基于AT89S52的LED漢字顯示屏的設計說明

1、城市職業(yè)學院 畢業(yè)設計（論文）（ 2012屆）設計（論文）題目基于AT89S52的LED漢字顯示屏的設計分工項目硬件設計 辦 學 點 （系） XX（電子工程系） 專 業(yè) 電子信息工程技術 班級 XXXXXXX 學號 XXXXXXXXXX 學生 XXXX 起訖日期 年 月 日 年 月 日 地點 淮 安 指導教師XXX 職稱 XXX XXX年X月X日摘要LED(LightEmittingDiode)行業(yè)已經成為一個快速發(fā)展的新興產業(yè)，市場空間巨大，前景廣闊。本文介紹了基于AT89S52單片機的LED顯示屏設計。其中著重介紹了LED點陣顯示的硬件設計思路、硬件電路各個部分的功能與原理、相應軟件的程序

2、設計，以與詳細的使用說明和工作流程。本文分為六部分，其中主要容是系統(tǒng)總體分析，系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)軟件設計等三部分。系統(tǒng)總體分析是基礎，系統(tǒng)硬件設計是本文的關鍵，該部分首先簡單描述系統(tǒng)硬件工作原理，且附以系統(tǒng)硬件設計圖論述了本次畢業(yè)設計所應用的各硬件接口模塊的功能與工作過程。本文撰寫的主導思想是軟、硬件相結合，以硬件為基礎，來進行各功能模塊的設計。本設計具有操作簡單、擴展功能較多、實用性強等特點。關鍵詞：AT89S52單片機 LED 點陣顯示 硬件設計目 錄第一章 前言5 1.1 LED顯示屏的發(fā)展背景與國外研究現(xiàn)狀5 1.2 設計目標與思路51.2.1設計的目標51.2.2設計思路5第二章 系統(tǒng)

3、總體分析7 2.1 LED顯示屏的技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢72.1.1 LED顯示屏相關定義72.1.2 LED顯示屏的分類72.1.3相關技術7 2.2 LED點陣驅動原理9 2.3 LED16*16點陣顯示10 2.4系統(tǒng)硬件的總體結構與布局112.4.1 控制電路設計112.4.2 顯示驅動電路12 2.5本章小結14第三章 硬件設計與實現(xiàn)15 3.1單片機系統(tǒng)的設計153.1.1 AT89S52主要功能列舉如下153.1.2 AT89S52各引腳功能介紹16 3.2 驅動電路18 3.2.1 74LS138芯片簡介183.2.2驅動電路的構成19 3.3 本章小結20第四章 漢字點陣顯示原理

4、與字庫代碼獲取方法214.1漢字點陣顯示原理21 4.2字庫代碼的獲取方法21 4.3本章小結23第五章 程序的設計與調試24 5.1程序流程圖24 5.2程序的設計24 5.3程序的輸入以與HEX文件的生成275.3.1 keil的簡介275.3.2 keil的使用說明28 5.4本章小結29第六章 總結與展望30 6.1 總結30 6.2展望30參考文獻第一章 前言1.1 LED顯示屏的發(fā)展背景與國外研究現(xiàn)狀在大型商場、車站、碼頭、地鐵站以與各類辦事窗口等越來越多的場所所需要用LED點陣顯示圖形和漢字。LED行業(yè)已成為一個快速發(fā)展的新興產業(yè)，市場空間巨大，前景廣闊。隨著信息產業(yè)的高速發(fā)展，

5、LED顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應用于室外需要進行服務容和服務宗旨宣傳的公眾場所，例如戶外公共場所廣告宣傳、機場車站魯克引導信息、公交車輛報站系統(tǒng)、證券與銀行信息顯示、餐館報價信息顯示、高速公路可變情報板、體育場館比賽轉播、樓宇燈飾、交通信號燈、景觀照明等。顯然，LED顯示已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信息化社會的一個重要標志。 LED點陣設計主要應用于顯示屏，它是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面顯示屏幕。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以與對室室外環(huán)境適應能力強等有點，自20世紀80年代后期開始，隨著LED制造技術的不斷完善，在國外得到了廣泛的應用。在我國

