基于单片机的LED点阵电子显示屏毕业设计1

1、 学生毕业论文（设计）学生毕业论文（设计） 题目基于单片机的 led 点阵电子显示屏设计 姓名 黄慧敏 学号 2011540330110 系 部 电子信息工程系 专业电子信息工程技术 指导教师 长沙师范专科学校教务处制 长沙师范学校毕业论文（设计) 诚 信 承 诺 书 本人慎重承诺：我所撰写的论文（设计） 基于单片机的 led 点 阵电子显示屏设计是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭 他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果 承担相应责任。 毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生(签名)： 2013年 11 月 17 日 长沙师范专科学校学生毕业论文（设计）开题报

2、告长沙师范专科学校学生毕业论文（设计）开题报告 毕业论文（设计）题目基于单片机的 led 点阵电子显示屏设计 题目类型综 合题目来源自 选 院（系）电子信息工程系专 业电子信息工程技术 指导教师彭高丰职 称讲师 姓 名黄慧敏年 级大 三学 号2011540330110 一、立题依据(国内外研究进展或选题背景、研究意义等) 该设计课题使我们能够掌握led 显示屏的基本显示原理和设计方法，对 led 显示屏这个行业 有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的 理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了 51 单片机的的软硬件开发工具的使用方 法， 为以

3、后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面 显示媒介的led 显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚 的认识到我国的led 技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对 自己的就业还是对我国led 显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。 二、研究的主要内容及预期目标 设计一个室内用1632 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，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入 移出等显示方式。 三、研究方案（思路） a 查找并阅读相关

4、资料，了解基本的内容，利用需求分析文档，对整个系统有个初步的架构。 b 搜寻实验用的文件文档集和研究过程中用到的各种工具软件。 c 根据已有的资料并借助proteus 对系统各模块进行分析、设计、测试。 四、论文进度安排 （1）2013 年9 月-2013 年10 月 领题、审题、搜集资料，查阅文献，完成开题报告。 （2）2013 年10 月中旬 完成论文初稿，总体方案的拟定。 （3）2013 年10 月末 完成论文的终稿， led 点阵电子显示屏的编程和设计 （4）2013 年11 月初 后期调试和测试 （5）2013 年11 月中旬 总结毕业设计的整个过程，完成毕业设计论文。 五、主要参考

5、文献 1张华林。电子设计竞赛实训教程m北京：北京航空航天大学出版社，2007.3 2缪思恩.led 大屏幕显示电路设计j。电子技术应用，1996.8 3李桂平.led 屏幕显示器的设计j.零陵师范学院学报，2002.9 4 李全利 编著 ：单片机原理及接口技术 （第2 版） 北京：高等教育出版社2004 5 张志良 主编 ：单片机原理及控制技术 （第2 版） 北京：机械工业出版社2005 6 张毅刚 主编 ：单片机原理及应用 北京：高等教育出版社， 2006 7 李光飞 编著 ：单片机课程设计实例指导 （第2 版） 北京：北京航空航版， 2004 8 李 华 主编 ：mcs-51 单片机实用接

6、口技术 北京：北京航空航天出版社， 1997 9 徐仁贵 主编 ：微型计算机接口技术及应用 北京：机械工业出版社， 1998 六、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 七、系部审核意见 负责人签名（系部公章）： 年 月 日 注：1. 题目类型：理论、实验、应用、综合； 2. 题目来源：指导教师拟定、自选、其它； 3. 此表可打印。 长沙师范专科学校学生毕业论文（设计）中期检查表长沙师范专科学校学生毕业论文（设计）中期检查表 毕业论文（设计）题目： 基于单片机的 led 点阵电子显示屏设计 学生姓名 黄慧敏学号 2011540330110 院系电子信息工程系 指导教师彭高丰教师职称讲师专业电

7、子信息工程技术 计划完成时间： 2013 年 10 月 27 日 已完成的工作： 领题、审题、搜集资料，查阅文献，完成开题报告； 完成论文初稿，总体方案的拟定； 硬件的整体框图及电路原理图，并画写出了一些主要程序模块的程序流程图。 未完成的工作： 写出系统软件代码； 后期调试和测试； 毕业答辩。 学生签名： 年 月 日 指导教师评议（指出优点和不足） 指导教师签名： 年 月 日 系部意见 负责人签字： 年 月 日 长沙师范专科学校学生毕业论文（设计）评分表长沙师范专科学校学生毕业论文（设计）评分表 系部电子信息工程系专业电子信息工程技术学号 2011540330110 姓名黄慧敏 论文题目基于

