1AH,44H,02H DB 40H,0FFH,60H,00H,40H,00H,00H,00H DB 00H,00H,0F

17、CH,0FCH,84H,08H,84H,08H;曬 DB 0FCH,0FCH,02H,00H,0F2H,0FFH,12H,12H DB 0FEH,0E2H,12H,02H,12H,02H,0FE H,0E2H DB 12H,22H,0FBH,0FFH,12H,00H,00H,00H DB 20H,02H,20H,02H,20H,04H,20H,04H; 太 DB 20H,08H,20H,30H,20H,0D0H,0FFH,0CH DB 20H,0C0H,20H,30H,20H,08H,20H,08H DB 20H,04H,30H,06H,20H,04H,00H,00H DB 00H,00H,0

18、FE H,0FFH,02H,10H,22H,08H; 陽(yáng) DB 0DAH,10H,60H,0E0H,00H,00H,0FE H,0FFH DB 82H,02H,82H,02H,82H,02H,82H,02H DB 82H,02H,0FFH,0FFH,02H,00H,00H,00H TABLE1: DB 00H,02H,00H,0CH,0FFH,0F0H,05H,01H ;廈 DB 05H,05H,0F5H,0E9H,5DH,0BDH,55H,0AAH DB 55H,0AAH,55H,0AAH,55H,0ADH,55H,0A9H DB 0F5H,0E1H,05H,01H,05H,01H,00H,

19、00H DB 20H,00H,20H,02H,20H,02H,20H,04H ;大 DB 20H,08H,20H,30H,0A0H,0C0H,7FH,00H DB 0A0H,80H,20H,60H,20H,10H,20H,08H DB 20H,04H,30H,06H,20H,04H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,08H,04H ;I DB 08H,04H,08H,04H,08H,04H,0F8H,0FCH DB 0F8H,0FCH,08H,04H,08H,04H,08H,04H 楊路 DB 08H,04H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

20、DB 00H,00H,00H,00H,0C0H,0C0H,20H,20H ; DB 10H,10H,10H,08H,10H,04H,20H,02H DB 40H,02H,20H,02H,10H,04H,10H,08H DB 10H,10H,20H,20H,0C0H,0C0H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,10H,00H,0F0H,0F8H ;U DB 0F0H,0FCH,10H,06H,00H,02H,00H,02H DB 00H,02H,00H,02H,00H,02H,10H,06H DB 0F0H,0FCH,0F0H,0F8H,10H,00H,00H,00H DB

21、00H,00H,0E0H,0C0H,10H,00H,08H,00H ;自定義_ DB 08H,02H,10H,02H,0E0H,0C2H,00H,02H DB 00H,02H,0E0H,0C2H,10H,02H,08H,02H DB 08H,00H,10H,00H,0E0H,0C0H,00H,00H END 程序說(shuō)明： 由于 51 單片機(jī) P0 口是 P0.0P0.7，而 P2 口是 P2.7P2.0。他們順序不同，所以用軟件 直接取模的代碼是不能直接用的。如果直接用，我們會(huì)發(fā)現(xiàn) P2 口對(duì)應(yīng)的行列顯示正常，而 P0 口對(duì)應(yīng)的行列顯示剛好是顛倒的。所以以漢字“每”為例，正確的漢字取模方法應(yīng)該是

22、： 先用軟件豎排方式取模。得 DB 00H,80H,08H,80H,10H, B8H, EFH,C8H DB 28H,88H,28H,88H,2CH,C8H,2AH,A8H DB 28H,8AH,28H,89H,28H,8E H,3FH,F8H DB 68H,88H,21H,80H,00H,80H,00H,00H ;每 共 32 個(gè)代碼，其中第奇數(shù)個(gè)代碼為 P0 口的代碼，第偶數(shù)個(gè)位 P2 口代碼，故我們只需修改 第奇數(shù)個(gè)代碼，將其轉(zhuǎn)換成 2 進(jìn)制，然后從后往前看就可以了。 為了提高修改效率，我總結(jié)了快速修改方法。將需要修改的兩位十六進(jìn)制代碼按照 00,18,24,3C,42,5A,66,7E

23、,81,99,A5,BD,C3,DB,E7,FF 的對(duì)應(yīng)關(guān)系變一下， 然后交換個(gè)位和十位即可。例如 28-41-14，即可。所以將“每”字的代碼轉(zhuǎn)換后變?yōu)?DB 00H,80H,10H,80H,08H,0B8H,0F7H,0C8H DB 14H,88H,14H,88H,34H,0C8H,45H,0A8H DB 14H,8AH,14H,89H,14H,8E H,0FCH,0F8H DB 16H,88H,84H,80H,00H,80H,00H,00H ;每 最后我們用仿真器調(diào)試程序成功后，將程序燒入單片機(jī)內(nèi)，即可完成作品。 楊路 4.元件清單： AT89C51，40PIN IC 座，12M 晶振，74LS154 譯碼器，LM7805，ST178, LM393, LED 燈泡*256， 2N5551*16, 2N5401*16, 4.7k*8 排阻, 電源插座，穩(wěn)壓電源，電阻若干，電容若干。 : 5. 5.結(jié)束語(yǔ): 這樣一個(gè)具有紅外感應(yīng)功能的顯示器，其工作原理是簡(jiǎn)單易懂的。但在實(shí)際的制作過(guò) 程中卻能夠很好的鍛煉同學(xué)們?cè)陔娮又谱魃细鞣矫娴乃刭|(zhì)，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)