基于單片機(jī)控制的LED漢字顯示

1、- TP 單位代碼 11395 密 級 公 開 學(xué) 號 0605230 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計論文題 目LED漢字顯示作 者院 (系)能源工程學(xué)院專 業(yè)電氣工程及自動化指導(dǎo)教師辯論日期2010年 月 日畢業(yè)設(shè)計論文誠信責(zé)任書本人重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)展研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計論文與資料假設(shè)有不實(shí)，愿意承當(dāng)一切相關(guān)的法律責(zé)任。

2、論文作者簽名: 年 月 日. z-摘 要目前，作為方便、快捷的信息顯示方式，LED漢字顯示的應(yīng)用非常廣泛。車站、銀行、超市等大型公共場所的即時信息及廣告的顯示，無不應(yīng)用LED漢字顯示屏。在能源日漸危機(jī)以及信息日漸重要的今天，具有低耗能、頻更新、易維護(hù)的LED漢字顯示屏必將受到廣泛的應(yīng)用，其具有非常的開展前景。本文從LED的開展及單片機(jī)的簡單原理開場，深入的研究了基于AT89C51單片機(jī)16×16 LED漢字滾動顯示屏的設(shè)計并運(yùn)用Proteus軟件的仿真和實(shí)現(xiàn)。主要介紹了LED漢字顯示屏的硬件電路設(shè)計、匯編程序設(shè)計與調(diào)試、Proteus軟件仿真和實(shí)物制作等方面的容，本顯示屏的設(shè)計具有體

3、積小、硬件少、電路構(gòu)造簡單及容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。能幫助廣闊電子愛好者了解漢字的點(diǎn)陣顯示原理，認(rèn)識單片機(jī)的根本構(gòu)造、工作原理及應(yīng)用方法，并提高單片機(jī)知識技術(shù)的運(yùn)用能力。關(guān)鍵詞：單片機(jī) LED 點(diǎn)陣 Proteus仿真. z-ABSTRACTNow, as a convenient, quick, LED display mode of information that is very e*tensive application. Station, bank, supermarket and large public places of instant messaging and advertisem

4、ent of the application of Chinese characters, LED display screen. In the energy crisis and information increasingly more important today, with low energy consumption, easy maintenance and update frequency of the Chinese character screen will be LED by the widespread application, it has very developm

5、ent prospects.In this paper, based on AT89C51 microcontroller 16 × 16LED scrolling display character design and the use of software in the simulation and realization of Proteus. Introduces the character LED display hardware design, assembly programming and debugging, Proteus software simulation

6、 and other aspects of physical production, the design of the screen is small, less hardware, the circuit structure is simple and easy to implement. Can help the fans understand the character of the lattice electronic display principle, understanding the basic structure of SCM, working principle and

7、application of methods and technologies to improve knowledge and ability to use single chip.Keywords：microcontroller, LED dot matri* ,Proteus simulation. z-目 錄摘要IABSTRACTII目錄III1 引言11.1 LED漢字顯示研究背景及意義21.2本設(shè)計的研究容及方法21.3 本設(shè)計的主要工作32硬件電路組成及工作原理42.1 硬件電路組成42.1.1 AT89C51簡介42.1.2 時鐘電路設(shè)計7復(fù)位電路設(shè)計82.1.4 16

8、5;16LED點(diǎn)陣屏92.2 元器件選擇102.3 硬件電路工作原理153 LED漢字顯示原理及字庫代碼獲取方法133.1 漢字的點(diǎn)陣顯示原理133.2 字庫代碼獲取方法133.3 LED屏的顯示144 程序設(shè)計164.1 主程序164.2 顯示子程序、延時子程序164.3 程序編譯、仿真195 基于PROTEUS的電路仿真205.1用PROTEUS 繪制原理圖215.2 PROTEUS 對單片機(jī)核的仿真216 完畢語23參考文獻(xiàn)24致25. z-1 引 言1.1 LED漢字顯示研究背景及意義受到體育場館用LED顯示屏需求快速增長的帶動，近年來，中國 LED顯示屏應(yīng)用逐步增多。目前，LED已經(jīng)