8、单片机的 led 点阵电子显示屏设计 评分人评分人评评价价内内容容满分满分得分得分 1. 对待毕业论文（设计）的态度15 2. 观察、收集、整理、查阅资料及运用水平25 3. 独立工作能力、动手能力和分析解决问题的能力30 指指 导导 教教 师师4. 论文的创新性与写作质量30 合合 计计 100100 是否同意答辩：是否同意答辩： 指导教师签字：指导教师签字： 年年 月月 日日 注：论文等级与百分制的对应关系：优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69），不及格（60 分以下）。 评分人评分人评评价价内内容容满分满分得分得分 1. 论文选题的价值与合理性1

9、5 2. 论文的难度、工作量大小和创新性30 3. 论证过程的合理性与结果的正确性25 评评 阅阅 教教 师师 4. 文字表达水平、文章的逻辑性与写作规范30 合合 计计 100100 是否同意答辩：是否同意答辩： 评阅教师签字：评阅教师签字： 年年 月月 日日 评分人评分人评评价价内内容容满分满分得分得分 1. 内容的科学性、创新性或应用性35 2. 论文写作水平及知识掌握程度25 答答 辩辩 小小 组组 3. 语言表达能力、逻辑思维能力、回答问题的正确性40 合合 计计 100100 答辩是否通过：答辩是否通过： 答辩小组组长签字：答辩小组组长签字： 年年 月月 日日 指导教师评定成绩 （

10、40%） 论文评 阅成绩 （30% ） 论文答辩 成绩 （30%） 总成绩 评定成绩评定成绩论文等级论文等级 系部毕业论文领导小组负责人签字（系部公章）： 年 月 日 学生毕业论文（设计）鉴定表学生毕业论文（设计）鉴定表 题目 基于单片机的 led 点阵电子显示屏设计 姓名 黄慧敏 学号 2011540330110 系 部 电子信息工程系 专业 电子信息工程技术 指导教师 彭高丰 职称 讲师 2013 年 11 月 17 日 长沙师范专科学校教务处制 中文摘要： 电子显示屏的应用范围越来越广泛，它作为一个重要的宣传平台，已经受到全社会的 普遍认可。本课题以单片机为控制核心，通过 88led 电

11、子显示屏及相关的外围电路，设 计制作了一个 1632 点阵 led 电子显示屏。 本设计介绍了基于 at89c51 单片机点阵显示屏的设计方案，阐述了 1632 点阵 led 显 示屏的设计原理和电路，详细叙述了系统硬件、软件设计的具体实现过程。论文重点阐述 了显示模块及相关驱动模块等的模块设计思路与制作方法。软件部分同样也采用模块化的 设计思想，包括中断模块、显示模块，并采用简单流通性强汇编语言编程实现。系统能清 晰的图文伴随跑马形式移入移出显示等功能。在实际设计调试过程中，通过肉眼观察该显 示屏显示的图文是否稳定、清晰无串扰，查找造成图文不清晰的根源，确定调整方案，尽 可能的使显示图文与要

12、求相符合。 关键词：at89c51 单片机；led；点阵显示；动态显示；汇编语言。 英文摘要： abstract ：led electronic display screens, which are applied more and more widely,have been generally accepted by the whole society as an important propagandistic platform,in this work,a digital 16*32 dot matrix led electronic display screens was design

13、ed and made from a 8x8led electronic display screen and the related peripheral circuits ,with a microcontroller as the controlling core. the thesis introduces the design of a dot matrix display based on at89c51 microcontroller.describing the design ideas of 16*32 dot matrix led display,and expoundin

14、g the realization process of system hardware and software design in detail.this thesis focuses on the design ideas and making of modularization of display module and related driving modules.software design including interrupt module and display module is also the idea of modularization,and it comes