6、改革開放之后，特別是進入90年代國民經濟高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強烈，LED顯示屏的出現(xiàn)正好適應了這一市場形勢，因而在LED顯示屏的設計制造技術與應用水平上都得到了迅速的提高。LED顯示屏經歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過程。1.2設計目標與思路1.2.1設計目標畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃達到培養(yǎng)目標的重要的教學環(huán)節(jié)，是教學計劃中綜合性最強的實踐性教學環(huán)節(jié)，它對于培養(yǎng)學生正確的思想和工作作風，提高學生中綜合運用專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力，達到工程技術人員所必須具備的基本素質等方面具有重要的意義。本設計的理論基礎是單片機技術基礎，微機原理，模擬和數(shù)字電路

7、。比如AT89C51 芯片的一些工作原理是在MCS51的基礎上通過改進完成的。8255芯片的工作方式是在微機原理介紹的。三極管和74LS154的工作原理也分別在模擬和數(shù)字電路離介紹過。通過本設計不僅要把以前學過的知識重新溫習，而且在查閱課外資料時還有好多芯片都是以學過的芯片為基礎，并且在其基礎上改進和完善的。通過這次畢業(yè)設計是我在學校學習的理論知識和實際應用有機的結合起來，同時也能培養(yǎng)我獨立思考、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度和鉆研精神，為我將要踏上工作崗位做一次提前的鍛煉。1.2.2設計思路利用單片機控制技術控制LED的顯示，再結合單片機的程序作線路布置，即硬件設計。行列電路設計，分析電路圖確定整個系統(tǒng)

8、大概的規(guī)模。進行系統(tǒng)分析，通過系統(tǒng)分析，確定該系統(tǒng)該具有哪些功能，有哪些模塊，各個模塊之間是怎樣聯(lián)系的，以與怎樣組合的。確定所需的元器件，然后通過電路圖進行連接。集合程序調試，調試整個的系統(tǒng)模塊的功能，看各個功能是否能正常運行，并找出程序中的錯誤，改正這些錯誤。最終能在LED電路板上顯示所要的圖形或漢字。第二章 系統(tǒng)總體分析本節(jié)是該設計的方案與比較部分，對設計中所采用的芯片從多方面綜合的進行比較，最后經過仔細的研究后決定所選的器件。2.1 LED顯示屏的技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 LED顯示屏的技術圍包括半導體光電器件技術、電子電路技術、集成電路技術、信息圖像處理技術、計算機網絡技術以與電子產品制造和

9、電子產品安裝工程相關技術。2.1.1 LED顯示屏相關定義(1)LED(light emitting diode):發(fā)光二極管(2)LED顯示屏（LED panel）:由LED器件組成的顯示屏幕(3)顯示單元（display unit）:由電路與安裝結構確定的并具有顯示功能的組成LED顯示屏的最小單元(4)全彩色LED顯示屏（all-colorLEDpanel）由紅、綠藍三基色LED器件組成并可調處多種色彩的LED顯示屏2.1.2 LED顯示屏的分類(1)根據(jù)使用環(huán)境。LED顯示屏分為室顯示屏和室外顯示屏(2)根據(jù)顯示顏色，LED顯示分為單基色LED顯示屏，雙基色LED顯示屏和全彩色(三基色)