9、廣泛應(yīng)用在銀行、火車站、廣告、體育場館之中。而隨著奧運(yùn)會、世博會的到來，LED顯示屏將廣泛的應(yīng)用在體育場館以及道路交通指示中，LED顯示屏在體育廣場中的應(yīng)用將出現(xiàn)快速增長。2007年，中國LED顯示屏市場需求額為49.5億元，比2006年增長22.2%，這其中全彩顯示屏需求額到達(dá)21.1億元，占整體市場的42.6%，雙色顯示屏的需求額位于第二位，需求額為18.3億元，占整體市場的40%，單色顯示屏需求額為10.1億元。1圖1-1 2006-2010年中國LED顯示屏市場規(guī)模2008年奧運(yùn)會的召開將會直接推動體育場用屏幕數(shù)量的快速增加，同時，由于奧運(yùn)會用屏對LED顯示屏的質(zhì)量要求也較高，因此，高

10、端屏幕的使用比例也將會增加，數(shù)量和質(zhì)量的提高帶動LED顯示屏市場的增長。除了體育場館之外，奧運(yùn)會和世博會等重大活動召開的另一直接推動領(lǐng)域就是廣告領(lǐng)域國外的廣告公司必然會看好奧運(yùn)會和世博會帶來的商機(jī)，因此必然會增加廣告用屏的數(shù)量來提高自身收入，從而促進(jìn)了廣告用屏市場的開展。奧運(yùn)會和世博會等重大活動的召開必然會伴隨著很多大型活動，政府、新聞媒體和各種組織都可能會在奧運(yùn)會和世博會之間舉辦各種相關(guān)活動，*些活動可能需要大屏LED，這些需求直接帶動顯示屏市場。. z-目前，國從事LED顯示屏生產(chǎn)的企業(yè)眾多，同時，受到外資企業(yè)LED顯示屏價格過高的影響，在中國LED顯示屏市場上多以外鄉(xiāng)企業(yè)為主。目前，外鄉(xiāng)

11、LED顯示屏生產(chǎn)企業(yè)除供給國需求外，還不斷把產(chǎn)品出口到國外市場。而近年來，受到本錢壓力的影響，國際上一些知名的LED顯示屏企業(yè)也逐步把 生產(chǎn)基地移到了中國，如巴可在設(shè)立了顯示屏生產(chǎn)基地，Lighthouse在也擁有生產(chǎn)基地，Daktronics、萊茵堡都在國設(shè)立了生產(chǎn)工廠。隨著國際LED顯示屏生產(chǎn)大廠不斷把生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至國， 加之國眾多的LED顯示屏外鄉(xiāng)企業(yè)，中國正在成為全球LED顯示屏的主要生產(chǎn)基地。因此研究研究LED漢字滾動顯示屏的設(shè)計方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。1.2本設(shè)計的研究容及方法使用傳統(tǒng)方法設(shè)計LED漢字按顯示，即使用AT89C51單片機(jī)控制16*16LED屏顯示動態(tài)漢字，其中

12、主要包括硬件元件及硬件電路，軟件編程等。該方案控制靈活，顯示屏的設(shè)計具有體積小、硬件少、電路構(gòu)造簡單及容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是通過控制與組成這些文字的各個點(diǎn)所在位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光來實(shí)現(xiàn)的。通常事先把需要顯示的文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對于只控制通斷的文字顯示屏來說，每個LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位1bit，在需要該LED器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填1，否則填0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣時可行的。這樣依照所需顯示的文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個顯示數(shù)據(jù)文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控

13、制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比擬規(guī)，可以采用現(xiàn)行計算機(jī)通用的字庫字模。組成一個字的點(diǎn)陣，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同規(guī)格。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計好適宜的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而對于文字經(jīng)常需要變化的信息，采用LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是非常有效的。為了增強(qiáng)顯示效果，LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示. z-模式相對應(yīng)，有各種動態(tài)顯示模式，它們所顯示的文字是動態(tài)的。按照文字運(yùn)動的特點(diǎn)可分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多

14、種顯示模式。產(chǎn)生不同顯示模式的方法可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以到達(dá)左右平移的目的；同時調(diào)整行列順序，就能得到對角線平移的效果。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。不過當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi)時間的話，也可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲藏用。本設(shè)計以實(shí)踐為主，通過仿真與實(shí)際的演示來完成。1.3 本設(shè)計的主要工作1、用單片機(jī)AT89C51及LED點(diǎn)陣顯示器為核心器件，制作一個點(diǎn)陣式漢字電子顯示屏。本文介紹了LED點(diǎn)陣漢字顯示屏的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)過程。文中從顯示原理和顯示屏驅(qū)動電路設(shè)計，到計算機(jī)軟件的全部過程

