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文檔簡介
1、學(xué)號 117303217 蘇州市職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目題目 多功能點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)多功能點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名: 張 專業(yè)班級: 11 應(yīng)用電子 2 班 學(xué)院 (部): 電子信息工程學(xué)院 校內(nèi)指導(dǎo)教師: (高級技工)校外指導(dǎo)教師: *(職務(wù)) 完成日期: 2014 年 5 月 摘 要:LED 電子顯示屏是利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元組成可變面積的顯示屏幕,在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)顯示屏的技術(shù)也有很多種。本文介紹了基于單片機(jī) AT80C52 為控制器的 1664LED 點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的40 腳單片機(jī) AT89C52 為核心,介紹了以它為
2、控制系統(tǒng)的 LED 點(diǎn)陣電子顯示屏的動態(tài)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。通過該芯片控制一個行驅(qū)動器 74LS154 和八個列驅(qū)動器 74HC595 來驅(qū)動顯示屏顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像,全屏能顯示 4 個漢字,采用 16 塊88 點(diǎn)陣 LED 顯示模塊來組成一個 1664 點(diǎn)陣顯示模式。本文介紹了利用 Proteus 軟件進(jìn)行原理圖的繪制,利用漢字轉(zhuǎn)換軟件將漢字轉(zhuǎn)換為將要發(fā)送給單片機(jī)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù),在Keil 軟件當(dāng)中采用 C 語言編程,與 Proteus 進(jìn)行聯(lián)調(diào),并通過仿真軟件 Proteus 最終實(shí)現(xiàn)自己設(shè)想的效果,總體上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡單、顯示清晰、成本較低。關(guān)鍵詞:單片機(jī) LED 點(diǎn)陣顯
3、示屏 C 語言 Proteus 仿真Abstract:LED electronic display module using the dot or pixel unit is constituted with a light emitting diode display of variable area , the information display has been widely applied to achieve the display , there are many techniques . This paper describes the design of the contr
4、oller based on MCU AT80C52 16 64LED dot matrix display system. In the United States produced 40 feet ATMEL AT89C52 microcontroller as the core , introduced to it as the electronic control system of LED dot matrix display dynamic design and development process . 74LS154 74HC595 and eight column drive
5、rs to drive through the display driver chip controls a row . The electronic display can display a variety of text or monochrome images, full screen can display four characters , using 16 8 8 LED dot matrix display module consisting of a 16 64 dot matrix display mode. This paper describes the use of
6、Proteus schematic drawing software , the use of Chinese characters kanji conversion software will convert SCM lattice data to be sent to , the Keil software which uses the C programming language , and Proteus the FBI , and finally by Proteus simulation software realize their vision effect, the overa
7、ll design of the system is simple , clear display and low cost.Keywords: microcontroller LED dot matrix display C language Proteus simulation目錄1 引言.12 系統(tǒng)的概述和方案.22.1 設(shè)計(jì)方案 .22.1.1 單片機(jī)的選擇.22.1.2 數(shù)據(jù)傳輸方案.22.1.3 時間矛盾問題的解決.22.2 字模點(diǎn)陣工具使用說明 .32.2.1 功能介紹.32.2.2 使用方法解析.43 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì).63.1 芯片功能說明 .63.1.1 74HC154