15、true by the application of a simple and popular language programming.system can achieve the function of a clear graphic with happy valley with moving-out and moving-in display.during the actual design and debugging process,they observe the stability of the pictures on the scream through eyes,and fin

16、d if they are clear without any interference,and work out the reasons why the pictures are not clear,then adjust the plan and make the pictures match to the requirements as mach as possible. key words: at89c51 micro controller unit; led; lattice display; dynamic display; assembly language. 填写说明 1.用蓝

17、色或黑色墨水的钢笔（或签字笔）填写，书写要清晰、工整、规范，不得打印。 2.此表一式两份。一份装入学生档案；一份按此表、开题报告、中期检查表、成绩评定表、论文正文的顺序装订成 册，留院（系）存档。 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 论文等级： 系部负责人（签章）： 年 月 日 系部审核意见： 系部公章： 年 月 日 长沙师范专科学校毕业论文（设计）工作总结表长沙师范专科学校毕业论文（设计）工作总结表 答辩学生总人数未能如期答辩学生人数 等级优 秀良 好中 等及 格不及格 人数 成绩分布成绩分布 比例 在毕业论文（设计）工作过程中执行学校规定和要求的情况： 结合系部特点制定的具体措施及

18、执行效果： 存在的问题及今后的措施： 系主任签字（公章）： 年 月 日 目目 录录 摘 要 i abstract ii 第一章 系统整体设计方 案 1 11 需要实现的功 能 1 12 设计方案论 证 1 第二章 系统硬件部分设 计 3 2. 1 电源设 计 3 22 单片机系统及外围电 路 4 2. 2. 1 单片机的选 择 4 2. 2. 1 at89c55 芯片介 绍 4 2. 2. 1 单片机系统外围电 路 7 2. 3 列驱动电 路 8 2. 4 行驱动电 路 8 2. 4 .1 列驱动电 路 8 2. 4 .1 行驱动电 路 10 2. 5 led 显示屏电 路 11 第三章 系统

19、软件部分设 计 14 3. 1 系统主程 序 14 3. 2 显示驱动程 序 15 第四章 调试及性能分 析 17 4. 1 系统调 试 17 4. 2 性能分 析 17 结束 语 18 致 谢 19 参考文 献 20 附 录 21 基于单片机的基于单片机的 ledled 点阵电子显示屏设计点阵电子显示屏设计 电子信息工程技术 指导老师 彭高丰 学生姓名 黄慧敏 摘要：摘要：电子显示屏的应用范围越来越广泛，它作为一个重要的宣传平台，已经受到全社会的普遍认 可。本课题以单片机为控制核心，通过 88led 电子显示屏及相关的外围电路，设计制作了一个 1632 点阵 led 电子显示屏。 该设计介绍

20、了基于 at89c55 单片机点阵显示屏的设计方案，阐述了 1632 点阵 led 显示屏的设 计原理和电路，详细叙述了系统硬件、软件设计的具体实现过程。论文重点阐述了显示模块及相关 驱动模块等的模块设计思路与制作方法。软件部分同样也采用模块化的设计思想，包括中断模块、 显示模块，并采用汇编语言编程实现。系统能清晰的图文伴随跑马形式移入移出显示等功能。在实 际设计调试过程中，通过肉眼观察该显示屏显示的图文是否稳定、清晰无串扰，查找造成图文不清 晰的根源，确定调整方案，尽可能的使显示图文与要求相符合。 关键词：关键词：at89c55 单片机；led；点阵显示；动态显示；汇编语言。 abstrac

21、t ：led electronic display screens, which are applied more and more widely,have been generally accepted by the whole society as an important propagandistic platform,in this work,a digital 16*32 dot matrix led electronic display screens was designed and made from a 8x8led electronic display screen and

22、 the related peripheral circuits ,with a microcontroller as the controlling core. the thesis introduces the design of a dot matrix display based on at89c55 microcontroller.describing the design ideas of 16*32 dot matrix led display,and expounding the realization process of system hardware and softwa

23、re design in detail.this thesis focuses on the design ideas and making of modularization of display module and related driving modules.software design including interrupt module and display module is also the idea of modularization,and it comes true by the application of a simple and popular languag

