基于AT89C51单片机的16x16点阵LED显示器设计说明

1、单片机课程设计报告书题目：16xl6LED点阵电子显示屏的设计姓名：班级：电气普招1班学号：指导老师：时 间：2014-12-26目录摘要 1第1章引言21. 1 LED及LED显示屏 21.2功能要求2第2章系统总体方案及硬件设计 32. 1 AT89C51的原理及说明32. 2显示屏总体设计方案42.3列驱动电路42.4行驱动部分5第3章系统硬件电路的设计 63软件设计流程图 63.2系统硬件原理图63. 3系统程序 7第4章系统调试 16第5章设计心得16参考文献 16摘要本设il使用简单单片机AT89C51作为主控制模块，利用简单的外国电路来驱动16X16的点阵 LED显示屏。在本设计

2、中主要用两个74HC595来驱动16X16点阵显示屏的列，用AT89C51来驱 动16X16点阵显示屏的行，可以最终实现一一“十六乘十六点阵可调速显示屏设计”十五 个汉字的自动左移，而且它们的进”和“出”是以滚动形式设计的。也就是说，硬件电路 大致上可以分成单片机系统及外国电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。从而可以实现一 个室用的16X16点阵LED图文显示屏，在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示 图形和文字，显示图形或文字应稳泄、淸晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显 示方式。最后，利用烧录器可以很方便的实现单片机与PC机等外围存储设备的数据传输，并 能利用软件方便的

3、进行显示容的多样变化，另一方而，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示 器件，是由多个独立的LED发光二极管封装而成。进行了单片机AT89C51的软件仿貞并成功完 成了仿真验证。结果表明包括系统具体的硬件设计方案，软件流程图和部分C语言程序等方 而。具有在负载用，只需通过简单的级连就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉的图文 显示方案意义。它在实际生活中具有广泛的应用。关键词：单片机、16*16点阵、滚动显示第1章引言1.1 LED及LED显示屏LED显示屏是一种通过控制半导体发光.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 可与计算机

4、同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控 制，图文、图像并茂，以实时.同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可 显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节訂以及现场实况。LED显示屏显示画 面色彩鲜艳，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、工业企业管理和其它 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 动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。1.2功能要求设计一个室用16X16点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、 充足，可显示图形和文字，显示图形

5、或文字应稳立、淸晰无串扰，图形或文字显示有静止、 移入移出等显示方式。第2章系统总体方案及硬件设计2.1 AT89C51的原理及说明（1） AT89C51 简介AT89C51是美国Intel公司生产的低电压，高性能CHM0S8位单片机，片含4k bytes的 可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和蔼可亲128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）, 器件采用Intel公司的髙密度、非易失性存储技术生产，片置通用4位中央处理器（CPU） 和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。C10C 11d 12二 11匸14匸1S匚16匚17匸1B匚1402

6、137祐252423U21J233322 6ND:舷3兀7:砒2 52农J兀33 C2：1:兀0J叩AT89C51引脚图（2） AT89C51单片机P 口的特点：P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1 口的管脚第 一次写1时，被泄义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被立义为数据/ 地址的第八位。在HASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输岀 原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL fl电流。P1 口管脚写入1后，被部

7、上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下 拉为低电平时，将输岀电流，这是山于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个TTL fl电流，当P2 口被写1时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是山于部上拉的 缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用部上拉优势，当对外部八位地 址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的容。P2 口在FLA

8、SH编 程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入、1后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入， 由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。2.2显示屏总体设计方案行驱动器LED显示点阵2.3列驱动电路列驱动电路有集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位 输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本 行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。74HC595的外形及部结构如图所示。

9、它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器 的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现 在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，英 上升沿将移位寄存器的输出打入输岀锁存器。引脚G是输岀三态门的开放信号，只有当其为 低时锁存器的输岀才开放，否则为髙组态。SCLR信号是移位寄存器淸零输入端，当其为低时 移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行 移位与输岀锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQ

10、H,最高位QH可作为多片74HC595级联应用 时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出 QH,作为与移位寄存器完全同步的级联输出。 VCC10:GND13U2SH_CP DSST_CPMR1L12L23L34L45L56L67L715 LOU 12 3 4567 卩 QQQQQQQQQ74HC5952.4行驱动器由于4点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中运用了单片机AT89C51的P1 口和P2口，其输入是一个16进制码，解码输岀为低态扫描信号，单片机P1 口和P2口输岀生产16条行选通讯信号线，再经过驱动器驱动对应的线匚1HI -2

11、H23H34H4 -5H5 -6H6-7込8P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C-51- -双列直插封装第3章系统硬件电路的设计及软件编辑31软件设计流程图图41显示驱动程序流程图图4-2系统主程序流程图32系统硬件原理图单片机采用89C51或其兼容系列的芯片，采用24M或更高频率的晶振，以获得较高的刷新 频率，使显示更稳左。单片机的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P1 口与P2口为行驱 动器，送出行信号：P3.5P3.7口则用来发送控制信号。P0口空着，在有必要时可以扩展系 统的ROH和RAM-. 16X16点阵显示屏的硬件原理图如图3-1I -JI

12、OEJ318pFJ4CPF12P2P14P15P16PI 7器MRT=SH.CP PS$K_CP 0$曲UW P2.2fM0 P2 3f*11 P2 斗M2 P2 ”M3 P2P2士J-SH CP OSJF-32.IMTOP3 4/T0P3SfriP31U XTAL1XTA12FIjOFSjWRXUPSEfJ ME EA图3-116X16点阵显示屏硬件原理图3. 3系统程序ttinclude sbit si=pro；sbit SCK二Pl;sbit RCK=P2;unsigned chardisl32,dis232unsigned char i,j,k;unsigned char codeH_

13、S8 =0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01;unsignedchar code L_S32=OxFF, OxFF, 0x7F, OxFF, 0x7F, OxFF, 0x3F, OxFE, OxBF, OxFD, OxDF, OxFB, OxEF, 0xE4, 0x1 7, 0x8F, 0x7B, OxFF, OxlF, OxFC, 0x7F, 0龙FB, 0x5F, OxFD, 0x7F, OxFF, OxOF, OxEO, 0xF7, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxDF, OxFF, 0x9F, 0xF

14、6, OxDF, 0xF6, OxEF, 0xF8, 0xD7, OxFE, OxlB, OxEE, OxDF, OxE1,0x5F, OxFE, 0x7F, OxCF, 0x03, OxFO, 0x7F, OxFF, 0x7F, OxFF, 0x7F, OxFF, 0x7F, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, 0x83, OxCF, 0xB7, OxDO, 0xD7, OxED, OxC7, OxED, 0xC7, OxF1,0xD7, OxFF, 0x97, 0xE9, OxCl, OxDD, OxDF, 0x9E,

15、0x5F, OxBF, OxDF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFE, OxFF, OxFD, OxBF, OxFD, OxBF, OxFD, OxBF, OxED, 0xB7, OxE5,0xA7, OxF5, OxAF, 0xF9, OxBF, OxFD, OxBF, OxFD, 0x3F, 0x80, 0xC3, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxEF, OxFF, OxDF, OxFB, OxDF, OxFB, OxEF, 0xE3, 0x9

16、F, OxF& OxE3, OxFD, OxAF, OxF5,0x5F, OxFO, 0x67, 0xF7, 0xE9, 0xF8, OxEF, OxFB, OxEF, 0xF5, 0x2F, 0x8E, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, 0x3F, OxFF, 0x7F, 0xF3, OxBF, OxFF, OxBF, 0xF9, OxOF, OxFE, 0x3F, OxFF,0龙9F, OxFE, OxAF, OxFD, 0xB7, 0xF3, OxBB, 0xC7, OxBD, OxFF, OxBF, OxFF, OxFF, O

17、xFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, 0xF3, 0x5F, 0龙FB, OxDF, OxFD, OxFF, OxED, OxOF, 0x82, 0xF3, OxEE, Ox IB, OxFc,0x7F, OxFF, OxFF, OxCO, 0x03, OxFE, OxFF, OxFE, OxFF, OxFE, OxFF, OxFE, 0x3F, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFC, 0xC3, OxFD, OxEB, OxEl, 0x6B, OxFE, OxAB, OxFB, 0x4B, OxF