10、LED顯示屏。按灰度級又可分為16、32、64、128、256級灰度LED顯示屏等。(3)根據(jù)顯示性能，分為文本LED顯示顯示屏、圖文LED顯示屏、計算機視頻LED顯示屏，電視視頻LED顯示屏和行情LED顯示屏。(4)根據(jù)基本發(fā)光點。室LED顯示屏可以按照LED單點直徑分類；室外LED 顯示屏可以按照采用的象素直徑分類。2.1.3相關技術(1)顯示顏色、亮度和視角基礎半導體工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動了發(fā)光二極管制造材料以與制作工藝的改進，在顏色與亮度方面都有了質的飛躍，高亮度、藍色與純綠色發(fā)光二極管已產業(yè)化并得到應用。首先要按照亮度指標選澤LED或顯示模塊，其次是根據(jù)選擇的產品紅、綠、藍顏色的亮度來

11、確定哪一種顏色為基準，一般是將亮度比例的一種作為亮度基準。當基準的一種已經達到最大亮度時，調整另外一種或兩種。顯示屏幕是雙色時，大多數(shù)情況下以綠色為基準，調整紅色二極管的工作電流。一般是降低工作電流，以平衡顏色黃色為調整標準，這樣就要減小整個顯示屏幕的亮度。顯示屏幕的顏色調整至最佳平衡狀態(tài)，則會使屏的亮度降低。如果顯示屏幕為了達到亮度要求，將每一種顏色都達到最大的亮度，那么就失去了顏色的平衡，例如：雙色屏幕的黃顏色偏紅，或者偏綠。目前LED顯示屏從顏色上能滿足室外不同環(huán)境下的單色、雙基色、全彩色顯示要求，四元素的紅色LED器件與高亮度藍色、純綠色在室外顯示屏中得到普遍應用。在顯示屏制作上采用S

12、MD表貼技術的LED器件，可以獲得更好的視角和亮度，目前已在高密度、全彩色室顯示屏中得到應用，但相對成本比較高，隨著器件成本的降低，未來會有比較大的市場潛力。(2)灰度控制技術 LED顯示屏在進行圖文顯示時，對同一基色采用級差間隔亮度，實現(xiàn)顏色的組合，一般可做到16級、64級、256級灰度。為使顯示效果更符合人眼的視覺特性，出現(xiàn)了非線性級差調灰技術，即在低亮度區(qū)級差小，增加級數(shù)，逐步到高亮度區(qū)時增大級差，形成視覺效果上的“級差一致性”。目前LED顯示屏灰度控制一般都在256級，通過采用非線性調灰技術，顯示屏的顯示效果比較理想。實際上、受數(shù)據(jù)、圖像的信號源的制約，單純追求大數(shù)量級的灰度控制，在使

13、用中的實際價值是值得商討的。(3)驅動電路 LED正向導通電壓的典型值3.0V4.0V，驅動電流為20mA。如果只是用一個固定的正向電壓驅動LED，可能會產生變化圍較大的正向電流，例如用3.4V驅動6只LED，相應的正向電流差別較大；10mA44mA，取決于具體的LED特性曲線。為保證可靠性，驅動LED的電流必須低于LED額定值的要求，典型最大值一般為30mA，但是，當環(huán)境溫度升高時所允許的額定電流會降低，例如，當溫度達到50時電流需限制在20mA以。LED顯示屏廣泛使用的驅動電路是基于通用型集成電路來設計的，原理比較簡單，價格便宜，產品的技術性比較強。通用IC設計的驅動電路在室外單色、雙基色

14、顯示屏方面應用成熟，目前仍然是主流的驅動電路。近年恒流驅動IC的發(fā)展較快并受到重視和廣泛應用。恒流驅動技術根據(jù)LED器件的發(fā)光與驅動電流高度祥光的特點，大大提高了LED顯示的均勻性，同時，減少了顯示驅動電路的阻容元件，降低了故障點，使LED顯示屏更可靠、亮麗。(4)系統(tǒng)控制技術 控制系統(tǒng)是位了達到實現(xiàn)用“計算機”來控制“LED電子顯示屏”而專門設計的。 顯示屏的控制系統(tǒng)包括了輸入接口電路、信號的控制、轉換和數(shù)字化處理電路、輸出接口電路等，涉與的具體技術很多，其中為業(yè)關注并研究開發(fā)和應用的關鍵技術包括：串行傳輸與并行傳輸、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存、輸入接口技術、自動檢測、遠程控制技術等。(5)通信傳輸