15、都分別做了分析和闡述，并給出了整套系統(tǒng)的解決方案。     該系統(tǒng)以單片機(jī)為主來控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行，采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動顯示屏主要包括三大局部：底層硬件的設(shè)計、硬件驅(qū)動程序設(shè)計、PC機(jī)方的主控程序。顯示屏的驅(qū)動電路設(shè)計是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到顯示的效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如何獲得最優(yōu)良的顯示效果，如何降低硬件借口復(fù)雜度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，如何降低硬件本錢等一系列問題成為設(shè)計顯示屏系統(tǒng)的重點(diǎn)。顯示屏的控制板是整個顯示系統(tǒng)的中樞機(jī)構(gòu)，它是衡量系統(tǒng)的性能的重要指標(biāo)。它不僅僅是簡單的文字顯示功能，而且要表現(xiàn)各種各樣的顯示效果，還要配合計算機(jī)來更新顯示信息

16、。計算機(jī)端的軟件是控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行控制和信息的加工，它包括信息點(diǎn)陣的提取、參數(shù)的設(shè)置和信息的傳輸。  2、完成電路原理圖、元器件采購、裝配及調(diào)試工作。使用畫圖軟件完成硬件電路的繪制，根據(jù)需要采購元器件并進(jìn)展組裝調(diào)試。 3、完成該課題的程序設(shè)計、提交程序設(shè)計框圖及程序設(shè)計清單。 4、完成硬件與軟件的綜合調(diào)試，能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能和主要技術(shù)指標(biāo)。  . z-2 硬件電路組成及工作原理2.1 硬件電路組成本硬件電路采用以AT89C51單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、時鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動電路(74HC154)、16×16 LED點(diǎn)

17、陣5局部組成，如圖2-1所示。 圖2-1 硬件電路組成圖2.1.1 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4 kB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，能夠進(jìn)展1 000次寫擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保存時間為10年。他是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此，在智能化電

18、子設(shè)計與制作過程中經(jīng)常用到AT89C51芯片。2. z-2.1.1.1主要特性：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保存時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位部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·片振蕩器和時鐘電路 2.1.1.2管腳說明：  VCC：供電電壓。    GND

19、：接地。    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)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)展校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的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，這是由于部上拉的緣故。在FL

20、ASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。     P2口：P2口為一個部上拉電阻的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)展存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址"1時，它利用部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)展讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的容。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。. z

21、-    P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入"1后，它們被部上拉為高電平，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，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 R*D串行輸入口P3.1 T*D串行輸出口P3.2 /INT0外部中斷0P3.3 /INT1外部中斷1P3.4 T0記時器0外部輸入P3.5 T1記時器1外部輸入P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通P3口同時為閃

22、爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。    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。ALE/PROG：當(dāng)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(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOV*，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被

23、略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE制止，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(jī)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)。    /EA/VPP：當(dāng)/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(dāng)/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。   &#

24、160;*TAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。    *TAL2：來自反向振蕩器的輸出。3. z-2.1.1.3振蕩器特性：    *TAL1和*TAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片振蕩器。石晶振蕩和瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，*TAL2應(yīng)不接。有余輸入至部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。2.1.1.4 芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持AL

25、E管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫"1且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停頓工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的容并且凍結(jié)振蕩器，制止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。2.1.2 時鐘電路設(shè)計 時鐘電路由AT89C51的18，19腳的時鐘端(*TALl及*TAL2)以及12 MHz晶振*1、電容C2，C3組成，采用片振蕩方式。在AT89S51芯片部有一個高增益反相放大