8、功能簡介 .63.1.2 74HC595 功能簡介 .83.1.3 74HC04 功能簡介 .93.2 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 .103.3 1664 點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì).113.4 LED 點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動電路.123.4.1 行驅(qū)動電路.123.4.2 列驅(qū)動電路.134 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì).154.1 單片機(jī)語言的選擇 .154.2 點(diǎn)陣屏顯示原理 .154.3 顯示功能簡述 .164.4 顯示模式 .165 軟件調(diào)試及仿真.19結(jié)論.21致謝.22參考文獻(xiàn):.23附錄 1:總源程序 .241 引言LED 顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新興信息顯示媒體,顯示屏由幾萬甚至幾十萬個半導(dǎo)體
9、發(fā)光二極管排列組成,利用不同的材料可以制成不同色彩的 LED 像素點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣泛的是紅色、綠色、黃色,而藍(lán)色和純綠色的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。LED 顯示屏可以顯示數(shù)字、文字、2D/3D 圖形圖像。不僅可以用于室內(nèi)還可以用于室外環(huán)境,具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。短短十年中,LED 點(diǎn)陣顯示屏以亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品,在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。LED 的發(fā)展極為廣闊,目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高發(fā)光密度、更高發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。LED 顯示屏的應(yīng)用涉及社會多領(lǐng)域。例如機(jī)場
10、、車站等乘車引導(dǎo)動態(tài)信息的顯示,商場、證券交易、郵政等實(shí)時信息顯示?,F(xiàn)代信息社會中,作為人機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。LED 顯示屏也得到了很好的發(fā)展,隨著 LED 顯示屏產(chǎn)品功能的不斷完善,基礎(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化,其成本也逐年降低,已基本具備成熟的商業(yè)化條件。進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示時代,LED 顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會有更大的發(fā)展,未來 LED 顯示屏?xí)蛑鴺?biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化方向發(fā)展,相信在未來 LED 顯示屏將會成為二十一世紀(jì)的平板顯示主流產(chǎn)品。2 系統(tǒng)的概述和方案2.1 設(shè)計(jì)方案2.1.1 單片機(jī)的選擇設(shè)計(jì)采用常用的單片機(jī) AT8
11、9C52 控制,技術(shù)比較熟練,應(yīng)用廣泛,現(xiàn)在 51 系列技術(shù)硬件的發(fā)展也非??欤霈F(xiàn)了許多功能非常強(qiáng)大的單片機(jī),因此使用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)要求的基本功能。圖 2-1 單片機(jī)處理框圖2.1.2 數(shù)據(jù)傳輸方案顯然,采用并行方式時,從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大,相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時,并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。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(qū)動器,在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是,串行傳輸過程較長,數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器,只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢?,這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣,對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(傳
12、輸)和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說,列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長,在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了,以致影響到 LED 的亮度。2.1.3 時間矛盾問題的解決解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)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,傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的,列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過上述分析,就可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具有的功能。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說,它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并處的移位功能;對于列數(shù)據(jù)顯示來說,應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣,本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時,串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù),而不會影響