18、c,OxDB, 0xF3, 0x3B, OxFC, OxFB, OxFC, 0x7B, OxFD, OxBB, OxDD, OxDB, 0x83, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxDF, 0xF9, OxEF, OxFB, OxEF, OxDF, 0x37, OxEO, 0xF7, OxFF, OxEB, OxF&OxED, OxFF, OxEF, 0xF8, OxEF, 0xF7, 0x6F, 0xE8, 0x6F, 0xF7, OxEF, OxEO, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, 0x

19、7F, OxFF, OxBF, OxFF, OxDF, OxFD, Ox IF, 0xF8, 0x5F, OxFB, 0x9F, OxFD, OxlF, OxFD,OxDF, OxFC, OxlF, OxFD, 0x7F, 0x8E, OxFB, OxFE, OxDB, 0xF7, OxBB, 0xE7, 0x7F, OxFO, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, 0xF3, OxOF, OxFC, OxFF, OxFE, OxFF, OxFE, OxFF, OxFE,OxFF, OxFE, 0x7F, OxFF, 0x7F

20、, OxFF, 0x7F, 0x81, 0x81, OxFE, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxBF, OxEF, OxDF, OxCO, OxCF, OxED, OxDF, 0xE5, 0xC7, OxFB, 0xE9, OxEF,0x97, OxFl, 0xA7, OxFB, OxDB, OxFO, OxDD, OxFB, OxDF, 0x83, 0x2F, OxFC, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, 0xF3, 0x5F, 0龙FB, OxDF, O

21、xFD, OxFF, OxED, OxOF, 0x82, 0xF3, OxEE, Ox IB, OxFc,0x7F, OxFF, OxFF, OxCO, 0x03, OxFE, OxFF, OxFE, OxFF, OxFE, OxFF, OxFE, 0x3F, OxFF, OxFF, OxFF,OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF, OxFC, 0xC3, OxFD, OxEB, OxEl, 0x6B, OxFE, OxAB, OxFB, 0x4B, OxFc,OxDB, 0xF3, 0x3B, OxFC, OxFB, OxFC, 0x7B, OxFD, OxBB, OxD

22、D, OxDB, 0x83, OxFF, OxFF, OxFF, OxFF,;void Delay (unsigned char a)unsigned char b, c;for (b=a:b0;b)for (c=110;c0;c);void Input(unsigned char a)unsigned char b;SCK二0;RCK二0;for (b=8;b0;b)a=al;SI=CY;SCK=1;SCK=O;void Display0for (i二0,j二0;i16;i+)if (i8)Input(H_Sj);Input(0x00);elseInput(0x00);Input(H_SjJ

23、);j+；if(j=8)j 二0;Input (disl2*i+l);Input (disl2*il);RCK=1;Delay (3);void Now_dis(unsigned char *p, unsigned char *pl)unsigned char a;for (a=0:a16;a+)p a*2=pla*2;pa*2+l=pla*2+l;void V_Move(unsigned char e, unsigned char g, unsigned char *pl)unsigned char a, b, c, d=0, f=31;for (a=0;a16;a+)辻(g=l)for (

24、b=O;b0;c)Display 0;elsefor (b=29;b0;b)dislb+2二dislb;disl2=disl0;if(pl=0)disll=Oxff;disl0=0xff;else disll=plf;dislO=plf;for (c=e;c0;c-)Display 0;b,unsigned char *p)void RL_Move(unsigned char a, unsigned charunsigned char i, c;for (i=0;i16;i+)if (p=0)dis22*i=0xff; dis22*i+l=0xff;elsedis22*i=p2*i; dis2

25、2*i+l=p2*i+l辻(b=l)for (k=0;k16;k卄)for(i=0;i0;j)Display 0;elsefor (k=0;k16;k卄)for(i=0;i0; j)Display 0;void main 0while (1)Now_dis(disl, L_S0);V_Move(10, 1,L_S1);V_Move(10, 1,L_S2);V_Move(10,0,L_S3);V_Move(10, 1,L_S4);V_Move(10,0, L_S5);V_Move(10, 1,L_S6);V_Move(10, 1,L_S7);V_Move(10,0,L_S8);V_Move(10, 1,L_S9);V_Move(10,0,L_S10);V