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1、精品学习资源漯河职业技术学院单片机原理及应用课程设计报告书题 目： 16 16 点阵 LED电子显示屏的设计姓 名：学 号：专 业：电气工程及其自动化指导老师：邹琦设计时间：年月欢迎下载精品学习资源目 录1. 引言 11.1. 设计意义 11.2. 系统功能要求 11.3. 本组成员所做的工作 12. 方案设计 13. 硬件设计 14. 软件设计 15. 系统调试 26. 设计总结 27. 附录 A；源程序 28. 附录 B；作品实物图片 29. 参考文献 2欢迎下载精品学习资源1616 点阵 LED室内电子显示屏的设计摘要 ：LED 显示屏作为一种新型的显示器件，是由多个发光二极管按矩阵形式
2、排列封装而成，通常用来显示时间、图文等信息；本设计是基于ATS52 单片机的 16x16 显示屏，其中包含了硬件、软件、调试等方案的设计；此外、该设计只需简洁的级联就能实现显示屏的拓展，但级联时要留意不要超过驱动负载范畴；关键词 ：Ats52 ； LED；单片机1引 言1.1. 设计意义LED 显示屏是一种通过掌握半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕；图文显示屏可与运算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采纳微型运算机进行掌握，图文、图像并茂，以实时、同步、清楚的信息传播方式播放各种信息，仍可显示二维、三维动画、录像、电视、
3、VCD节目以及现场实况； LED显示屏显示画面颜色明艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业治理和其它公共场所；它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简洁、寿命长、耐冲击、性能稳固；1.2. 系统功能要求设计一个能显示 16X16 点阵图文 LED显示屏，要求能显示图文或文字，显示图文或文字应稳固、清楚，图文或文字显示，以卷帘形式向上滚动显示；1.3. 本组成员所做的工作方案原理论证：焊接： 调试：设计报告：欢迎下载精品学习资源2 方案设计2.1 总体设计欢迎下载精品学习资源单片机2
4、.2 设计论证列驱动器电源行驱16X16LED 显示动点阵器欢迎下载精品学习资源图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简洁，但其使 用的管脚太多，如本设计中 1616 的点阵共有 256 个发光二极管，明显单片机没有这么多的端口，假如我采纳锁存器来扩展端口，按8 位的锁存器来运算，1616 的点阵需要 256/8=32 个锁存器；这个数字很巨大，由于我们仅仅是16 16 的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很巨大的数字；因此在实际应用中的显示屏几乎都不采纳这种设计， 而采纳另外一种称为动态扫描的显示方法；动态扫描的意思简洁地说就是逐行轮番点亮
5、，这样扫描驱动电路就可以实现多行比如 16 行）的同名列共用一套驱动器；详细就1616 的点阵来说，把全部同 1 行的发光管的阳极连在一起，把全部同1 列的发光管的阴极连在一起 共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮肯定时间，然后熄灭；再送出其次行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16 行之后，又重新燃亮第 1行，反复轮回；当这样轮回的速度足够快每秒 24 次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳固的图形了；采纳扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器；显示数据通常储备在单片机
6、的储备器中，按8 位一个字节的形式次序排放；显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题；从掌握电路到列驱动器的数据传输可以采纳并列方式或串行方式；明显，采纳并行方式时，从掌握电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多；当列数许多时，并列传输的方案是不行取的；欢迎下载精品学习资源采纳串行传输的方法，掌握电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是非常经济的；但是，串行传输过程较长，数 据按次序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之 后，这一行的各列才能并行地进行显示；这样，对于一行的显示过程就可以分 解成
7、列数据预备 传输）和列数据显示两部分；对于串行传输方式来说，列数据预备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情形下留给行显示的时间就太少了，以致影响到 LED的亮度；解决串行传输中列数据预备和列数据显示的时间冲突问题，可以采纳重叠处理的方法；即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据；为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能；经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能；对于列数据预备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能；这样，本行已预备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以预备下一行的列数据，而不会影响本行的显示3 硬件