13、本行的顯示。圖 1-2 為顯示屏電路實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖。圖 2-2 點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)框圖2.2 字模點(diǎn)陣工具使用說明2.2.1 功能介紹1.生成中英文數(shù)字混合的字符串的字模數(shù)據(jù).2.可選擇字體,大小,并且可獨(dú)立調(diào)整文字的長和寬,生成任意形狀的字符。3.各種旋轉(zhuǎn),翻轉(zhuǎn)文字功能4.任意調(diào)整輸出點(diǎn)陣大小,并任意調(diào)整字符在點(diǎn)陣中的位置。5.字模數(shù)據(jù)輸出可自定義各種格式,系統(tǒng)預(yù)設(shè)了 C 語言和匯編語言兩種格式,并且可自己定義出新的數(shù)據(jù)輸出格式,每行輸出數(shù)據(jù)個數(shù)可調(diào)。6.支持四種取模方式:逐行(就是橫向逐行取點(diǎn));逐列(縱向逐列取點(diǎn));行列(先橫向取第一行的 8 個點(diǎn)作為第一個字節(jié),然后縱向取第二行的 8 個點(diǎn)
14、作為第二個字節(jié));列行(先縱向取第一列的前 8 個點(diǎn)作為第一個字節(jié),然后橫向取第二列的前 8 個點(diǎn)作為第二個字節(jié))7.支持陰碼(亮點(diǎn)為 1),陽碼(亮點(diǎn)為 0)取模8.支持縱向(第一位為低位)(,倒向第一位為高位)取模9.輸出數(shù)制可選 16 進(jìn)制或 10 進(jìn)制10.可生成索引文件,用于在生成的大量字庫中可快速檢索到需要的漢字11.動態(tài)液晶面板彷真,可調(diào)節(jié)彷真面板象素點(diǎn)大小和顏色12.圖形模式下可任意用鼠標(biāo)作畫,左鍵畫圖,右鍵擦圖。13.旋轉(zhuǎn),翻轉(zhuǎn),平移等字符模式下的功能也可用與對 BMP 圖象的處理14.用戶選擇 10 進(jìn)制輸出時,會自動去掉生成字模數(shù)據(jù)前的“0 x,或后面的“H”,選擇 16
15、 進(jìn)制時則會自動加上。15.具備生成英文點(diǎn)陣字庫功能,可自動生成 ASCII 碼從 0-127 的任意點(diǎn)陣字庫,使用方法同生成國標(biāo)點(diǎn)陣字庫功能。2.2.2 使用方法解析在正式版中,用戶可生成自己需要的各種小字庫,也可以生成自定義的國標(biāo)一二級漢字庫。生成自定義的小字庫:1.使用 PCTOLCD 的各種調(diào)整功能調(diào)整出您需要的文字樣式,如字體,字樣(下劃、傾斜、加粗),大小(各種點(diǎn)陣大小的字體,可鎖定點(diǎn)陣本身大小(如 16*16),然后在這個固定的點(diǎn)陣大小內(nèi)調(diào)節(jié)文字的大小(例如在 16*16 的點(diǎn)陣中居中顯示 12*12 大小的漢字),如圖 1-42.將您需要的漢字和符號集中形成一個文本文件3.使用
16、“導(dǎo)入文本”的按鈕4.確認(rèn)“生成二進(jìn)制字庫”被選中(建議選中生成索引文件原因后析)5.點(diǎn)“開始生成”按鈕,選擇生成的字庫文件名6.然后耐心等待一段時間(與處理文本大小有關(guān)),在此期間建議不要動鍵盤和鼠標(biāo)7.字庫生成完畢生成國標(biāo)一二級漢字庫:1.使用 PCTOLCD 的各種調(diào)整功能調(diào)整出您需要的文字樣式,如字體,字樣(下劃,傾斜,加粗),大小(各種點(diǎn)陣大小的字體,可鎖定點(diǎn)陣本身大小(如 16*16),然后在這個固定的點(diǎn)陣大小內(nèi)調(diào)節(jié)文字的大小(例如在 16*16 的點(diǎn)陣中居中顯示 12*12 大小的漢字)2.使用“導(dǎo)入文本”的按鈕3.點(diǎn)右下角生成國標(biāo)漢字庫按鈕4.選擇字庫文件名后單擊確定5.耐心等
17、待一段時間后既得到生成的漢字庫當(dāng)然,如果不選中“生成二進(jìn)制字庫”的復(fù)選框,生成的字庫將是文本格式的字模數(shù)據(jù),生成英文點(diǎn)陣字庫功能,使用方法同上。圖 2-3 字庫字模選項(xiàng)圖 2-4 字庫點(diǎn)陣模型3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用 AT89C52 單片機(jī)作控制器。整個電路主要由單片機(jī)控制及驅(qū)動顯示電路、電源電路等部分組成,硬件電路大致上可以分成單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路三部分。3.1 芯片功能說明3.1.1 74HC154 功能簡介1、概述:74HC154 是一款高速 CMOS 器件,其引腳兼容低功耗肖特基 TTL(LSTTL)系列。74HC154 譯碼器可接受 4 位高有效二進(jìn)制
18、地址輸入,并提供 16 個互斥的低有效輸出。74HC154 的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通,以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”,也可用于譯碼器擴(kuò)展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入,必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入,74HC154 可充當(dāng)一個 1-16 的多路分配器。當(dāng)其余的使能輸入端置低時,地址輸出將會跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。74154 這種單片 416 線譯碼器非常適合用于高性能存儲器的譯碼器。當(dāng)兩個選通輸入 G1 和 G2 為低時, 它可將 4 個二進(jìn)制編碼的輸入譯成 16 個互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是:用 4 個輸入線寫出輸出線的地址,使得在一個選
19、通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入,當(dāng)任何一個選通輸入是高時,所有輸出都為高。以下是 74HC154 的特點(diǎn):將 4 個二進(jìn)制編碼輸入譯成 16 個彼獨(dú)立的輸出之一將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到 16 個輸出的任意一個而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能輸入箝位二極管簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與大部分 TTL 和 DTL 電路完全兼容2、引腳功能:引腳端符號名稱及功能1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,14,15,16,17Y0Y15輸出低電平18,19G1,G2使能輸入(低電平)23,22,21,20AD地址輸入12GND接地(0V)24VCC電源電壓3、真值表(H 表示高電平 L 表示低電平):輸入G1G2DC
