点阵电子显示屏(唐都试验箱)

1、信息科学与技术学院微机原理与接口技术课程设计报告 题目名称：点阵电子显示屏的设计学生姓名：潘伟学 号：2011508175专业年级：电信(一)班指导教师：刘恩博时 间：2014年1月5日第一部分 设计任务1.1设计目的与任务通过本课程设计,加深理解所学理论知识,提高运用知识的能力,掌握一般电路的分析方法，强化独立分析与解决问题的能力。学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；熟悉点阵显示系统的设计，加深对8255工用方式的理解。1.2设计课题 课题名称：设计一个点阵电子显示屏1.3课题要求8X8点阵LED字符显示器能显示“石大信息”几个汉字扩展功能：滚动显示第二部分系统总体设计2.

2、1 硬件介绍2.1.1 8086介绍8086 CPU负责对8255芯片进行工作方式控制和数据处理，对时钟信号进行响应并控制led数码管进行显示。各个引脚功能如下所示：AD7AD0（双向。三态）为低8位地址数据的复用引脚线。采用分时的多路转换方法来实现对地址线和数据线的复用。在总线坐骑的T1状态。这些银线表示为这些银线用作株距总线。可见对复用信号使用时间来加以划分的。它要求在T1状态线出现低8位地址时，用地址锁存器加以锁存。这样在随后的T状态，即使这些线用作数据线，而第8位地址线的地址在个体却被记录保存下来，并送到地址总线上。在DMA方式时，这些银线被浮置为高阻状态。A15A8（输出，三态）为8

3、位地址线。在读写存储器或外设端口色中个总线周期内，都作为地址线输出高8位地址。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。A19/S6A16/S3（输出。三态）为地址状态服用引脚线，在总线周期的T1状态，这些线表示为最高4位的地址线，在总线周期的其他T状态，这些线用作提供状态信息，同样需要地址锁存器对T1状态出现的最高4位地址加以锁存。状态信息S6总是为低电平，S5反映当前允许中断标志的状态。S4与S3一起指示当前那一个段寄存器被使用。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。RD（输出，三态）读信号，当其有效时表示正在对存储器或IO端口进行读操作。若IOM为低电平，表示读取存储器的数据，若IOM为高电

4、平，表示读取IO端口的数据。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。READY（输入）为准备就绪信号。低电平有效。本信号由等待指令WAIT来检查。我们知道当CPU执行WAIT指令时，CPU处于等待状态，一旦检测到TEST号为低，则结束等待状态，继续执行WAIT指令下面的指令。TEST（输入）为检测信号，低电平有效。本信号由低呢古代指令WAIT来检查。我们知道当CPU执行WAIT指令时，CPU处于等待状态，一旦检测到TEST号为低，则结束等待状态，继续执行WAIT指令下面的指令。INTR（输入）可屏蔽中断请求信号，高电平有效。CPU在执行每条指令的最后一个T状态时，去采样INTR信号，若发现有效，

5、而中断允许标志IF有为1，则CPU在结束当前指令周期后相应中断请求，赚取执行中断处理程序。NMI（输入）非屏幕中断请求信号，为一个边缘触发信号，不能有软件加以屏蔽。只要在NMI线上出现由低到高的变化信号，则CPU就会在当前指令中，赚取之行给屏蔽中断处理程序。RESET（输入）复位信号，高电平有效，复位时该信号要求维持高电平值到4个时钟周期，若使初次加电，则高电平信号至少要保持50us，复位信号的到来，将立即结束CPU的当前操作，内部寄存器恢复到初始状态。当RESET信号从高电平回到低电平时，及复位后进入重新启动时，变质型从内存FFFF0H处带式的指令，通常在FFFF0H存放一条无条件转移指令，

6、转移到系统程序的实际入口处。这样只要系统被复位启动，就自动进入系统程序。CLK(输入)时钟信号，它为CPU和总线控制电路提供基准时钟，对时钟信号要求：13周期为高电平，23周期为低电平。8088的标准时钟频率为5MZ。电源和地VCC为电源引线，单一的为+5V电源。引脚为1和20为两条GND线，要求均要接地。IOM访问存储器或IO端口的控制信号。若IOM为高电平，则访问的是IO端口；若IOM为低电平，则访问的是存储器。WR写信号。当其有效时表示CPU正在对存储器或IO端口进行写操作，具体对水进行写操作，有IOM信号决定。本信号在总线周期的T2，T3。TW状态有效。在DMA方式时，此线被浮置为高阻

7、。2.1.2 8255A简介8255A可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A, B, C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种工作方式下工作:方式0-基木输入/输出方式方式1-选通输入/输出方式方式2-双向选通输入/输出方式8255A引脚图如图所示，各引脚功能如下:图1 8255A引脚图D7-D0与CPU侧连接的八条双向数据线;WR(低电平有效)写输入信号;RD(低电平有效)读输入信号;CS(低电平有效)片选输入信号:A0, A1片内寄存器选择输入信号; PAOPA7 A口外设双向数据线; PB7-PBO B口外设双向数据线;PC7-PCO C口外设双