26、器，其輸入端為芯片引腳*TAL1，其輸出端為引腳*TAL2。而在芯片的外部，*TAL1和*TAL2之間跨接晶體震蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激震蕩器，這就是單片機(jī)的數(shù)字電路。數(shù)字電路產(chǎn)生的震蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)展二分頻之后，才成為單片機(jī)的數(shù)字脈沖信號。一般地，電容C1和C2取30pF左右，可使系統(tǒng)更穩(wěn)定，防止雜波干擾而導(dǎo)致死機(jī),系統(tǒng)數(shù)字電路如圖2-2。晶體的震蕩頻率圍是1.212MHz。晶體震蕩頻率高，則系統(tǒng)的數(shù)字頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51在通常情況下，使用震蕩頻率為6MHz或12MHz。時鐘電路一般有兩種接法：部時鐘方式和外部時鐘方式；不同計算機(jī)的時鐘電路接法是不完全

27、一樣的；(1) 部時鐘方式：通過在引腳*TAL1和*TAL2兩端跨接晶體或瓷諧振器，再利胙芯片部的振蕩電路，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入部時鐘電路；(2) 外部時鐘方式：此方式是利用外部振蕩脈沖接入*TAL1，對于AT89C52單片. z- 機(jī)，因?yàn)椴繒r鐘發(fā)生器的信號取自反相放大器的輸入端，故采用外部時鐘源時，接線方式為外時鐘信號接至*TAL1，*TAL2懸空，注意：外接晶振時，C1和C2值通常選擇為2030PF；外接瓷諧振器時，C1和C2為3050PF；C1 、C2對頻率有微調(diào)作用，影響振蕩的穩(wěn)定性和起振速度。在這里我們選用的是部時鐘方式圖2-2 單片機(jī)的時鐘電路2.1.3

28、復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位電路采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R1，R2，電容C1，開關(guān)K1組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開場工作，例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個取指令。無論是在單片機(jī)剛開場接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。AT89C51的系統(tǒng)重置是由RESET引腳控制的，如圖2-3所示。當(dāng)此引腳送入高電位超過24個震蕩周期時即2個機(jī)器周。AT89S51即進(jìn)入芯片部重置狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET為低電位后，才檢測EA為高電位或是低電位，假設(shè)為高電位，則實(shí)行部的程

29、序代碼，假設(shè)為低電位，則實(shí)行外部的程序代碼。復(fù)位時，ALE和/PSEN呈輸入狀態(tài)，即ALE=/PSEN=1，片RAM不受復(fù)位影響；但在系統(tǒng)剛上電也稱為"冷啟動時，RAM的容是隨機(jī)的。復(fù)位后，P0P3口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將07H寫入堆棧摜針SP，同時將PC和其余專用存放器清0，此時單片機(jī)從起始地址0000H開場重新執(zhí)行程序。因此，單片機(jī)運(yùn)行出錯或進(jìn)入死循環(huán)時，可使其復(fù)位后重新運(yùn)行。. z-圖2-3 單片機(jī)的復(fù)位電路AT89C51主要由接收與發(fā)送緩沖寄 存器SBUF、輸入移們存放器以及串行控制存放器SCON等組成。波特率發(fā)生器可以利用定時器T1或T2控制發(fā)送和接收

30、的速率。特殊 功能存放器SCON用于存放串行口的控制和狀態(tài)信息；發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖存放器SBUF用于存準(zhǔn)備發(fā)送出去的數(shù)據(jù)；接收數(shù)據(jù)緩沖存放器SBUF用于接收由外部輸入到輸入移位存放器中的數(shù)據(jù)。80C52串行口正是通過對上述專用存放器的設(shè)置、檢測與讀取來管理串行通信的；在進(jìn)展串行通信時，外界數(shù)據(jù)通過引腳R*D輸入。輸入數(shù)據(jù)首先逐位進(jìn)入輸入移位存放器，由串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，然后再送入接收存放器。在接收存放器中采用了雙緩沖構(gòu)造，以防止在接收到第2幀數(shù)據(jù)前，CPU未及時響應(yīng)接收存放器前一幀的中斷請求，沒把前一幀數(shù)據(jù)讀走，而造成2幀數(shù)據(jù)重疊的錯誤。在發(fā)送時，串行數(shù)據(jù)通過引腳T*D輸出。 由于CPU是主動的