24、e programming.system can achieve the function of a clear graphic with happy valley with moving-out and moving-in display.during the actual design and debugging process,they observe the stability of the pictures on the scream through eyes,and find if they are clear without any interference,and work o

25、ut the reasons why the pictures are not clear,then adjust the plan and make the pictures match to the requirements as mach as possible. key words: at89c55 micro controller unit; led; lattice display; dynamic display; assembly language. 第一章第一章 系统整体设计方案系统整体设计方案 1.11.1 需要实现的功能需要实现的功能 设计一个室内用 1632 点阵 le

26、d 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，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文 字显示有静止、移入移出等显示方式。 1.21.2 方案论证方案论证 从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所 在位置相对应的 led 器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个 发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1632 的点阵共有 512 个发光二极管，显然 单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按 8 位的锁存器来计算， 1632 的点阵需要 512/8=64 个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅

27、仅是 1632 的点阵， 在实际应用中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。 因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示 方法1。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行 （比如 32 行）的同名列共用一套列驱动器。具体就 1632 的点阵来说，我们把所有同 单片机 列驱动器 行驱动器 led 显示点阵 电源 图 1-1 显示屏电路框图 一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法） ， 先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第一行使其燃亮一定的时间，然 后熄灭

28、；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第二行使其燃亮相同的时间，然后熄灭； 第十六行之后又重新燃亮第一行，这样反复轮回。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，我们就能看到显示屏上稳定的图形了。 采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。 显示数据通常存储在单片机的存储器中，按 8 位一个字节的形式顺序排放。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。 从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然，采用并行方式 时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当

29、列数很多时，并行传 输的方案是不可取的。 采用串行传输的方法，控制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，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位 地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已传输到位之后，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列数据准备（传输）和列数据显 示两个部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定 的情况下，留给行显示的时间就太少了，以至影响到 led 的亮度。 解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方 法。即在显示本行各列数据的同时，

30、传送下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的， 列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析，可以归纳出列驱动器 电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能； 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。 图 1-1 为显示屏电路实现的结构框图。 第二章第二章 系统硬件部分设计系统硬件部分设计 由于图文屏的控制电路采用单片机方案，控制功能的实现应在硬件和软件两方面进 行折中。单片机及相应软件，主要负责存储（或生成）显示数据、安排控制信号的定时 与顺序等。但是

31、单片机的接口数量少，驱动能力不强，必须扩展一定的硬件电路，才能 满足显示屏的需要。系统硬件部分电路大致上可以分成稳压电源、单片机系统及外围电 路、列驱动器电路、行驱动器电路和 led 显示屏电路五部分。 2 21 1 电源设计电源设计 稳压电源的功能是把来自电网的 220v 交流电压转变为所需的、稳定的直流电压。 它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图 2-1 所示： + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 ui u0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ u1 u2 u3 ui u0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t

32、根据要求所确定的稳压电源的电路形式如图 2-2 所示。图中变压器 t 将来自电网的 220v 交流电压变换为整流电路所需要的 7.5v 交流电压，再经整流电桥（4 个二极管） d1 将交流电压变换成脉动的直流电压，随后电解电容器 c1 将脉动直流电压中的大部分 纹波加以滤除，以得到较为平滑的直流电压。为了得到改善的纹波电压，再将直流电压 通过电容 c2，然后经集成稳压器 ic1 稳压，在输出端得到稳定的 5v 直流电压。这时， 在输出端接上电容 c3，用以滤除输出端的高频信号，改善负载的瞬态响应，最后即可 得到所需的、稳定的直流电压。电路最后接入的发光二极管用做电源指示灯。 （a）稳压电源的组

33、成框图 图 2-1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 （b）整流与稳压过程 t 220v个7.5v c3 104c2 104 vin 1 gnd 2 vout 3 ic1 7805 r1 100 vcc 1 2 3 4 d1 bridge c1 1000u s sw d2 le d + _ 图 2-2 电源电路 2 22 2 单片机系统及外围电路单片机系统及外围电路 2 22 21 1 单片机的选择单片机的选择 单片机采用 89c55 或其兼容系列的芯片进行控制，它负责控制整个电路以及相应的 程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。这里我们选择了内含 20k 字节 flash 的 at89c