15、和網絡控制 對于信息的發(fā)送方式：一種是用232通訊，利用計算機串行口COM1-COM4通訊，此方式通訊速度較慢，且距離不能太遠，只有30米左右；另一種是采用在計算機上加插一塊通訊卡的422通訊方式，此方式通訊速度快，且距離遠，可達1000米左右。 另外、隨著計算機網絡技術的發(fā)展，LED顯示屏在網絡環(huán)境下的使用情況越來越多，在多媒體、多種顯示設備組成的信息顯示系統(tǒng)中，采用智能化網絡控制，聯(lián)網控制多屏技術也在實際中得到應用。現(xiàn)在一般把顯示圖形或文字的LED顯示屏稱為圖文屏，其實LED圖文顯示屏并沒有一個公認的嚴格的定義，這里所謂的圖形，是指由單色固定亮度的點陣線條組成的任意圖形，其中LED點陣發(fā)光

16、器件或發(fā)光或熄滅，即只有兩種狀態(tài)。本系統(tǒng)設計正是基于LED圖文顯示屏實際應用，著重實現(xiàn)LED顯示屏的圖文編輯與設備驅動。2.2 LED點陣驅動原理發(fā)光二極管的結構主要由PN結芯片、電極和光學系統(tǒng)構成。我們知道，發(fā)光是一種能量轉化現(xiàn)象。當系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)；當是同由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時，能量差以光的形式釋放出來，就會產生發(fā)光現(xiàn)象。制作半導體發(fā)光二極管的材料是重摻雜的，熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。圖2-1 LED通電圖由于PN結阻擋層的限制，在常態(tài)下，而這不能發(fā)生自燃復合。而當給PN結加以正向電壓時，

17、導帶中的電子則可越過PN結的勢壘進入到P區(qū)一側。于是在PN結附近稍偏于P區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇后便產生發(fā)光復合。這種發(fā)光復合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度Eg。LED發(fā)光二極管分為正負二個腳當正負之間加入一定的電壓時LED會點亮。 圖2-2 LED顯示電路LED發(fā)光時一般電流為3至30mA左右，LED有一定的穩(wěn)壓作用點亮時LED的正負之間的電壓為1.8V至2.1V左右，LED加入電壓時必須限流，否則會損壞LED。根據(jù)發(fā)光亮度的需要，LED的限流電阻可為1K至3K之間這是流過幾毫安的電流，當需要較高亮度的顯示時，可加入較大的電流。例如使用+5V供電串接

18、100R的限流電阻則在100R的電阻上有3V的壓降，因為LED壓降約為2V則電流約為30mA至50mA，LED點陣由數(shù)個LED按一定規(guī)律排列而成。LED顯示屏以發(fā)光二極管為像素，由LED點陣顯示單元拼接而成。最常見的LED點陣顯示單元有5*7,7*9,8*8,結構，前兩種主要用于顯示各種西文字符，后一種常用于顯示各種漢字字符。2.3 LED16*16點陣顯示顯示部分是本次設計的最核心的部分，我先對LED*8點陣顯示進行選擇然后再其改基礎上擴展成LED16*16。 圖2-3 16*16點陣對于LED8*8點陣顯示有以下兩種方案：(1)靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個二極管的狀態(tài)分別用0和1表示，若