31、，因此不會產(chǎn)生寫重疊問題，一般不需要雙緩沖器構(gòu)造。要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過發(fā)送控制器控制邏輯門電路逐位輸出。42.1.4 16×16LED點(diǎn)陣屏LED點(diǎn)陣顯示屏采用16×16共256個象素的點(diǎn)陣，通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布，如圖2-4所示. z-圖2-4 LED點(diǎn)陣顯示屏底視圖我們把行列總線接在單片機(jī)的IO口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。但是假設(shè)將LED點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入89S51單片機(jī)，則需要使用32條IO口，這樣會造成IO資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)大的余地。因此，我們在實(shí)際應(yīng)用中只是將LED點(diǎn)陣的16條行線直接

32、接在P0口和P2口，至于列選掃描信號則是由4-16線譯碼器74HC154來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機(jī)的4個IO口，節(jié)約了很多IO資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)大使用功能提供了條件?？紤]到P0口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用4.7 k排電阻作為上拉電阻。2.2 元器件選擇本設(shè)計所需元器件如表2-1所示. z-表2-1元器件的選擇元件編號規(guī)格參數(shù)作用簡介U1AT89C51核心控制芯片單片機(jī)LED16×16LED點(diǎn)陣組成漢字顯示屏IC274HC1544線-16譯碼器IC3IC41k電阻上拉電阻R1200R21kC122uF/16v復(fù)位電容K1按鍵開關(guān)*112MHz晶振時鐘電路C1C320p

33、F. z-2.3 硬件電路工作原理漢字掃描顯示的根本過程是這樣的：通電后由于電阻R1，電容C1的作用，使單片機(jī)的RST復(fù)位腳電平先高后低，從而到達(dá)復(fù)位；之后，在C2，C3，*1以及單片機(jī)部時鐘電路的作用下，單片機(jī)89C51按照設(shè)定的程序在P0和P2接口輸出與部漢字對應(yīng)的代碼電平送至LED點(diǎn)陣的行選線(高電平驅(qū)動)，同時在P1.1，P1.2，P1.3，P1.4接口輸出列選掃描信號(低電平驅(qū)動)，從而選中相應(yīng)的象素LCD發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個漢字的顯示。5. z-3 LED漢字顯示原理及字庫代碼獲取方法3.1 漢字的點(diǎn)陣顯示原理我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由8行8列的

34、點(diǎn)陣組成顯示。我們可以把每一個點(diǎn)理解為一個象素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在64象素圍的任何圖形。如查用8位的AT89C51單片機(jī)控制，如圖3-1所示圖3-1 漢字顯示原理為了弄清楚漢字的點(diǎn)陣組成規(guī)律，首先通過列掃描方法獲取漢字的代碼。首先將8行分成4位的上、下兩局部，把發(fā)光的象素位編為0不發(fā)光的象素位為1的十六進(jìn)制代碼。這樣就把要顯示的" 汶川字編為如下代碼：DB 0FFH,80H,0BAH,82H,0BEH,82H,0BAH,80H 四DB 0FFH,0FDH,83H,0FFH,81H,0FFH,00H,0FFH 川DB 0B6

35、H,0D5H,0DEH,45H,9BH，0C5H,0DEH,0DFH 汶DB 0FFH,0FDH,83H,0FFH,81H，0FFH,00H,0FFH 川由這個原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個方法來分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。3.2 字庫代碼獲取方法上述方法雖然能夠讓我們弄清楚漢字點(diǎn)陣代碼的獲取過程，但是依靠人工方. z-法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情。對于16*16十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼，我們經(jīng)常采用字庫軟件查找字符代碼，軟件翻開后輸入漢字，點(diǎn)"檢取，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到程序中即可，如圖3-2所示。圖3-2字

36、庫提取程序可見，漢字點(diǎn)陣顯示一般有點(diǎn)掃描、行掃描和列掃描3種。為了符合視覺暫留要求，點(diǎn)掃描方法的掃描頻率必須大于16×641 024 Hz，周期小于1 ms即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于16×8128 Hz，周期小于78 ms即可，但是一次驅(qū)動一列或一行(8顆LED)時需外加驅(qū)動電路提高電流，否則LED亮度會缺乏。3.3 LED屏的顯示本系統(tǒng)采用動態(tài)顯示模式，所謂動態(tài)顯示模式簡單的說就是逐行輪流點(diǎn)亮。我們把所有同一行發(fā)光管的陽極連接在一起，把所有同一列發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對應(yīng)第一行發(fā)亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第一行使其點(diǎn)亮一定的時間，然后熄滅；再送出第二

