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1、摘 要点阵显示屏是一种简单的汉字显示器，具有价廉、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公共汽车显示等。本文详细介绍了一种低廉的点阵显示屏的设计过程。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，发挥部分也得到完全的实现，而且有一定的创新功能。本设计采用AT89C52单片机作控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部分不加字库存储器。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，并将其转换为相应的点阵显示数据，然后通过串口(采用RS232通信标准)送给单片机存储并进行显示处理。关键
2、字：单片机 驱动显示电路 显示屏 点阵ABSTRACTDot matrix display is a simple characters display, with low price and easy to control and long service life etc, can be widely applied in all kinds of public occasions, such as the station, port, Banks, schools, train, bus display. This paper introduces a kind of cheap dot
3、 matrix display design process. This system not only succeeded in carrying through the requirements of the basic functions, and play a part also get completely implementation, and has certain innovation function.This design USES the AT89C52 single chip computer, the entire circuit for controller mai
4、nly by single-chip microcomputer control and its interface circuit, drive display circuit, the power circuit components. In order to simplify the display circuit, reduce cost, this system in the SCM parts do not add fonts memory. But in Chinese characters and PC editing information, and character di
5、splay to translate the corresponding dot matrix display data, then through a serial port (use of RS-232 communication standard) gave microcontroller storage and displayed processing.Key word: SCM drive show circuit display screen bitmap目 录引言11.硬件系统设计111 单片机控制电路11.2 16x64点阵显示器的设计22.LED点阵显示器的扫描驱动321 行
6、扫描驱动322 场扫描驱动423 扫描显示工作过程53.软件系统设计5结束语6致谢词6参考文献6引 言LED点阵显示屏是一种简单的汉字显示器，具有价廉、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公共汽车显示等。本文详细介绍了一种低廉的点阵显示屏的设计过程。1、硬件系统设计本系统采用AT89C52单片机作控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部分不加字库存储器。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，并将其转换为相应的点阵显示数据，然后通过串口(采用RS232通信标准)送
7、给单片机存储并进行显示处理。图1所示为其硬件系统原理图。 图1 硬件系统原理图1.1 单片机控制电路本系统由AT89C52构成单片机最小应用系统同时配有110592 MHz晶振和按键复位电路等。系统外扩的一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用来存储由PC机串口送来的点阵信息(通过软件将图像或文字转换成与LED显示屏的像素相对应的点阵信息)。该Flash存储器是一种非易失性存储器，它在供电电源关闭后仍能保持片内信息。由于29F040的容量为512 KB(该芯片内部由8个64 Kbyte的读写块组成，可分块进行读、写和擦除等操作)，而AT89C52只能管理64KB的数据空间，所以，需将
8、29F040分成8页，每页64KB。其页码可由单片机的P32P34来选择。另外，采用MAX232可完成RS232与TTL电平的转换，以便使PC机与单片机交换信息。1.2 16x64点阵显示器的设计图2是一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部结构图，其单点工作电压Uf为18 V，正向电流IF为810 mA。当某一行线为高电平而某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮；而当其某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某一行线为低电平时，无论列线如何，对应这一行的点全部为暗。图2 行共阳88点阵显示器内部结构图用四个8x8点阵显示可构成16x16点阵显示器，其连接方法如图3所示。图中，将(A)和(B)
9、的8列、(C)和(D)的8列分别对应相连，同时将(A)和(C)的8行、 (B)和(D)的8行分别对应相连。即可形成一个16行(每一行有16个LED)、16列(每一列也有16个LED)的16x16点阵显示器，可将这256个点称为一页，这样，显示字符时。只要对一页中对应的亮灭进行控制即可。如果需要，也可以把4个16x16点阵显示器相连从而构成16x64的点阵显示器。图3 1616点阵显示器连接图2、LED点阵显示器的扫描驱动LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫描型及静态锁存型驱动二大类。本文以动态扫描型驱动电路的设计为例来进行分析。动态扫描型驱动方式是指显示屏上的1
10、6行发光二极管共用一组列驱动寄存器，然后通过行驱动管的分时工作，来使每行LED的点亮时间占总时间的116。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。AT89S52单片机有四个IO口(P0、P1、P2、P3)，每个IO口有8位，如果都采用并行输出，显然不能满足要求，因此，本设计中的行扫描驱动采用并口输出，而场扫描驱动采用串口输出。2.1 行扫描驱动 由于16x64点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了一个4-16线译码器74LS154，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它们的管脚示意图如图4所示。把74LS15
11、4的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分别为00001111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。图4 74LS154和74HC595管脚示意图如果一行64点全部点亮，则通过74LS154的电流将达640 mA，而实际上，74LS154译码器提供不了足够的吸收电流来同时驱动64个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路输出端与16x64点阵显示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，本文选用的是达林顿三极管TIP127。这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发射极为高电平，从而使点阵显示器的对应行也为高
12、电平。2.2 场扫描驱动本系统场扫描驱动电路的设计可用串入并出的通用集成电路74HC595来作为数据锁存。74HC595是一个八位串行输入三态并行输出的移位寄存器，其管脚见图4所示，其中SI是串行数据的输入端，RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟，QH是串人数据的输出，G是对输人数据的输出使能控制，QAQH为串入数据的并行输出。从SI口输入的数据可在移位寄存器的SCK脚上升沿的作用下输入到74HC595中。并在RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，这样，当G为低电平时，数据便可并行输出。为了避免与PC机串口输入的数据相互干扰，也可使用模拟串口P14P1
13、7来分别输出串行数据、移位时钟SCK、存储信号RCK和并行输出的使能信号G。为了消除电源电压的波动及行扫描管压降(第一行点亮的点数不同，将引起管压降的变化，从而影响通过LED管的电流)的变化对LED显示屏亮度的影响，设计时可采用列恒流驱动电路，可选用三极管8550和外围元件构成列恒流驱动电路，并通过调整100 k可调电阻使三极管处于放大状态，同时将集电极电流调整为10 mA，从而使点亮对应点阵时通过LED的电流不变。2.3 扫描显示工作过程将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SCK时钟后便可将其全部移入74H
14、C595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。3、软件系统设计本系统
15、的软件设计流程图如图5所示，该显示程序以常用的左移为例来进行设计。(a)主程序流程图 (b)串行中断流程图 (c)左移动显示程序流程图图5 软件流程图结束语经过实际应用证明，本显示屏可以作为信息显示装置。用于公共场所来进行信息显示，而且具有工作稳定、字符清晰、亮度适中等特点。若所显示的信息较为简单，也可直接将信息代码拷入单片机中，还可以通过外扩储存器的方式来增加显示的信息量。致谢词这次毕业设计得到了纪春明老师和同学的帮助，其中我的导师纪春明老师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向纪老师寻求帮助，而纪老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。另外，感谢校
16、方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。感谢在整个毕业设计期间，在各个方面给予过我帮助的伙伴们，正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。最后，感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人，再一次真诚地表示感谢！参考文献1、刘迎春 MCS-51单片机原理及应用教程，清华大学出版社，20052、杨翠娥 高频电子线路实验与课程设计，哈尔滨工程大学出版社，20013、何立民 单片机高级教程，北京航空航天大学出版社，20014、楼然苗 51系列单片机设计实例，北京航空航天大学出版社，20035、霍孟友 单片机原理与应用，机械工业出版社，20046、吴国经 单片机应用技术，中国电力出版社，2004