汉字点阵系统的制作与应用毕业论文

1、汉字点阵系统的制作与应用摘 要本文介绍一个点阵led显示系统，该系统以美国atmel 公司生产的40脚单片机at89s51为核心，采用串行传输、动态扫描技术。以led屏的显示电路和单片机控制电路为核心，采用c语言编程通过串行通信接口对led显示系统显示参数的设定，实现点阵led屏显示简单的数字、字母、汉字、图形等。该系统是通过s51芯片控制一个行驱动器74hc154和四个列驱动器74hc595来驱动显示屏显示。设计过程中综合应用了数字电路，模拟电路，单片机等方面的知识，并且还要学习protel软件和新的器件。 该系统特点是电路设计新颖、显示效果好、实用性强。理论与实际结合，本设计符合应用电子专

2、业的培养目标。关键字：at89s51单片机； led 点阵显示； 动态显示目 录引言11系统总体设计22系统硬件设计与制作22.1单片机的最小系统22.2系统总电路32.3 1632点阵屏42.4行驱动电路42.5列驱动电路42.6电源模块52.7系统pcb模块63程序流程图74结果调试与讨论8总结9致谢10参考文献11附 录12附件1实物照片12引言随着我国经济的高速发展，对公共场合发布信息的需求日益强烈，led显示屏的出现正好适应了这一市场需求。目前led显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设的标志。其已经广泛应用到银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及其它交易市场

3、、医院、电力、海关、体育场等多种需要进行公告、宣传的场所。由at89s51为核心的点阵式led汉字显示屏，在公共场所的应用也是非常广泛的。led点阵显示器较为经济适用，它可以显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，显示亮度高低，并且对环境条件要求也比较低。led显示又可以分为单色显示和双色显示，可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，并用单片机控制实现各种文字或图形的变化，达到宣传和提示的目的。本设计虽仅仅显示两个汉字，但通过扩展和程序编写，它可以显示8到10个，甚至更多。该led显示屏用途广泛，一般用于各种公共场所，作为宣传和广告的工具。对于公共设施服务有着极为重要的

4、意义。1系统总体设计本系统由at89s51、1个74hc154、4个74hc595及led显示屏为核心组成的点阵式led汉字显示屏，主要由24mhz晶振电路、复位电路、51单片机、点阵阳极驱动电路、点阵阴极驱动电路、1632显示屏6部分组成。采用的at89s51单片机最小化应用设计，p1口作为i/o口，输出行数据和控制信号，p2口作为i/o口，与“写”控制信号配合，输出列控制信号。led显示采用动态扫描方式实现，控制电路部分由1片74hc154和4片74hc595传输信号，传输出来的信号通过74hc595输出。再通过编译最终达到依次显示汉字的目的。其系统设计框图如图1所示图1 系统设计框2 系

5、统硬件设计与制作2.1 单片机的最小系统at89s51是一个低功耗，高性能8位单片机，片内含4k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写1000次的flash只读程序存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准mcs-51指令系统及80c51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和isp flash存储单元。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供

6、了一种灵活性高且价廉的方案。若将led点阵的行列端口全部直接接入89s51单片机，则需要使用32条i/o口，这样会造成i/o资源的耗尽，系统也再无扩充的余地，因此，我们在实际应用中只是将led点阵的4-16线译码器74hc154来选择控制，至于列选扫描信号则是由74hc595译码器来选择，这样一来列选择控制只使用了单片机的4个i/o口，节约了很多i/o口资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。该电路总共用到12个i/o口，采用p1口作为输出行数据和控制信号。p2口的4个口与“写”控制信号配合，输出列控制信号。p2口的另外4个i/o口是用作按键开关。单片机模块电路如图2所示。图2 单片机模块电

7、路2.2 系统总电路本系统采用at89s51单片机最小应用系统作控制器，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。总电路原理图如图3所示。图3 总电路原理图2.3 1632点阵屏采用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。驱动器采用74hc154。对于列数据准备来说，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，本行已准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准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。故在此我们采用74hc595作为列驱动。当74hc154扫描到某一行时，74hc595决

8、定哪一列该亮，就这样快速扫描，就形成了图像。2.4 行驱动电路此电路采用4/16译码器74hc154作为点阵的行驱动。将从ram输出四个信号分别输入到74hc154译码器，然后输出16位行信号，经过16个1k的电阻，再输入16个pnp8550三极管的b极来进行对行信号的放大，其中所有的三极管的e极相连接+5v的电源，所有的c极接16个1k欧姆的电阻，得到的信号作为点阵led的行输入信号，通过对154的四个输入信号进行控制，改变行信号。由154和595的信号，控制二极管的亮、灭来显示出所要求的字符、汉字。每个led管亮需要7ma的电流，那么32个同时亮就需要224ma的电流，所以我们要对行进行驱