34、55，因为我们只需要显示特定的图形，文字和时间，温度，需庞大的字库，因此 20k flash 已经可以满足字库储存的需求，不需要扩展外存储器。在便携式产品中大有 用武之地2。 2 22 22 2 at89c55at89c55 芯片介绍芯片介绍 采用 at89c55，它是美国 atmel 公司生产的低电压，高性能 cmos8 位单片机，片内含 20kbytes 的可反复擦写的 flash 只读程序存储器（rom）和 256*8bytes 的随机存取数据存储器 （ram） ，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 mcs-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通

35、用 8 位中央处理器（cpu）和 flash 存储单元，功能强大 at89c55 单 片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 虽然 at89s52 的 isp 下载功能非常优秀，但它只有 8krom，由于本设计的程序代码比较多， 所以选用 at89c55（具有 20krom） 。 主要性能参数：主要性能参数： 与 mcs-51 产品指令和引脚完全兼容 20k 字节可重擦写 flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态擦写周期：0hz33hz 三级加密程序存储器 256*8 字节内部 ram 32 个可编程 i/o 口线 三个 16 位定时/计数器 8 个中断源 低功耗空闲和掉电模式 功能

36、特性概述：功能特性概述： 这个 at89c55 的是一种低功耗，高性能 8 位 cmos 单片机，具有 20k 字节可重擦写 flash 闪速 存储器，该设备是采用 atmel 的高密度非易失性内存技术，并与业界标准 80c51 指令集和引脚兼容， 片上闪存程序存储器可重新编程的系统或由传统的非易失性内存编程通过将通用的 8 位 cpu 与 flash 在 monolithicchip 芯片， at89c55 是一个强大的微型计算机提供了一个高度灵活和成本有效地 解决许多嵌入式控制应用。at89c55 单片机一般采用双列直插 dip 封装，共 40 个引脚，图 2-3 为其引脚排列图。40 个

37、引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制各 i/o 引脚。 一 电源 vcc芯片电源，接+5v；gnd接地端。 二 时钟 xtal1、xtal2晶体振荡电路反相输入端和输出端。 三 控制线 控制线共有 4 根，其中 3 根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时 是一种功能，在某种条件下是另一种功能。 1ale/地址锁存允许/片内 eprom 编程脉冲。prog （1）ale 功能：用来锁存 p0 口送出的低八位地址。 at89c55 在并行扩展外存储器时，p0 口用于分时传送低 8 位地址和数据信号，且 均为二进制数。当 ale 信号有效时，p0 口传送的是低 8 位地址信号；ale

38、 信号无效时， p0 口传送的是低 8 位地址信号。在 ale 信号的下降沿，锁定 p0 口传送的内容，即低 8 图 2-3 at89c55 引脚图 位地址信号。 需要指出的是，当 cpu 不执行访问外 ram 指令，ale 以时钟振荡频率 1/6 的固定 频率输出，因此 ale 信号也可作为外部芯片 clk 时钟或其他需要。但是，当 cpu 执 行 movx 指令时，ale 将跳过一个 ale 脉冲。 （2）功能：片内 eprom 的芯片，在 eprom 编程期间，此引脚输入编程脉prog 冲。 2 外 rom 读选通信号。psen 89c51 读外 rom 时，每个机器周期内两次有效输出。

39、可作为外 rom 芯psenpsen 片输出允许的选通信号。在读内 rom 或读外 ram 时，无效。oepsen 3rst/vpd复位/备用电源。 （1）正常工作时，rst 端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周 期以上高电平，at89c55 芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，cpu 从 0000h 开始执行指令。 （2）vpd功能：在 vcc掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由 vpd向片内 ram 供电，以保持片内 ram 中的数据不丢失。 4/vpp内外 rom 选择/片内 eprom 编程电源。ea （1）功能：正常工作时，为内外 rom 选择端。at89c55

40、单片机 rom 寻址eaea 范围为 64kb，其中 20kb 在片内，60kb 在片外。当保持高电平时，先访问内ea rom，但当 pc 值超过 20kb 时，将自动转向执行外 rom 中的程序。当保持低电平ea 时，则只访问外 rom，不管芯片内有否内 rom。 （2）vpp功能：片内有 eprom 的芯片，在 eprom 编程期间，此引脚用于施加编 程电源。 四 i/o 引脚 at89c55 有 p0、p1、p2、p3 4 个 8 位并行 i/o 端口，共 32 个引脚。 p0 口是一组 8 位漏级开路型双向 i/o 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口 用时，每位能以吸收电流的方式