8、向数据线RESET复位输入信号8255A控制字和状态字8255A有两个控制字：方式控制字和C口置位/复位控制字。用户通过程序可以把这两个控制字送到8255A的控制寄存器，以设定8255A的工作方式和C口各位状态。方式控制字用于设定8255A三个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式。 图2 8255方式控制字C口置位/复位控制字本控制字可以使C口各位单独置位或复位，以实现某些控制功能。 图3 C口置位/复位控制字8255A状态字 图4 8255A状态字2.1.3 74HC373简介 74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的D触发器，在单片机系统中为了扩展外

9、部存储器，通常需要一块74HC373芯片当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，Q0Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。2.1.4 74LS13

10、8简介74LS138 为3 线8 线译码器，其74LS138工作原理如下： 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 3线-8线译码器74LS138的功能表无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。2.1.5 发光二极管介绍发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管

11、，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿

12、光或黄光的二极管。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。2.2 点阵LED显示原理2.2.1 LED显示块原理点阵LED显示块由64个发光二极管排列成8

13、行x 8列的点阵，如图4所示是常见的单色8X8LED点阵显示器的内部电路结构和外型规格。在同一行中的8个发光二极管的所有正极连接在一起，由一个引脚引出，在同一列中的8个发光二极管的所有负极连接在一起，由一个引脚引出，这样共有8个行引出脚和8个列引出脚。图5 8*8点阵LED外观图LED点阵显示系统有静态和动态显示两种方式。静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。以8&

14、#215;8点阵模块为例，说明一下其使用方法及控制过程。图4中，红色水平线Y0、Y1Y7叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行8个LED的阳极都接在本行的行线上。相邻两行线间绝缘。同样，蓝色竖直线X0、X1X7叫做列线，接内部每列8个LED的阴极，相邻两列线间绝缘。在这种形式的LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示），在某列线上施加低电平（用“0”表示）。则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。比如，Y7为1，X0为0,则右下角的LED点亮。再如Y0为1，X0到X7均为0，则最上面一行8个LED全点亮。现描述一下用动态扫描显示的方式，显示字符“B”的过程。其过程如

15、图5图6 用动态扫描显示字符“B”的过程假设X,Y为两个8位宽的字节型数据，X的每位对应LED模块的8根列线X7-X0，同样Y的每位对应LED模块的8根行线Y7-Y0。在这个示例中，Y叫行扫描线，行扫描线在每个时刻只有一根线为“1”即有效行选通电平，X叫列数据线，其内容就是点阵化的字模数据的体现。下面用伪代码描述动态显示的过程。（1）Y=0x01,X=0xFF，如图 2.2第一帧；（2）Y=0x02,X=0x87，如图 2.2第二帧；（3）Y=0x04,X=0xBB，如图 2.2第三帧；（4）Y=0x08,X=0xBB，如图 2.2第四帧；（5）Y=0x10,X=0x87，如图 2.2第五帧；

16、（6）Y=0x20,X=0xBB，如图 2.2第六帧；（7）Y=0x40,X=0xBB，如图 2.2第七帧；（8）Y=0x80,X=0x87，如图 2.2第八帧；（9）跳到第（1）步循环。如果高速地进行（1）到（9）的循环，且两个步骤间的间隔时间小于1/24秒，由于视觉暂留，LED显示屏上将呈现出一个完整的“B”字这就是动态扫描的原理。2.2.2 点阵显示器显示系统原理图8255A口控制LED行，B口控制LED列，按列扫描，先写出B0列的8行对应的二进制编码，高电平为亮，用二进制“1”表示，低电平为灭，用“0”表示，举个例子，要显示“05”字，B0列的编码为：11111110，换成十六进制即F

17、EH，依次得出B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7列的编码分别为：FEH,82H,FEH,0H,9EH,91H,F2H,00H。在进行行扫描时，通过堆栈指针加一依次显示8列亮点，最后显示想要显示的字模。图7点阵显示器显示系统电路的原理图2.3 电子屏的设计2.3.1 设计原理图图8 实验接线图2.3.2 设计流程图8255初始化，以端口方式0输出通过8次移位，将8255输出端输出高电平，清除所有显示。显示自摸指针SL，字模字节数CX=8取一个字模BUF【SI】到8255端口A指针加1，取下一个字模到8255端口A按列扫描，显示所有字模对应的亮点，组成汉字调用延时子程序DELAY，稳定显示汉字循环执行取字模输出字模子程序8B输出是否完成？NY开始图9 设计流程图2.4电路原理图及截图2.4.1电路原理图 图10 电路原理图2.4.2截图 图11 截图第三部分 总结和体会本次课程设计使我对抽象的理论有了具体的认识，更加牢靠的掌握了所学的理论知识。通过这次课程设计我加深了对8255的认识，加深了对电子显示屏的工作原理的认识。对LED显示器有了一定的了解，点阵LED显示器结构原理与七段LED显示器类似,均由发光二极管组成，要想显示字符，将LED显示块的行线连接到8255A的端口上，要显示1个字符