20、BA選定輸出(L)LLLLLLY0LLLLLHY1LLLLHLY2LLLLHHY3LLLHLLY4LLLHLHY5LLLHHLY6LLLHHHY7LLHLLLY8LLHLLHY9LLHLHLY10LLHLHHY11LLHHLLY12LLHHLHY13LLHHHLY14LLHHHHY15XHXXXXNONEHXXXXXNONE3.1.2 74HC595 功能簡介1、74HC595 的工作原理:74HC595 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SHcp 的上升沿輸入,在STcp的上升沿進(jìn)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
21、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),和一個串行輸出(Q7),和一個異步的低電平復(fù)位,存儲寄存器有一個并行8位的,具備三態(tài)的總線輸出,當(dāng)使能 OE 時(為低電平),存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。2、74HC595各個引腳的功能:Q07: 是并行數(shù)據(jù)輸出口,即儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出口Q7: 級聯(lián)輸出端。我將它接下一個595的SI端SER(DS): 串行數(shù)據(jù)輸入端。/SCLR(MR)(10腳): 芯片復(fù)位端,低點(diǎn)平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常我將它接Vcc。SCK(SHCP)(11腳):移位寄存器的時鐘脈沖輸入口,上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位Q0-Q1-.-Q7,下降沿移位寄存
22、器數(shù)據(jù)不變。(脈沖寬度:5V時,大于幾十納秒就行了,通常都選微秒級)。RCK(STCP)(12腳):存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口,上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器,下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。通常將RCK 置為低電平,當(dāng)移位結(jié)束后,在RCK端產(chǎn)生一個正脈沖(5V時,大于幾十納秒就行了,通常都選微秒級),更新顯示數(shù)據(jù)。/G(OE)(13腳): 高電平時禁止輸出(高阻態(tài))。如果單片機(jī)的引腳不緊張,用一個引腳控制它,可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。注:74HC164和74HC595功能相仿,都是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。74HC164的驅(qū)動電流(25mA
23、)比74HC595(35mA)的要小,14腳封裝,體積也小一些。74HC595 的主要優(yōu)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器,在移位的過程中,輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處,數(shù)碼管沒有閃爍感。與164只有數(shù)據(jù)清零端相比,595還多有輸出端使能/禁止控制端,可以使輸出為高阻態(tài)。3.1.3 74HC04 功能簡介1、概述與特性:74HC04 是一種高速CMOS器件,兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)非門(逆變器),采用 CMOS 工藝,內(nèi)部含有 6 組相同通道的反相器。其寬電壓工作范圍:3.0V5.0V,適用于數(shù)字電路的信號反相應(yīng)用。2、管腳功能說明:名稱功能說明管腳號1A-6A數(shù)據(jù)輸
24、入1、3、5、9、11、131Y-6Y數(shù)據(jù)輸出2、4、6、8、10、12VDD邏輯電源14GND邏輯地7圖 3-1 74HC04 管腳圖和內(nèi)部邏輯圖3、真值表:最大額定值電源電壓-0.5 to +7.0VDC 輸入電壓-1.5 to Vcc+1.5V直流輸出電壓-0.5 to Vcc+0.5V鉗位二極管電流20mA直流輸出電流,每個引腳(輸出)25mA功耗600mW3.2 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路單片機(jī)采用 MSC-51 或其兼容系列芯片,采用 12MHZ 或更高頻率晶振,以獲得較高的刷新頻率,顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動器相連,用來顯示數(shù)據(jù)。P3口低 4 位與行驅(qū)動器相連,送出行選信號;P1
25、.7 口則用來發(fā)送控制信號。單片機(jī)MSC-51 的引腳基本功能:P0 口:P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口,每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)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)/地址的低八位。P1 口:P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口,P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1 口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(yàn)時,P1 口作為低八位地址接收。P2 口:P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的
26、 8 位雙向 I/O 口,P2 口緩沖器可接收,輸出 4 個 TTL 門電流,當(dāng) 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(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口:P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口,可接收輸出 4 個 TTL門電流。當(dāng)