19、為0，則表示LED無電流，即暗狀態(tài)；若為1則表示二極管被點亮。若給每一個發(fā)光二極管一個驅動電路，一幅畫面輸入以后，所有LED的狀態(tài)保持到下一幅畫。對于靜態(tài)顯示方式，所需的譯碼驅動裝置很多，引線多而復雜，成本高，且可靠性也較低。(2)動態(tài)顯示，對一幅畫面進行分割，對組成畫面的各部分分別顯示，是動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方式，可以避免靜態(tài)顯示的問題。但設計上如果處理不當，易造成亮度低，閃爍問題。因此合理的設計既應保證驅動電路易實現(xiàn)，又要保證圖像穩(wěn)定，無閃爍。動態(tài)顯示采用多路復用技術的動態(tài)掃描顯示方式，復用的程度不是無限增加的，因為利用動態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實質是利用了人眼的暫留效應和發(fā)光

20、二極管發(fā)光時間的長短，發(fā)光的亮度等因素。通過實驗發(fā)現(xiàn)，當掃描刷新頻率（發(fā)光二極管的停閃頻率）為 50HZ，發(fā)光二極管導通時間1ms時，顯示亮度較好，無閃爍感。2.4系統(tǒng)硬件的總體結構與布局2.4.1 控制電路設計由于設計要求系統(tǒng)能獨立運行，并能控制中文LED漢字的移位顯示，主控板應以單片機為核心的單片機系統(tǒng)。MCS-51單片機具有擴展性強，功能強大，價格較低等優(yōu)點，因此，采用Atmel公司的AT89S52單片機。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片

21、上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片晶振與時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口，中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，

22、直到下一個中斷或硬件復位為止。由于該型號單片機部集成了8KB的FLASH程序存儲器，并且采用CMOS工藝，功耗低，工作速度較快。由于需要具有較快的刷新頻率，以獲得較高的刷新頻率，使顯示穩(wěn)定，所以單片機晶振選用12MHz，既具有較快的時鐘頻率，又方便進行計算機的通信。 2.4.2 顯示驅動電路經過對LED器件的發(fā)光原理進行分析后，我們可以得到這樣的結論：只要在LED器件上加上足夠的正向電壓，那么流過它的電流就會使它發(fā)光，這就是LED器件的驅動。在實際應用中，往往需要調節(jié)LED器件的發(fā)光強度，通常我們是通過調節(jié)流經LED器件的電流的平均時間來實現(xiàn)的。常見的LED器件的驅動方式有：直流驅動、脈沖驅動

23、和掃描驅動，本設計中使用的驅動方式為掃描驅動。(1)脈沖驅動所謂脈沖驅動方式，就是利用人眼的視覺暫留效應，以脈沖的方式對LED器件進行供電，使之間歇性的點亮。采用這種驅動方式需要對以下兩個方面進行考慮：脈沖電流的幅值和其重復頻率。首先，脈沖電流幅值的選擇，當脈沖驅動的平均值與直流驅動的電流值相等時，我們人眼的感覺是一樣的，也就是說兩者的發(fā)光強度相當。平均電流Ia是瞬時電流I的時間積分，對于矩形波來說，有如下表達式：上式就是占空比的一種描述，為了使脈沖驅動方式下的平均電流Ia與直流驅動電流Io一樣，就需要使它的脈沖電流幅值滿足圖2-4 LED的脈沖驅動可見脈沖驅動時，脈沖電流的幅值應該比直流驅動

24、電流大T/t倍。其次是脈沖重復頻率的選擇，通過對視覺暫留特性的分析，要使人眼感覺不到LED器件閃爍，那么脈沖電流的重復頻率必需高于24Hz。脈沖驅動的主要應用有兩個方面：掃描驅動和占空比驅動。 圖2-5 行掃描列控制原理與波形圖(2)掃描驅動掃描驅動是通過數(shù)字邏輯電路，使若干LED器件輪流導通，用以節(jié)省控制驅動電路。LED顯示屏是將發(fā)光燈按行布置的，驅動時也就按行按列驅動。在掃描驅動方式下可以按行掃描，按列控制；也可以按列掃描，按行控制。所謂“掃描”的含義，就是指一行一行地循環(huán)接通整行的LED器件，而不問這一行的哪一列的LED器件是否應該點亮，某一列的LED器件是否應該點亮，由所謂的列控制來負