41、驱动 8 个 ttl 逻辑门电路，对端口写 1 时，又可作高阻 抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低 8 位）/数 据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在 flash 编程时，p0 端口接收指令字节； 而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 p1 口是带内部上拉电阻的双向i/o口，向p1口写入1时p1口被内部上拉为高电平， 可用作输入口。当作为输入脚时被外部信号拉低的p1口会因为内部上拉而输出一个电流。 flash编程和程序校验期间，p1接收低8位地址。 p2 口是带内部上拉电阻的双向i/o口，向p2口写入1时p2口被内部上拉为高电平可

42、用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的p2口会因为内部上拉而输出电流。在访问外 部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行movx dptr指令)时，p2口送 出高8位地址数据，当使用8位寻址方式(movxri)访问外部数据存储器时，p2口发送 p2特殊功能寄存器的内容，在整个访问期间不改变。flash编程和程序校验时，p2也接收 高位地址和一些控制信号。 p3 口是带内部上拉电阻的双向i/o口，向p3口写入1时p3口被内部上拉为高电平可 用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的p3口会因为内部上拉而输出电流。p3口除了 作为一般的i/o口线外，更重要的是它的第二功能，如表21所示： 2

43、 22 23 3 单片机系统外围电路单片机系统外围电路 单片机最小系统图形式如图 2-4 所示。单片机振荡器反相放大器的输入端 （xtal1）和输出端（xtal2）之间接上 12mhz 或更高频率的晶振，以获得较高的刷 新频率，使显示更稳定。电容 c4、c5 是晶振的负载电容，主要起频率微调和稳定的作 用。单片机的串行口工作在方式 0 下，作为同步移位寄存器使用，端口 rxd（p3.0）作 为数据移位的输入/输出端，而由 txd（p3.1）端输出移位时钟脉冲。移位数据的发送 和接收均以 8 位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。 89c55 的通用 i/o 口 p1

44、 作为显示数据和二进制行号的公用输出口。两种数据的输出在时 间上是错开的。p1 口的低 4 位与行驱动器相连，送出二进制的行选信号；p1.5p1.7 口 则用来发送控制信号。p0 和 p2 口空着，在有必要的时候可以扩展系统的 rom 和 ram。 端口引脚 第二功能 p3.0rxd 串行口输入端 p3.1txd 串行口输出端 p3.20int 外部中断0请求输入端 p3.31int 外部中断1请求输入端 p3.4t0 定时/计数器0外部信号输入端 p3.5t1 定时/计数器1外部信号输入端 p3.6wr 外ram写选通信号输出端 p3.7rd 外ram读选通信号输出端 表 21 p3 各端口

45、第二功能 gnd c4 33pf c5 33pf vcc y1 12mh z r2 8.2 k gnd vccp1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst /vpd 9 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal 2 18 xtal 1 19 gnd 20 p2.0 21 p2.1 22 p2.2 23 p2.3 24 p2.4 25 p2.5 26 p2.6 27 p

46、2.7 28 psen 29 ale /prog 30 ea/vpp 31 p0.7 32 p0.6 33 p0.5 34 p0.4 35 p0.3 36 p0.2 37 p0.1 38 p0.0 39 vcc 40 u1 at89c51 + c6 10u a b c d g1 gnd txd个sck rxd个si scl r rck 2 23 3 列驱动电路列驱动电路 列驱动电路由集成电路 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 现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重

47、叠处理的目的。 74hc595 的外形及内部结构如图 2-5 所示。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，其上升沿将移位寄存器的输出打入到输出锁存器。引脚 g 是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高阻态。 sclr 信号是移位寄存器的清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于 sck