27、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。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時,要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。XTAL1: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。圖 3-2 AT89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.3 1664 點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)圖 3-3 是一種 88 的 LED 點(diǎn)陣單色行共陰模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,其單點(diǎn)工作電壓為 1.8 V,正向電流露為 810 mA。當(dāng)某一行線為低電平而某一列線為高電平時,其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮;而當(dāng)其某一列線為
28、低電平時,其行列交叉的點(diǎn)為暗;當(dāng)某一行線為高電平時,無論列線如何,對應(yīng)這一行的點(diǎn)全部為暗。用 4 個 88 點(diǎn)陣顯示可構(gòu)成 1616 點(diǎn)陣顯示器,其連接方法如圖 3-4 所示。圖中,將(A)和(B)的 8 列、(C)和(D)的 8 列分別對應(yīng)相連,同時將(A)和(C)的 8 行、(B)和(D)的 8 行分別對應(yīng)相連。即可形成一個 16 行(每一行有 16 個 LED)、16 列(每一列也有 16個 LED)的 1616 點(diǎn)陣顯示器??蓪⑦@ 256 個點(diǎn)稱為一頁,這樣,顯示字符時,只要對一頁中對應(yīng)的亮滅進(jìn)行控制即可。把 4 個 1616 點(diǎn)陣顯示器相連從而構(gòu)成1664 的點(diǎn)陣顯示器如圖 3-5。
29、圖 3-3 88 的 LED 點(diǎn)陣行共陰模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖 3-4 1616 點(diǎn)陣連接圖圖 3-5 1664 點(diǎn)陣連接圖3.4 LED 點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動電路LED 顯示屏驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)應(yīng)與所用控制系統(tǒng)相配合。驅(qū)動通常分為動態(tài)掃描型驅(qū)動和靜態(tài)鎖存型驅(qū)動兩大類。本文以動態(tài)掃描型驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)為例來進(jìn)行分析。動態(tài)掃描型驅(qū)動方式是指顯示屏上的 16 行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動寄存器,然后通過行驅(qū)動管的分時工作,來使每行 LED 的點(diǎn)亮?xí)r間占總時間的 116。只要每行的刷新速率大于 50 Hz,利用人眼的視覺暫留效應(yīng),人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。AT89S52 單片機(jī)有四個 IO 口(P0、
30、P1、P2、P3)。每個 IO 口有 8 位,如果都采用并行輸出,顯然不能滿足要求。因此,本設(shè)計(jì)中的行掃描驅(qū)動采用并口輸出,而場掃描驅(qū)動采用串口輸出。3.4.1 行驅(qū)動電路由于 16x64 點(diǎn)陣顯示器有 16 行,為充分利用單片機(jī)的接口。本電路中加入了一個 416 線譯碼器 74LSl54,其輸入是一個 16 進(jìn)制碼,解碼輸出為低態(tài)掃描信號,它們的管腳示意圖如圖 2-6 所示。把 74LSl54 的 E2 引腳接地,E1 引腳作為控制端,然后以 A、B、C、D 四腳為輸入端,就會形成 16 種不同的輸入狀態(tài),分別為00001111,然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出,即會有 16 路輸出。如果一行
31、64 點(diǎn)全部點(diǎn)亮,則通過 74LSl54 的電流將達(dá) 640 mA,而實(shí)際上,74LSl54 譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時驅(qū)動 64 個 LED 同時點(diǎn)亮,因此,應(yīng)在 74LSl54 每一路輸出端與 16x64 點(diǎn)陣顯示器對應(yīng)的每一行之間用一個反相器來將電流信號放大,本文選用的是 74HC04。這樣,74LSl54 某一輸出腳為低電平時,對應(yīng)的反相器可以提高電流幅值,從而使點(diǎn)陣顯示器的對應(yīng)行能較清晰的顯示。圖 3-6 74HC154 引腳圖3.4.2 列驅(qū)動電路本系統(tǒng)列掃描驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)可用串人并出的通用集成電路 74HC595 來作為數(shù)據(jù)鎖存。74HC595 是一個八位串行輸入三態(tài)并行
32、輸出的移位寄存,其管腳見圖 2-8所示,其中 DS 是串行數(shù)據(jù)的輸入端,STCP 是存儲寄存器的輸入時鐘,SHCP 是移位寄存器的輸入時鐘。Q7是串行數(shù)據(jù)的輸出 MR 是對輸入數(shù)據(jù)的輸出使能控制,Q0Q7 為串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從 DS 口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的 SHCP 腳上升沿的作用下輸入到 74HC595 中。并在 STCP 腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中,這樣,當(dāng) MR 為低電平時,數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與 PC 機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾,也可使用模擬串口 P2.0P2.2 來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時鐘 SHCP、存儲信號 STCP。圖 3-7 74HC