37、行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其點(diǎn)亮一樣的時間，然后熄滅；直到第十六行顯示完后又重新點(diǎn)亮第一行，這樣反復(fù)輪回。采用掃描方式進(jìn)展顯示時，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。. z-單片機(jī)列 驅(qū) 動行驅(qū)動LED點(diǎn)陣圖3-3系統(tǒng)框圖顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機(jī)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)都送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去。數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。采用并行方式時，相應(yīng)的硬件數(shù)目多，當(dāng)列數(shù)很多時，并行傳輸方案是不可取。采用串行傳輸方案，可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有一行的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并

38、行的進(jìn)展顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸和列數(shù)據(jù)顯示兩個局部。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，這就存在列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與列數(shù)據(jù)顯示時間相矛盾的問題，可以采用重疊處理的方法來解決，即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，數(shù)據(jù)。這就要求對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；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)展顯示時，串并移位存放器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不影響本行的顯示。6. z-4 程序設(shè)計本程序主要包括三大局部，分別為主程序、顯示子程序、延時子程序。程序流程圖

39、如圖4-1所示。 開 始 初 始 化 調(diào) 用 顯 示 程 序 調(diào) 整 數(shù) 據(jù) 指 針是否顯示完？N Y 圖4-1程序流程框圖4.1 主程序主程序主要完成整個硬件系統(tǒng)的初始化，主要包括對I/O口的定義和初始化、程序中的所用到的各個參數(shù)的設(shè)置與定義。接著依次調(diào)用字模程序和延時程序。4.2 顯示子程序、延時子程序顯示子程序是將按組順序存儲的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，按行掃描依次取出，逐行點(diǎn)亮LED。在一屏漢字顯示完畢后，循環(huán)顯示一段時間后，點(diǎn)陣地址偏移32個字節(jié)，接著顯示下一屏數(shù)據(jù)。在取數(shù)據(jù)時，要考慮清楚漢字取模的原理，16×16的顯. z-示取模有按行和按列兩種取法，在這里采用的是后者按列取模。先調(diào)用字

40、模的程序，然后將每一個16進(jìn)制發(fā)送出去，先調(diào)用每一列的上半局部，在調(diào)用下半局部，接著等二列、第三列依次調(diào)用顯示延時子程序是一個循環(huán)延時的設(shè)計，利用循環(huán)的方法實(shí)現(xiàn)延時的設(shè)計。這里設(shè)計一個延時時間長度為1ms的程序來實(shí)現(xiàn)刷新率的問題。下面的程序能夠用來實(shí)現(xiàn)"大學(xué)歡送您等漢字的顯示。程序清單如下：ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOVDPTR,#TAB ；字碼表初址賦值MOVR1,#0FEH ；列控制碼MOVR3,#8 ；列數(shù)MOVR4,#80 ；移動"及 "0911個字符，共88列CM:MOVR5,#12 ；每屏反復(fù)顯示10次C1: MOVR

41、2,#0 ；取字指針C8: MOV P2,#0FFH ；關(guān)顯示MOVA,R2 ；MOVCA,A+DPTR ；取當(dāng)前列的顯示字碼的一個字節(jié)MOVP0,A ；送18行控制口MOVA,R1MOVP2,A ；送列控制碼ACALL D5MS ；顯示5MSRRA ；列控制碼左移，顯示下一列MOVR1,ADJNZR3,C8 ；未顯示8 列，繼續(xù)DJNZR5,C1 ；未顯示10次，繼續(xù)INCDPL ；一屏反復(fù)顯示10次完，字碼表初值加1DJNZR4,CM ；88列未移動完，繼續(xù)AJMPMAIN ；88列顯示完，返回，重新從" 開場顯示D5MS:MOVR6,#4. z-MOVR7,#248DJNZR7

42、,$DJNZR6,$-4RETTAB:DB08H,20H,08H,0C0H,0BH,00H,0FFH,0FFH09H,00H,0CH,80H,0BH,0FFH,12H,48H2AH,49H,0CBH,0FFH,48H,00H,29H,0F2H10H,01H,0BH,0FEH,08H,00H,00H,00H 榆08H,10H,08H,20H,08H,0C0H,0BH,00H0FFH,0FFH,09H,00H,08H,90H,00H,20H08H,0C0H,0BH,00H,0FFH,0FFH,09H,00H08H,0C0H,18H,60H,08H,40H,00H,00H 林02H,20H,0CH,