48、 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出锁存互不干扰。 芯片的输出端为 qaqh，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 qh 受输出锁存器打入控制，所以还从输出锁存器前引出了 qh ，作为与移位 寄存器完全同步的级联输出。 图 2-4 单片机最小系统图 2 24 4 行驱动电路行驱动电路 2 24 41 1 行驱动芯片行驱动芯片 74hc15474hc154 介绍介绍 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。其功能是将给定的输入码组进行 “翻译” ，变换成对应的输入信号，对每一种可能的输入组合，使输出通道中相应的一 图 2

49、-5 74hc595 的管脚及内部结构逻辑图 图 2-5 74hc595 的管脚及内部结构逻辑图 图 2-6 移位寄存和输出锁存的时序波形图 路有信号输出,一个且仅一个输出信号为有效电位。74hc154 为变量译码器，也称二进 制译码器，它是一种四线十六线译码器, 译码的输入端有 4 个，输出端有 24=16 个， 并有两个选通端（使能端） ，它的管脚形式如图 2-6 所示，当选通端1、2 均为低电ee 平时，译码器处于工作状态，可将地址输入端（a0a3）的二进制编码在一个对应的 输出端以低电平译出。否则，译码器被禁止。为译码输出端，输出是低电平有0y15y 效，即在选通时，每输入一个二进制代

50、码将使对应的一个输出端为低电平，而其它输出 端均为高电平的无效信号，也可以说对应的输出端被“译中” 。74hc154 译码器的真值 表如表 2.2 所示： 图 2-6 74hc154 管脚图 r10 r16 r8 r15 r13 r6 r17 r18 r9 r12 r5 r7 r3 200 r4 r14 r11 q8q10q9q6q14q5q11q12q7q13 0 out 1 1 out 2 2 out 3 3 out 4 4 out 5 5 out 6 6 out 7 7 out 8 8 out 9 9 out 10 10 out 11 11 out 13 12 out 14 13 out

51、 15 14 out 16 15 out 17 g1 18 g2 19 d 20 c 21 b 22 a 23 u2 74hc154 q4q3q2q1 8550 q15q16 vcc p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.7 20016个 855016个 gnd led0 led1 led2 led3 led4 led5 led6 led7 led8 led9 led10 led11 led12 led13 led14 led15 从真值表可知，每组 4 个变量输入，在 16 个输出中只有一个引脚为“0”（且正好与 输入代码是一一对应） ，其余 15 个全为“1”，这种译码输出称为低电

52、平有效；四线十 六线译码器逻辑形式为： ，01230aaaay 0 1231aaaay 0 1 232aaaay 01 233aaaay ，01 2 34aaaay 0 1 2 35aaaay0 12 36aaaay 012 37aaaay012 3 8aaaay ， 0 12 3 9aaaay0 1 2 3 10aaaay 01 2 3 11aaaay01 23 12aaaay 0 1 23 13aaaay，0 123 14aaaay 0123 15aaaay。 2 24 42 2 行驱行驱动电路动电路 行驱动电路相对简单。行选通信号 来源于单片机按照时序要求所给出的二 进制信号，每次更新行

53、号（开始扫描新 的一行）时，由单片机输出 4 位二进制 行号，行号经4/16 线译码器译码后， 生成 16 条行选通信号线，再经过驱动 器驱动对应的行线。采用译码器的方案， 还可以保证同一时刻只选通一条行线， 从而达到显示的稳定性。行驱动电路原 理如图 2-7 所示： 表 22 74hc154 译码器的真值表 行选通信号从 74hc154 的端输出，某一端输出低电平即为有效，而其它端0y15y 输出均为高电平的信号无效。如端输出低电平，此信号传至相应的 pnp 型三极管0y q1，此时，三极管的基极为低电平，因此，发射结正向偏置，集电结反向偏置，三极管 导通，其集电极再将高电平加于 led 阵

54、列的对应的行上，即将此行选通；而同时 74hc154 的其它端输出高电平而致使该行对应的三极管截止，从而所对应 led 行线不 被选通。行选通按顺序从，全部各行都选通一遍之后又重新开始，这就是行驱0y15y 动电路的逐行扫描过程。行信号 a、b、c、d 的顺序变化范围从 0000、0001、0010、 至 l111，来一个选通信号，行信号顺序就变化一次，其频率由扫描电路决定。 由于行驱动电路一条行线上要带动 16 列的 led 进行显示，按每一 led 器件 20ma 电流计算，16 个 led 同时发光时，就需要 1620=320ma 的驱动电流，选用三极管 8550 作为驱动管可以在逻辑功