33、595 引腳圖圖 3-8 列驅(qū)動電路將 8 片 74HC595 進(jìn)行級連,可共用一個移位時鐘 SHCP 及數(shù)據(jù)鎖存信號 STCP。這樣,當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 88=64 個 SHCP 時鐘后便可將其全部移入74HC595 中,此時還將產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)鎖存信號 STCP 將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中,并在使能信號 OE 的作用下,使串入數(shù)據(jù)并行輸出,從而使與各輸出位對應(yīng)的場驅(qū)動管處于放大或截止?fàn)顟B(tài);同時由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導(dǎo)通,相當(dāng)于第一行 LED 的正端都接高,顯然,第一行 LED 管的亮滅就取決于 74HC595 中的鎖存信號;此外,在第一行 LED 管點(diǎn)亮的同時,再
34、在 74HC595 中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù),隨后將其鎖存,同時由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行,使第二行 LED 管點(diǎn)亮,以此類推,當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行,這樣,只要掃描速度足夠高,就可形成一幅完整的文字或圖像。 圖 3-9 行列驅(qū)動總電路4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)語言的選擇匯編語言編程,由于匯編語言是比較低層的開發(fā)語言,它要求開發(fā)者非常熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu),存儲器的結(jié)構(gòu)等等。再者匯編語言的可讀性差,一般人是很難看懂的。還有其致命的一點(diǎn),可移植性比較差,所以使用匯編語言編程需要大量的時間用于軟件的編寫和調(diào)試。C 語言編程,它不要求開發(fā)者深入了解單片機(jī)和硬件接口的結(jié)構(gòu)
35、。編譯器自動完成變量和存儲單元的分配,可讀性比較好,可移植性強(qiáng),這是 C 語言最大的優(yōu)勢,而且現(xiàn)在很多編譯器都能很好的支持 C 語言的編譯和調(diào)試,因此本設(shè)計(jì)采用 C 語言編程4.2 點(diǎn)陣屏顯示原理四個 88 的點(diǎn)陣構(gòu)成一個 1616 的點(diǎn)陣,共由 256 個 LED 構(gòu)成。如果 LED 的陰極與行相連,而陽極與列相連,那么只要給該 LED 對應(yīng)的行以低電平,列以高電平,那么對應(yīng)的 LED 就發(fā)光。圖 2-2 畫出了可顯示一個漢字的 1616 的點(diǎn)陣屏模塊。這種模塊由 256 個發(fā)光 LED 以 1616 的形式構(gòu)成一個正方形模塊,然后引出 2 列 16 針的引腳將內(nèi)部電路接口引出,供驅(qū)動電路使
36、用。圖 4-1 LED 點(diǎn)陣顯示原理圖行對應(yīng)的給 LED 的陰極,先給第一行以低電平,隨后給 16 列送驅(qū)動代碼,則第一行的第 7 個 LED 被點(diǎn)亮,再給第二行以低電平,隨后給 16 列送驅(qū)動代碼則第二行的第 8 個 LED 被點(diǎn)亮,接著給第三行以低電平,同時給列以驅(qū)動代碼,這樣不斷地進(jìn)行的掃描,只要速度夠快,由于人的視覺暫留作用,就不會感覺到明顯的閃爍感。點(diǎn)陣上會看到一個清晰的“歡”字。4.3 顯示功能簡述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)生各種控制信號,使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)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
37、系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負(fù)責(zé)向屏體輸送顯示數(shù)據(jù),并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號和其他控制信號,配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作;系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置(初始化) 、顯示效果處理等工作,從而有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法(顯示效果處理)和有利于程序結(jié)構(gòu)化。4.4 顯示模式本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能使 LED 顯示屏顯示圖形和中英文文字,顯示的圖形和文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有向上移入、靜止、向上移出等顯示方式。系統(tǒng)主程序開始以后,首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化,包括設(shè)置定時器、中斷等。然后“向上移動”顯示漢字和圖形,停留約 1s, “靜止”顯示圖案和文字,接著“向上移動”顯示漢字和圖形。由于單片機(jī)沒有停
38、機(jī)指令,所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷的循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。單元顯示屏可以接收來自控制器(主控制電路板)或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息,并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中,因此顯示板可擴(kuò)展至更多的顯示單元,用于顯示更多的顯示內(nèi)容??刂骑@示程序如下:while(1) for(x=0;x24;x=x+4) /控制總共可以現(xiàn)實(shí)的字?jǐn)?shù) for(i=0;i0;j-) write_595(displayx+3k);write_595(displayx+3k-1);write_595(displayx+2k);write_595(displayx+2k-1)