9、动，我们采用晶体管8550对行信号进行放大，使led点阵能够正常显示。其行驱动电路如图4所示：图4 行驱动电路2.5 列驱动电路16行32列为一个基本单元，则列驱动需用4片74hc595，其工作原理为：将八片74hc595级连，共用一个串行时钟clk及数据锁存信号str。当第一行需要显示的数据经过84=32个clk时钟后将全部移入74hc595中，此时产生一个数据锁存信号str，使数据锁存在74hc595的后级锁存器中，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的正端都接高平，显然第一行led管子的亮、灭取决于74hc595中所锁存的信号；在第一行led管子点亮的同时，

10、在74hc595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，并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管子点亮以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像，其列驱动电路如图5所示：图5 列驱动电路2.6 电源模块设计采用5v电源电压为其供电。直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波器电路以及稳压电路所组成。电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的值，然后经过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须经过滤波电路加以滤波（一般有10%左右的波动）负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤

11、波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。选用输出电压固定为+5v的三端集成稳压器7805.变压器将电网220v电压变为+6v电压，经桥式整流后，送入7805的输入端，电容c1和c2用来实现频率补偿防止稳压器7805产生高频自激和抑制电路引入的高频干扰，c3是点解电容，以减少稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。其电源电路图如图6所示：图6 电源电路图2.7 系统pcb模块本作品采用通用的protel 99se版软件完成pcb图的设计。本设计用的元件数量不算多，用到2块集成块、一片单片机与多个电阻和三极管及16*32的点阵屏，但是他们

12、的连接却是相当复杂的，因此我们设计两块pcb图，即主控制电路图和点阵屏电路图。我们采用的是单面布线策略，多处还使用到跳线、排针与排线来连接。已设计好的pcb图如图7所示。图7 系统pcb图3 程序流程图程序在初始化后将存储在rom内部的站点信息读出，送至单片机的ram，初步的进行汉字点阵转换，转换后的数据处理送至行驱动和列驱动，一般行的用74ls154，列用74hc595控制，工作原理是当154扫描到某一行时，595决定哪一列该亮，就这样快速扫描，形成了图像了。它是用动态显示的原理工作的，即每个时刻只有一个led被点亮,因为它的工作频率很高,所以人的眼睛看不出来它是动态的,led点阵输入端有行

13、和列,在不同的行和列之间接入信号相应的led就会被点亮,但同时只能有一个行和列被接入信号,否则会乱码. 为让人眼能看清楚字的显示，对它进行延时以控制显示效果，使其循环处理。当按下不同的按键时，即可让字不同的滚动，当显示完毕就可结束。其流程图如图8所示：图8 系统流程图4 结果调试与讨论根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬联调。由于在系统设计中采用模块设计法，所以方便对个电路模块功能进行逐级测试，led驱动模块的调试，程序模块的调试等，最后将各模块组合后进行整体测试。点阵屏测试：用2节1.5v直流干电池串联的到3v电压，连接点阵屏测试各行各列点阵工作是否正常，显

14、示顺序是否正确。测试结果无误。主电路测试：将主电路连接到显示正常的点阵屏上，接上电源，结果点阵屏无法正常显示，点阵屏出现零散几个亮点。估计原因：（1）电路是否有出现断路现象。经万用表测试，各导线连接全部正常。（2）行驱动74hc154行驱动是否正常。我们换用另一块同样型号的74hc154，结果点阵屏还是无法正常显示。（3）晶振电路不起振。我们将原电路的12m晶振换为16m晶振。结果点阵屏能正常显示预期的字样，但闪烁感强烈。这时，我们估计是晶振频率不够，后相继换上24m个27m晶振，结果采用27m晶振点阵屏同样出现闪烁感，而采用24m晶振，点阵屏显示正常而且稳定，无闪烁感现象。最后测试：最后测试

15、左、右、上、下移动，移动正常。最后毕业设计实物调试成功。总结虽然本设计只是一块16*32汉字点阵电路的这几，但是通过这两个月的毕业设计，我受益匪浅，它是我大学三年所学知识很好的总结。它的制作过程使我认识到应用电子的重要性，让我知道时态的变化是多么的快，也让我知道应用电子在社会是处于一个什么样的地位。这些更让我坚定不移的继续学习应用电子技术，选择它是一个明确答案。以下是我在制作过程中，主要做了下面几点较突出的工作：一、通过查阅大量的相关资料，详细了解了led的发光原理和led显示屏的原理，了解了led的现状，清楚地了解了led显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，明确了研究目标。二、本文设计的led显示屏能够