55、能和驱动能力上符合 led 的驱动要求。 2 25 5 ledled 显示屏电路显示屏电路 led 显示屏是将发光二极管按行按列布置的，驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱 动方式下可以按行扫描按列控制，当然也可以按列扫描按行控制。led 显示屏现多采用 多块 88 点阵显示单元拼接而成。本文就是使用 4 块 sbm1388 型号的实验模块组成 1616 点阵，以满足汉字显示的要求。88 led 点阵是最基本的点阵显示模块，理解了 88 led 点阵的工作原理就可以基本掌握 led 点阵显示技术。88 点阵 led 结构如图 2-8 所示，其等效电路如图 2-9 所示： 图 2-7 行驱动电路原理

56、 图 2-10 88 点阵 led 结构图 图 2-8 88 点阵 led 结构图 从图中（本图的 led 阵列采用共阳的接法）可以看出，88 点阵共需要 64 个发光 二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。要实现显示图形或字 体，只需考虑其显示方式，通过编程控制各显示点对应 led 阳极和阴极端的电平，就 可以有效的控制各显示点的亮灭。当采用按行扫描按列控制的驱动方式时，led 显示屏 8 行的同名列共用一套列驱动器。行驱动器一行的行线连接到电源的一端，列驱动器一 列的列线连接到电源的另一端。应用时还应在各条行线或列线上接上限流电阻。扫描中 控制电路将行线的 1 到 8

57、轮流接通高电位，使连接到各该行的全部 led 器件接通正电 源，但具体那一个 led 导通，还要看它的负电源是否接通，这就是列控制的任务了。 当对应的某一列置 0 电平，则相应的二极管就亮；反之则不亮。例如：如果想使屏幕左 上角 led 点亮，左下角 led 熄灭的话，在扫描到第一行时，第一列的电位就应该为低， 而扫描到第八行时第一列的电位就应该为高。这样行线上只管一行一行的轮流导通，列 线上进行通断控制，实现了行扫描列控制的驱动方式。 以上就是 1632 点阵 led 电子显示屏系统硬件部分的各功能模块分述，经过合理 的设计论证后和就可以整体结合在一起，再根据设计配备好各元器件实物，通过组装

58、后 等在单片机的程序存储器里放入编制好的程序即可成为一个完整的应用系统。系统综合 电路原理图见附录一。 第三章第三章 系统软件部分设计系统软件部分设计 在单片机系统中，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其合理的调配和 使用，从而完成应用系统所要完成的任务。软件的设计是设计控制系统的应用程序。其 任务是在总体设计和硬件设计的基础上，确定程序结构，分配内 ram 资源，划分功能 模块，然后进行主程序和各模块程序的设计，最后连接起来成为一个完整的应用程序。 在进行系统总体设计时，曾经规划过软件结构，但由于硬件系统尚未仔细确定，软 件结构框图十分粗糙，当硬件设计接口扩展及各功能模块与 cpu

59、连接关系确定后，就 能够具体明确对软件设计的要求。本设计的 led 显示屏软件的主要功能是向屏体提供 显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原 理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层 的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其它 控制信号，配合完成 led 显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由定时器 t0 中断程序 实现。系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来 实现。 图 2-9 88 点阵 led 等效电路图 开 始 系统初始化 显示时间温度 “左滚屏”显

60、示效果循环 图 3-1 系统主程序的总体结构 key4 个按键 k1 切换 k2 调整 k3 加 k4 减 显示数据 显示 退出中断 图 3-2 显示驱动程序流程图 从有利于实现语言的直观，易于记忆和检查，可读性较好和使语言程序占用较少的 单片机存储空间，实时处理系统可以快速的执行指令的角度考虑，本设计中显示屏程序 采用汇编语言编写。 3 31 1 系统主程序系统主程序 系统主程序的总体结构如图 3-1 所示。系统的主程序开始以后，首先是对系统环境 初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口；然后 led 显示屏进入开机状态，转入 正常的显示。首先是显示时间，按键有 4 个。 选择，调试，加，减