25、責。本論文采用按行掃描按列控制的方式。一個m行n列結構的LED顯示屏，當采用行掃描列控制的驅動方式時，H1到Hm輪流將高電位接通各行線，使連接到各行的LED器件接通正電源，但具體哪一個LED導通，還要看它的負電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。例如在LED顯示屏上需要LED11熄滅，LED21點亮，那么當掃描到H1行時，L1列的電位就應該為高；當掃描到H2行時，L1的電位就應該為低。 根據(jù)驅動方式的不同，LED大屏幕顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示是指將一幅畫面輸入以后要保持到下一幅畫面的輸入；動態(tài)顯示是指將畫面分為若干部分分別進行刷新。靜態(tài)顯示每一個像素需要一套驅動電

26、路，如果顯示屏為n*m個像素屏，則需要n*m套驅動電路；動態(tài)掃描顯示則采用多路復用技術，如果是P路復用的話，則每P個像素需要一套驅動電路，n*m個像素僅需n*m/p套驅動電路。另外，對于靜態(tài)顯示方式，需要較多的譯碼驅動裝置，需要的引線也比較多；對于動態(tài)掃描顯示方式，可以避免以上不足，但是容易造成顯示亮度低、屏幕閃爍等問題。在實際的LED大屏幕顯示中，很少有采用靜態(tài)驅動的。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅動器，與此同時，列驅動其中每一列都把當前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，一直到一行的各列數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)轿缓?，才能并行地進行顯示。對于串行傳輸來說，數(shù)

27、據(jù)要經過并行到串行和串行到并行的兩次變換，因此列數(shù)據(jù)的準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就少一些，以至影響到LED的亮度。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，準備下一行的列數(shù)據(jù)，這就需要列數(shù)據(jù)的顯示具有鎖存功能。本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行列數(shù)據(jù)，而不會影響到本行的顯示?？紤]到控制的方便，本設計采用的是掃描驅動方式。在掃描驅動方式中，由M行N列組成的M*N圖文顯示屏其LED發(fā)光器件數(shù)量相當大，不宜使用靜態(tài)顯示驅動電路，而采用多行的同名列共用一套列驅動器。

28、控制電路負責有序的選通各行，在選通每一行之前還要把該行各列數(shù)據(jù)準備好。這一行上的LED發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進行顯示。這種時序控制電路，可以由布線邏輯完成。但考慮顯示數(shù)據(jù)的存儲和設計的靈活性與通用性，一般都采用單片機實現(xiàn)?？刂齐娐凡捎脝纹瑱C，主要負責與上位機的通訊，控制存儲顯示數(shù)據(jù)模塊、安排控制信號的定時與順序、控制驅動LED顯示點陣的電路等。驅動電路用來驅動LED顯示點陣的電路。各種控制信號用來使顯示屏正常工作，包括行選通信號、列數(shù)據(jù)移位信號、列數(shù)據(jù)輸出鎖存器打入信號、產生上下部分在時間上錯開的SRCLK信號、清屏信號等。2.5本章小結 本章介紹了漢字顯示原理和LED點陣的顯示與驅動原理，

29、確定了系統(tǒng)的硬件的總體結構與布局，根據(jù)硬件所需的各個模塊的原理，分別確定各個模塊的硬件電路方式，在顯示驅動方式中，選擇了驅動方式比較容易實現(xiàn)的掃描顯示方式。最終確定了顯示系統(tǒng)的結構，并且畫出了結構框圖，更具結構框圖，進行下面的設計和器件的選型。第三章 硬件設計與實現(xiàn)硬件模塊主要完成LED顯示屏的驅動任務，硬件電路大致上可分成單片機系統(tǒng)與外圍電路、行驅動電路和列驅動電路3部分，通過行列驅動器控制完成LED點陣的驅動。由于待顯示信息的字模塊提取通過軟件模塊完成，所以硬件系統(tǒng)不再增設字庫存儲模塊。下圖為總電路圖圖3-1總電路圖3.1單片機系統(tǒng)的設計 AT89S52單片機簡介：AT89S52為 ATM