39、;write_595(displayx+1k);write_595(displayx+1k-1);write_595(displayxk);write_595(displayxk-1); k+=2; hang=hangsz16-j; stcp=1;stcp=0; delay_ms(80); TR0=1;flag=1; while(flag) /停留 1 秒,字符靜止顯示 1 秒 uchar j; for(j=0;j0;i-) /字符滾動出顯示區(qū) k=31; for(j=i-1;j0;j-) write_595(displayx+3k);write_595(displayx+3k-1);writ
40、e_595(displayx+2k);write_595(displayx+2k-1);write_595(displayx+1k);write_595(displayx+1k-1);write_595(displayxk);write_595(displayxk-1);k-=2;hang=hangszj;stcp=1;stcp=0; delay_ms(80); 圖 4-1 上移模式流程框圖5 軟件調(diào)試及仿真Keil 中程序編寫正確之后選擇 Project 點(diǎn)擊 Options for TargetTarget1彈出編輯對話框如圖 5-1,可以選擇生成 hex 文件。圖 5-1完成上述步驟之后
41、對程序進(jìn)行編譯,然后在 Protues 軟件中打開 AT89C52 單片機(jī)的元件屬性編輯對話框,如圖 5-2 所示,單擊文件夾圖標(biāo),選擇“dianzhen.hex”文件,點(diǎn)擊確定,隨后即可對系統(tǒng)進(jìn)行仿真,整個系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖 5-3 英文、數(shù)字和漢字字符。圖 5-2圖 5-3 結(jié)論本文設(shè)計(jì)的是 1664 的點(diǎn)陣 LED 圖文顯示屏,通過 LED 顯示屏穩(wěn)定顯示清晰的圖形和中英文字符,圖形或文字顯示有向上移入、靜止、向上移出等顯示方式。這次的設(shè)計(jì)硬件少,結(jié)構(gòu)簡單,容易實(shí)現(xiàn),成本相對不高。雖然這次的設(shè)計(jì)難度一般,可是在設(shè)計(jì)過程中還是遇到了各種不同程度的麻煩。例如在做 Proteus 仿真圖繪制的
42、過程中就遇到了很多問題,比如說尋找元器件,元器件都是英文命名的,而且每個名字還對應(yīng)多種規(guī)格參數(shù),需要判斷準(zhǔn)確才可以準(zhǔn)確選擇器件,否則仿真時會出錯,這種錯誤很難辨別的。再者是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的設(shè)置,要注意字母大小寫區(qū)別,注意移動元件模塊的時候節(jié)點(diǎn)不要相碰,否則會導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)意外相連,這也會致使仿真出錯??傊?,一個節(jié)點(diǎn)就很有可能導(dǎo)致整個實(shí)驗(yàn)的失敗,可謂是牽一發(fā)而動全身,因此,在畫電路圖時,一定要仔細(xì),把每個點(diǎn)、每根線都連接好,根據(jù)電路特性選擇正確規(guī)格的元器件,這樣最后調(diào)試的時候才不容易出錯。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)深化了我對 Keil、Proteus 等軟件基本功能的了解,我感受到了 Proteus 對學(xué)習(xí)單片機(jī)的重大幫
43、助。它能進(jìn)行各種基于單片機(jī)的電路仿真,不用再費(fèi)時間和精力在硬件的焊接調(diào)試上了,極大提高了學(xué)習(xí)效率。在此過程中,我還了解到實(shí)踐必須要有相關(guān)的理論知識作為支撐,做設(shè)計(jì)之前必須要把相關(guān)的理論搞清楚,要有總體的設(shè)計(jì)思想。所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前,我通過圖書館和網(wǎng)絡(luò)等各種渠道搜集資源,擴(kuò)充自己的知識,過程中不僅學(xué)到了新的專業(yè)知識,還提高了其他的能力。比如學(xué)會了對所瀏覽知識的取舍及分析,增強(qiáng)了對所學(xué)知識的思考整合能力,培養(yǎng)了自己的思維能力,積累了分析問題和解決問題的經(jīng)驗(yàn)。尤其是自己的編程和語言理解能力,得到了大大的提高。致謝該設(shè)計(jì)是在張進(jìn)峰老師的悉心指導(dǎo)下完成的,在論文設(shè)計(jì)過程中,張老師不僅給予我全面的技術(shù)指導(dǎo)
44、,還給了我一些相關(guān)的資料,花費(fèi)了大量的心血,使我在單片機(jī)領(lǐng)域獲得了新的知識和技能,并最終順利完成論文,對此我表示由衷的感謝。張老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及誨人不倦的師者風(fēng)范是我們畢業(yè)生的學(xué)習(xí)楷模。在三年的大學(xué)生涯中,還得到了眾多老師的關(guān)心和教誨,在此,我向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意!同時,我還要感謝父母對我二十多年的養(yǎng)育和培育之恩,是他們給予了我學(xué)習(xí)的原動力,故此,我才能夠堅(jiān)持不懈,努力拼搏,獲取知識,貢獻(xiàn)自己,服務(wù)社會。同學(xué)舍友是我最親密的伙伴,遇到問題第一個想到的也是他們,設(shè)計(jì)的順利完成,他們也給予了我很多支持和幫助,在此表示誠摯的謝意。
45、我還想感謝我們的大學(xué),是它給我提供了良好的學(xué)習(xí)設(shè)施,例如圖書館,那是知識的海洋,在那里汲取知識,永不知倦。最后,我要向百忙之中抽出時間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加此次論文答辯的各位老師表示感謝! 參考文獻(xiàn):1陳忠平.侯玉寶.李成群.基于 Proteus51 系列的單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真,2008.92馬忠梅.籍順心.張凱.馬巖.單片機(jī) C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(第三版)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20033殷曉安.吳明亮.基于單片機(jī)的 LED 點(diǎn)陣顯示條屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.世界科技研究與發(fā)展20084張毅剛 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,20035李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)M.