8、设计说明：此部分为为电源部分；如电源为家用电源，就需经过降压，整流滤波，稳压等步骤得到一个稳固的 5V 电压，此电压可作为主电路的电压源；电路中二极管为电源指示灯；3.1 电源、单片机系统及其管脚电源部分单片机系统及其管脚常用的时钟电路设计有两种方式,一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方 式；本试验采纳内部时钟方式，将XTAL1 与 XTAL2 之间跨接一个石英晶振和微调电容，从而构成一个稳固的自激震荡器；电容值取30pF 左右，其大小将影响震荡频率的高低、振荡器的稳固性和起振的快速性；为削减线间的寄生电容，晶振和电容应尽能安装得与单片机靠近，保证晶振稳固牢靠的工作； 另一部分是复位部分；上电
9、自动复位电路是最简洁的复位电路，只需要一个1K 左右电阻、一个 22pF 左右的电容及 12MHZ 的晶振；有时仍需要按键手动复位，此时只要在电容上并联一个按键即可；单片机信号输出采纳串行输出，因此在下一模块的移位寄存器要与该部分的串行口 P3.0RXD）及 P3.1TXD ）相连其图形如下图欢迎下载精品学习资源图一 单片机接线图欢迎下载精品学习资源3.2 点阵及其驱动部分图二 单片机管脚图欢迎下载精品学习资源点阵显示用是动的态扫描来实现的；在采纳扫描方式显示时，由于每行要带 动十六个二极管，每行电流较大；如每个二极管安5mA 运算，十六个二极管就得 80mA 电流，超出单片机管脚的承担范畴，
10、因此每行都加有一个驱动器，本设计的行驱动用的是十六个 pnp 型三极管；三极管的发射极接 5V 电压，集电极接点阵的行线，而其基级本应接单片机，但该接线方式占用为了 16 个单片机管脚，为了节约单片机管脚，用了一片 74LS154 译码器,这样就只需要 3 个管脚了；74LS154 的管脚图及其说明如图三；点阵及其驱动部分总体接线图如图五 未画完整）各行的同名列共用一个列驱动，数据通常储备在单片机的储备器中，按 8位一个字节的形式存放；由于列线过多，故多采纳串行传输；由于每次要传输 16位，而且数据要逐位输给驱动器，只有当一行中各列数据都已传输到位后，这一行的各列才能进行并行显示，耗时较长；为
11、了满意以上要求，驱动挑选74LS595移位寄存器； 74HC595是硅结构的 CMOS 器件，； 74HC595是有8位移位寄存器和一个储备器，三态输出功能；移位寄存器和储备器是分别的时钟； 数据在 SCHcp的上升沿输入，在 STcp的上升沿进入的储备寄存器中去；假如两个时钟连在一起，就移位寄存器总是比储备寄存器早一个脉冲；移位寄存器有一个串行移位输入 Ds），和一个串行输出 Q7）,和一个异步的低电平复位，储备寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时: 低点平常将移位寄存器的数据清零；SCK11脚：上升沿时数据寄存器的数据移位；QA-QB-QC-.-QH ；下降沿移位寄存器
12、数据不变； ：上升沿时移位寄存器的数据进入数据储备寄存器，下降沿时储备寄存器数据不变；: 高电平常禁止输出 高阻态）；假如单片机的引脚不紧急，用一个引脚掌握它，可以方图四 : 74LS595 管脚图欢迎下载精品学习资源图五 点阵及其驱动4 软件设计本软件要求实现如下要求：汉字要稳固、光明并且文字要以肯定速度上升滚动显示；显示屏软件模块： 初始化程序、 主程序、 多字滚动、显示程序、扫描程序；显示程序 的主要功能是向屏体供应显示数据，并产生各种掌握信号，使屏幕按设计的要求显示；软件设计中，显示屏的软件系统分为两层；第一层是底层的显示 驱动程序，其次层是上层的系统应用程序；显示驱动程序负责向屏体送
13、显示数据，并负责产生行扫描信号和其他掌握信号，协作完成LED 显示屏的扫描显示工作；显示驱动器程序由定时器T0 中断程序实现；系统应用程序完成系统环境设置初始化）、显示成效处理等工作，由主程序来实现；4.1 显示驱动程序显示驱动程序在进入中断后第一要对定时器T0 重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳固， 1/16 扫描显示屏的刷新率 帧频）运算公式如下：刷频率帧频） =1/16 T0 溢=1/16 f/1265536-t）其中 f 位晶振频率， t 为定时器 T0 初值工作在 16 位定时器模式）；然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器
14、；为排除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，重新打开显示；图六为显示驱动程序 显示屏扫描函数）流程图欢迎下载精品学习资源进入中断定时器赋初值消 隐读取行号 并增加切换显示数据送新行显示数据发送新行 号，打 开显退出中断图六4.2 系统主程序本设计的系统软件能使系统LED 显示屏各点亮度匀称、充分，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳固、清楚无串扰；图形或文字显示有静止、移入 移出等显示方式；系统主程序开头以后，第一是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口；然后以“卷帘出”成效显示图形，停留约几秒；接