30、EL 所生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲器。3.1.1AT89S52主要功能列舉如下：(1)擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash(2)晶片部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）(3)部程序存儲器（ROM）為 8KB(4)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 256字節(jié)(5)32 個可編程I/O 口線(6)8 個中斷向量源(7)三個 16 位定時器/計數(shù)器(8)三級加密程序存儲器(9)全雙工UART串行通道3.1.2AT89S52各引腳功能介紹：圖3-2 AT89S52引腳圖VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。X

31、TAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得部特殊功能寄存器之容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp："EA"為英文"External

32、Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031與8032中，EA引腳必須接低電平，因為其部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址

33、總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為AT89S52是以多工的方式送出地址與數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN與RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而

34、共用64K的定址圍。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）與數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間。PORT2（P2.0

35、P2.7）：端口2是具有部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當做定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外

36、部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制與外部數(shù)據(jù)存儲器容的讀取或寫入控制等功能。其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計時計數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入。P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST

37、腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：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輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。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

38、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)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 驅動電路3.2.1 74LS138芯片簡介74LS138為3線8線譯碼器，共有54/74S138和54/LS138兩種線路結構型式，其工作原理如下：當

39、一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（E2）和（E3）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。利用E1、E2和E3可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。若將選通端中的一個座位數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。74LS138的引腳圖如下圖3-2圖3-3 74LS138引腳圖3.2.2驅動電路的構成 本設計的驅動電路由電阻和PNP的三極管構成，由三極管將電流放大，再通過三極管的集電極輸出給點陣顯示屏，使其足夠亮。其驅動電阻的電阻值是采用4.7歐姆的電阻，其驅動電壓為5v。行驅動電路如下圖所示3-3。圖3-4 行

40、驅動電路列驅動如下圖3-4所示圖3-5 列驅動電路3.3 本章小結本章就LED漢字顯示屏的硬件電路設計做了簡單的設計和說明，由于本設計著重介紹的是基于AT89S52單片機的LED漢字顯示屏的軟件設計和制作，所以本設計在硬件電路部分只做了簡單的設計和說明，但這并不影響設計容。如果實際應用需要可以根據(jù)具體要求修改電路組成增加I/O口擴展來達到更多更好的顯示效果，這里就不多做累贅了。 第四章漢字點陣顯示原理與字庫代碼獲取方法4.1漢字點陣顯示原理我們以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。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把

41、每一個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像素圍的任何圖形。如查用8位單片機AT89S52控制，由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分，為了弄清漢字點陣組成規(guī)律，首先通過列掃描方法獲取漢字代碼。漢字可拆為上下兩部分，上不由8*16點陣組成，下部也由8*16點陣組成。本例通過列掃描方法首先顯示左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00P07點亮，由上外下排列，為：P0.0滅，P0.1滅，P0.2亮，P0.3滅，P0.4滅，P0.5滅，P0.6滅，P0.7滅，即二進制數(shù)為00100000，轉化為十六進制為20H。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部分

42、的第一列，為了接線的方便，我們仍設計成由上往下掃描，即從P27向P20方向掃描，從圖3-1可以看出，這一列只有P2.3是亮的，即為00001000，十六進制為08H。依照這個方法轉向第二列，第三列，直到第十六列的掃描，一共掃描32個8位，可得到漢字“歡”的掃描代碼為：20h, 08h, 2Ch, 10h, 23h, 60h, 20h, 80h23h, 41h, 3Ch, 31h, 04h, 02h, 08h, 0Ch0F0h, 30h, 17h,0C0h, 10h, 30h, 10h, 08h14h, 06h, 18h, 03h, 00h, 02h, 00h, 00h由這個原理可以看出無論顯示