43、20H,88H,20H,69H,20H09H,20H,09H,22H,89H,21H,69H,7EH09H,60H,09H,0A0H,19H,20H,28H,20H0C8H,20H,0AH,60H,0CH,20H,00H,00H 學(xué) 00H,00H,7FH,0FFH,44H,20H,5AH,10H69H,0E1H,30H,81H,24H,82H,24H,8CH0A4H,0F0H,64H,80H,24H,0FCH,2CH,82H25H,82H,28H,82H,30H,0EH,00H,00H 院20H,08H,2CH,10H,23H,60H,20H,80H23H,41H,3CH,31H,04H,0

44、2H,08H,0CH0F0H,30H,17H,0C0H,10H,30H,10H,08H14H,06H,18H,03H,00H,02H,00H,00H 歡02H,00H,42H,02H,22H,04H,13H,0F8H00H,04H,3FH,0E2H,20H,42H,40H,82H41H,02H,3FH,0FEH,20H,02H,20H,42H20H,22H,7FH,0C6H,20H,04H,00H,00H 迎02H,02H,04H,0CH,08H,00H,3FH,0EEH0C4H,01H,08H,81H,31H,11H,0E6H,49H20H,2DH,2FH,0C1H,20H,01H,22H,

45、07H29H,00H,31H,88H,00H,06H,00H,00H 您. z-END在完成編寫程序的編譯和仿真之后，準(zhǔn)備一臺可以燒寫AT89C51的編程器并與電腦主機(jī)硬件連接后即可對AT89C51芯片進(jìn)展程序燒錄下載，然后，將燒錄好程序的AT89C51單片機(jī)裝入到40腳的IC座上，通電即可調(diào)試和運(yùn)行，由于本例電路對元件參數(shù)的要求不是很高，只要元件較好，參數(shù)根本符合要求，焊接裝配后即可正常工作。4.3 程序編譯、仿真本程序編譯采用Keil軟件，Keil軟件平臺支持多種語言的編譯，功能強(qiáng)大，它提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，在keil軟件中完成程序編寫、調(diào)試和

46、編譯之后，生成能讓單片機(jī)運(yùn)行的He*文件。匯編代碼緊湊，容易理解。. z-5 基于PROTEUS的電路仿真Proteus是英國Labcenter electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件。主要由原理布圖的方法繪制電路并進(jìn)展仿真的ISIS和PCB自動布線或人工布線電路仿真的ARES兩個程序組成。Proteus 運(yùn)行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以動態(tài)實(shí)時仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成器件。針對微處理器及其外圍電路，可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件代碼級的調(diào)試，配合其提供的仿真圖表或虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等可進(jìn)展相應(yīng)的測量與分析。7借助Proteus的對C

47、PU和外圍電路強(qiáng)大的仿真能力以及豐富的資源庫，可以有效地替代硬件仿真器進(jìn)展先期的軟硬件調(diào)試，等到仿真結(jié)果根本理想時再進(jìn)展實(shí)際的硬件調(diào)試，這樣的開發(fā)過程不僅高效，而且可以盡可能地減少損失，尤其對于解決實(shí)驗(yàn)室資源緊的問題是一個很好的思路。5.1用PROTEUS 繪制原理圖運(yùn)行 Proteus 的 ISIS 程序后， 進(jìn)入該仿真軟件的主界面。主界面由菜單欄、工具欄、預(yù)覽窗口、元件選擇按鈕、元件列表窗口、原理圖繪制窗口和仿真進(jìn)程控制按鈕組成如圖1所示。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

48、參數(shù)設(shè)置及元器件間連線， 完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件原理圖繪制。圖5-1所示是繪制完成的電路圖。. z-圖5-1繪制電路圖5.2 PROTEUS 對單片機(jī)核的仿真在source 菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等工程;在source菜單的Add/remove source files 命令下，參加單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序主要采用 Keil 進(jìn)展程序編譯翻開如圖5-2所示的對話框。在 Program File 欄添加編譯好的十六進(jìn)制格式的程序文件8*8.he*,給AT89C51輸入晶振頻率，此處默認(rèn)為12MHZ， 單擊OK 按鈕完成程序添加工作