46、北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20016王毅.單片機(jī)器件應(yīng)用手冊M.北京:人民郵電出版社,19957諸昌鈐.LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù)M.成都:電子科技大學(xué)出版社,20008李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京:北京航空航天出版社,20049陽進(jìn).基于單片機(jī)的LED顯示屏的漢字顯示J.中國科技信息,2005 附錄 1:總源程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define hang P3 /行掃描接在 P3 口sbit ds=P20; /595 數(shù)據(jù)口sbit clk=P21; /595 位移時鐘 S
47、H_CPsbit stcp=P22; /595 寄存器時鐘 ST_CPsbit g1=P17; /154 使能端uint counter,m,n;uchar flag;uchar code hangsz=0 x00,0 x01,0 x02,0 x03,0 x04,0 x05,0 x06,0 x07, 0 x08,0 x09,0 x0a,0 x0b,0 x0c,0 x0d,0 x0e,0 x0f; /行掃描數(shù)組uchar code display32=0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 xD6, 0 x00, 0 x54, 0 x00, 0 x
48、54, 0 x00, 0 x54, 0 x3C, 0 x54, 0 x42, 0 x6C, 0 x7E, 0 x28, 0 x40, 0 x28, 0 x40, 0 x28, 0 x42, 0 x28, 0 x3C, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00,/*We*/0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x70, 0 x00, 0 x10, 0 x00, 0 x10, 0 x00, 0 x10, 0 x1C, 0 x10, 0 x22, 0 x10, 0 x40, 0 x10, 0 x40, 0 x1
49、0, 0 x40, 0 x10, 0 x22, 0 x7C, 0 x1C, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00,/*lc*/0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x18, 0 xF8, 0 x24, 0 x54, 0 x42, 0 x54, 0 x42, 0 x54, 0 x42, 0 x54, 0 x24, 0 x54, 0 x18, 0 xD6, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00
50、, 0 x00,/*cm*/0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x10, 0 x00, 0 x10, 0 x00, 0 x7C, 0 x18, 0 x10, 0 x24, 0 x10, 0 x42, 0 x10, 0 x42, 0 x10, 0 x42, 0 x10, 0 x24, 0 x0C, 0 x18, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00,/*to*/0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0
51、 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 xF8, 0 xE7, 0 x54, 0 x42, 0 x54, 0 x24, 0 x54, 0 x24, 0 x54, 0 x28, 0 x54, 0 x18, 0 xD6, 0 x10, 0 x00, 0 x10, 0 x00, 0 xE0, 0 x00, 0 x00,/*my*/0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x3C, 0 x1C, 0 x44, 0 x22, 0 x40, 0 x40, 0
52、x38, 0 x40, 0 x04, 0 x40, 0 x44, 0 x22, 0 x78, 0 x1C, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00,/*sc*/ 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 xC0, 0 x00, 0 x40, 0 x00, 0 x40, 0 x00, 0 x5C, 0 x18, 0 x62, 0 x24, 0 x42, 0 x42, 0 x42, 0 x42, 0 x42, 0 x42, 0 x42, 0 x24, 0 xE7, 0 x18, 0 x00, 0 x00, 0
53、x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00,/*ho*/0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x70, 0 x00, 0 x10, 0 x00, 0 x10, 0 x18, 0 x10, 0 x24, 0 x10, 0 x42, 0 x10, 0 x42, 0 x10, 0 x42, 0 x10, 0 x24, 0 x10, 0 x18, 0 x7C, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, 0 x00, /*ol*/ 0 x0,0 x80,0 x0,0 x80,0 x1,0 xc0,0 x1,
54、0 xc0,0 x3,0 xe0,0 x7f,0 xff,0 x3f,0 xfe,0 x1f,0 xfc,0 xf,0 xf8,0 x7,0 xf0,0 xf,0 xf8,0 xf,0 x78,0 x1e,0 x3c,0 x18,0 xc,0 x20,0 x2,0 x0,0 x0,/*星星*/0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x3C,0 x3C,0 x66,0 x66,0 x66,0 x66,0 x06,0 x66,0 x0C,0 x66,0 x18,0 x66,0 x30,0 x66,0 x60,0 x66,0 x60,0 x66,0 x7E,0 x
55、3C,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,/*20,1*/0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x18,0 x06,0 x78,0 x0E,0 x18,0 x1E,0 x18,0 x1E,0 x18,0 x36,0 x18,0 x36,0 x18,0 x66,0 x18,0 x7E,0 x18,0 x06,0 x18,0 x06,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,/*14,2*/0 x08,0 x00,0 x08,0 x00,0 x0F,0 xF8,0 x10,0 x80,0 x20
56、,0 x80,0 x4F,0 xF0,0 x08,0 x80,0 x08,0 x80,0 x08,0 x80,0 x7F,0 xFC,0 x00,0 x80,0 x00,0 x80,0 x00,0 x80,0 x00,0 x80,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,/*年*,3*/ 0 x08,0 x20,0 x08,0 x20,0 xFF,0 xFE,0 x08,0 x20,0 x0A,0 x20,0 x02,0 x00,0 x7F,0 xF0,0 x02,0 x10,0 x02,0 x14,0 x22,0 x12,0 x22,0 x12,0 x24,0 x12,0 x44,0
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