43、何種字體和圖像，都可以用這個方法來分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上。4.2字庫代碼的獲取方法上述方法雖然能讓我們弄清漢字點陣代碼的獲取過程，但是依靠人工方法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情。為此，我們經常采用字庫軟件查找字符代碼，軟件打開后進行取模方式設定后再輸入字串，點“輸入漢字”，十六進制的漢字代碼可自動生成，把我們需要的數(shù)據(jù)復制到程序中即可，如圖4-1和4-2所示圖4-1字模取模方式設定圖4-2漢字代碼獲取4.3本章小結本章著重介紹的LED漢字顯示屏顯示漢字的原理以與字模軟件獲取字庫代碼的方法，為我們以后的設計有基礎作用，了解了LED漢字顯示屏的顯示工作原理為我們以后對顯示屏制作提供了

44、理論基礎，使我們的設計能事半功倍。第五章 程序的設計與調試5.1程序流程圖圖5-1程序流程圖5.2程序的設計功能:LED16*16點陣滾動顯示漢字“歡迎您”#include <reg52.h>#define int8 unsigned char#define int16 unsigned int#define int32 unsigned longint8 flag;int8 n;int8 code bmp32=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00

45、,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/* " " */0x20,0x08,0x2C,0x10,0x23,0x60,0x20,0x80, 0x23,0x41,0x3C,0x31,0x04,0x02,0x08,0x0C, 0xF0,0x30,0x17,0xC0,0x10,0x30,0x10,0x08, 0x14,0x06,0x18,0x03,0x00,0x02,0x00,0x00,/*"歡",0*/ 0x02,0x00,0x42,0x02,0

46、x22,0x04,0x13,0xF8, 0x00,0x04,0x3F,0xE2,0x20,0x42,0x40,0x82, 0x41,0x02,0x3F,0xFE,0x20,0x02,0x20,0x42, 0x20,0x22,0x7F,0xC6,0x20,0x04,0x00,0x00,/*"迎",1*/ 0x02,0x02,0x04,0x0C,0x08,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,0x31,0x11,0xE6,0x49,0x20,0x2D,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x22,0x07,0x29,0x00,0x31,0x8

47、8,0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",2*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00/* " " */ ;void delay(void);int16 offset;void main(void) int8 i; int8 *p; flag=0x10; n=

48、0; TMOD=0x01; TH0=0xb1; TL0=0xe0; ET0=1; EA=1; TR0=1; p=&bmp00; while (1) for (i=0;i<8;i+) /顯示左半邊屏幕 P0=*(p+offset+2*i); P2=i|0x90; /P2.4=0,P2.3=1 選中U3, 輸出掃描碼給U7 delay(); P0=*(p+offset+2*i+1); P2=i|0x08; /P2.4=1,P2.3=0 選中U2, 輸出掃描碼給U6 delay(); for (i=8;i<16;i+) /顯示右半邊屏幕 P0=*(p+offset+2*i); P

49、2=(i-8)|0xc0; /P2.5=1 P2.4=0, P2.3=0 選中U5,輸出掃描碼U9 delay(); P0=*(p+offset+2*i+1); P2=(i-8)|0x20;/P2.6=1 P2.5=0, P2.4=0 選中U4,輸出掃描碼U8 delay(); void delay(void) int16 i; for (i=0;i<50;i+) ;void timer0() interrupt 1 using 3 TF0=0; TH0=0xb1; TL0=0xe0; if (n<10) n+; else offset+=2; if (offset>128)

50、 offset=0; n=0; 5.3程序的輸入以與HEX文件的生成單片機的燒入程序是后綴名為.HEX 的文件，所以就要用到keil將所寫程序變?yōu)镠EX文件。5.3.1 keil的簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言