15、着向上滚动显示“ -”这几个汉字及一个图形，然后以“卷帘入”成效隐去图形；由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示成效；单元显示屏可以接收来自掌握器主掌握电路板）或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化 地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示板可扩展至更多的显示单元，用 于显示更多的显示内容；假如想转变些事内容，先用字模产生字代码，将用这 段代码掩盖原先的代码，即可显示你想要的内容；欢迎下载精品学习资源图七是系统主程序流程图；开头系统初始化“卷帘出”显示成效“上滚屏”显示成效“卷帘入”显示成效图七5系统调试调试主要分
16、为硬件调试和软件调试：硬件调试：在焊接电路板的时候，应当从最基本的最小系统开头，分模块，逐个进行焊接测试；在对各个硬件模块进行测试时，要保证软件正确的情形下去测试硬件，要不然发生错误时，不知道究竟是哪一方出错了；当然，在设计的过程中也存在着失误和不足，在调试中进行修改了；焊接完成后，检验点阵、及线路的好坏：烧进检验程序，点阵将自第一排向下上）点亮；检验无反常，下载主程序软件调试：软件为老师所供应供应，其原理在上一模块以作说明，在这里再作说明，软件经调试无误，直接将其下再到单片机中，看是否达到所要的成效软件部分是先参考书上的例子，然后自己依据硬件电路写程序，由于以前所学是单片机汇编语言，所以这个
17、系统在编写程序过程中都采纳汇编欢迎下载精品学习资源语言编写；刚刚开头，编写不会一次性通过，经过认真分析修改最终编译成功；但是，在实际写如S51 中， LED 显示屏显现各种各样的乱码，通过再次认真认真分析多次修改程序后，程序能够正常运行6设计总结本文设计的 616 的点阵 LED图文显示屏，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度匀称、充分，可显示图形和文字，显示的图形和文字较稳固、清楚；图形或文字向上滚动显示；本系统具有硬件少，结构简洁，简洁实现，性能稳固牢靠，成本低等特点；在此次设计中，我们得到以下体会：一、在这次点阵设计的过程让我进一步熟识KEIL 及 Proteus 的使用；二、本次设计结
18、果仍有缺陷，有一行总是全亮，干扰显示；三、通过这次点阵设计，重新复习并进一步学习了MCS-52优点，明确了讨论目标；四、本文设计的 LED显示屏能够实现在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充分，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳固、清楚无串扰；图形或文字以移入移出方式显示；五、在后的设计中，既要想到电路器件的联合使用，又要敏捷变通，举一反三；在焊接方面，我们明白到焊接某些器件时，要先消去电烙铁上的静电， 防止静电对芯片特殊是放大器件造成损害，焊接二极管、三极管等芯片时要 快，防止连续高温损坏芯片；7. 附 录 A ；源程序*；*；*单个 16 16 的点阵电子屏字符显示器*；*ATA89C
19、5212MHz晶振*2004.2.11LRM*；显示字用查表法，不占用内存，字符用16 16 共阳 LED点阵，；成效：向上滚动显示5 个字，再重复循环；R1：查表偏址寄存器， B：查表首址， R2：扫描地址 从 00 0FH）；欢迎下载精品学习资源；R3：滚动显示时掌握移动速度，单字显示可掌握静止显示的时间；*；中断入口程序；*；ORG0000H LJMPSTART ORG0003H RETIORG 000BH LJMP INTTO ORG 0013H ERTIORG 001BH ERTIORG 0023H RETIORG 002BHRETI；*；初始化程序；*；*；主程序；*；START:
20、MOV20H,#00H；清零标志， 00H 为第 16 行开头扫描标志，01 为 1 帧；扫描终止标志MOVA,#0FFH；端口初始化MOVP1,AMOVP1,AMOVP3,AMOVP0,ACLRP1.6；串行寄存器输入打入输出掌握位 MOVTMOD,#01H；使用 T0 做 16 位定时器，行扫描用；MOVTH0,#0FCH； 1ms 初值12MHz）MOVTL0,#18HMOV SCON,#00H ；串口 0 方式传送显示字节MOV IE ， #82H ； T0 中断答应，总中断答应MOV SP ， #70HMAIN： LCALL DISI；显示预备，黑屏， 1.5s欢迎下载精品学习资源M
21、OVDPTR,#TABLCALL MOVDISP；向上滚动显示一页8 个字）INCDPHLCALL MOVDISPINCDPH；向上滚动显示一页8 个字）LACLLMOVDISP；向上滚动显示一页 8 个字）AJMPMAIN；*；多字滚动显示程序；*；每次 8 个字，入口时定义好DPTR值；MOVDISP:MOVB,#00H；向上移动显示，查表偏值暂存WAITMOV:JBC01H,DISMOV1；标志为 1 扫描一帧终止 INCB；显示字的下一行每行 2 字节） INCBMOVA,R1； R1为 0， 8 个字显示完JZMOVOUTAJMP DISLOOPMOVOUT:RET；移动先是终止；*
22、；单字显示程序；*；显示表中某个字；*；DIS1:MOVR3,#5AH；静止显示时间掌握 MOVDPTR,#TAB；取表首址MOVR1,#00H；查表偏址 显示第一个字 SETB TR0；开扫描 :294-296.2 阳进 . 基于单片机的 LED显示屏的汉字显示J.中国科技信息， 2005， 12）： 112.3 Mark Nelson著. 潇湘工作室译 . 串行通信开发指南M. 中国水利水电出版社，2002.4 王宜怀 . 单片机原理及其嵌入式应用教程M. 北京期望电子出版社，2002.5 韩润萍 , 陈小萍 . 点阵 LED显示屏掌握系统 J.微运算机信息， 2003， 1910）： 50-51.欢迎下载