基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作

1、基于单片机的led汉字显示屏设计与制作在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用点阵显示图形和汉字。led行业已成为一个迅速进展的新兴产业，市场空间巨大，前景广大。随着信息产业的高速进展，led显示作为信息传扬的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要举行服务内容和服务宗旨宣扬的公众场所，例如户内外公共场所广告宣扬、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速马路可变情报板、体育场馆竞赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。明显，led显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标记。本文基于(at89c51)叙述了16

2、5;16led汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术。2 硬件组成及工作原理本产品拟采纳以at89c为核心芯片的电路来实现，主要由at89c51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74hc154)、16×16led点阵5部分组成，1所示。其中，at89c51是一种带4kb闪耀可编程可擦除只读存储器(falshprogrammableanderasablereadonlymemory，fperom)的低、高性能型8位微处理器，俗称单片机。该器件采纳atmel高密度非易失存储器创造技术创造，与工业标准的mcs-51命令集和输出管脚相兼容。因为将多

3、功能8位cpu和闪耀存储器组合在单个芯片中，能够举行1000次写擦循环，数据保留时光为10年。他是一种高效微控制器，为无数控制系统提供了一种灵便性高且价廉的计划。因此，在智能化设计与制作过程中常常用到at89c51芯片。时钟电路由at89c51的18，19脚的时钟端(xtall及xtal2)以及12mhz晶振x1、c2，c3组成，采纳片内振荡方式。复位电路采纳简易的上电复位电路，主要由r1，r2，电容c1，开关k1组成，分离接至at89c51的rst复位输入端。led点阵显示屏采纳16×16共256个象素的点阵，通过检测发光的办法测试推断出该点阵的引脚分布，2所示。我们把行列接在单片

4、机的io口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将led点阵的行列端口所有挺直接入89s51单片机，则需要用法32条io口，这样会造成io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16条行线挺直接在p0口和p2口，至于列选扫描信号则是由4-16线译码器74hc154来挑选控制，这样一来列选控制只用法了单片机的4个io口，节省了无数io资源，为单片机系统扩充用法功能提供了条件。考虑到p0口必须设置上拉电阻，我们采纳4.7k排电阻作为上拉电阻。汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后因为电阻r1，电容c1的作用，使单片机的rst复位脚电平

5、先高后低，从而达到复位；之后，在c2，c3，x1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89c51根据设定的程序在p0和p2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至led点阵的行选线(高电平驱动)，同时在p1.1，p1.2，p1.3，p1.4接口输出列选扫描信号(低电平驱动)，从而选中相应的象素发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成囫囵汉字的显示。3 汉字的点阵显示原理及字库代码猎取办法我们以ucdos中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。实际上这个汉字屏不仅可以显示汉字，

6、也可以显示在256象素范围内的任何图形。如查用8位的at89c51单片机控制，因为单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分，3所示。为了弄清晰汉字的点阵组成逻辑，首先通过列扫描办法猎取汉字的代码。汉字可拆分为上部和下部，上部由8×16点阵组成，下部也由8×16点阵组成。本例通过列扫描办法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00p07口，方向为p00到p07，显示汉字“大”时，p05点亮，由上往下罗列，为：p0.0灭，p0.1灭，p0.2灭p0.3灭，p0.4灭，p0.5亮，p0.6灭，p0.7灭。即二进制00000100，转换为十六进制为04h。上半部第一列完

7、成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的便利，我们仍设计成由上往下扫描，即从p27向p20方向扫描，从图3可以看到，这一列所有为不亮，即为00000000，十六进制则为00h。依照这个办法转向其次列、第三列，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个办法来分析出他的扫描代码从而显示在屏幕上。上述办法虽然能够让我们弄清晰汉字点阵代码的猎取过程，但是依赖人工办法猎取汉字代码是一件十分繁琐的事情。为此，我们常常采纳字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要

8、的竖排数据复制到程序中即可，4所示。可见，汉字点阵显示普通有点扫描、行扫描和列扫描3种。为了符合视觉暂留要求，点扫描办法的扫描频率必需大于16×64=1024hz，周期小于1ms即可。行扫描和列扫描办法的扫描频率必需大于16×8=128hz，周期小于7.8ms即可，但是一次驱动一列或一行(8颗led)时需外加驱动电路提高，否则led亮度会不足。4 元器件挑选本设计所需元器件如表1所示。5 设计与元件装配本作品采纳通用的99se板级软件完成pcb图的设计，具体设计过程略。考虑到本设计用到的元件数量不多，我们基本采纳单面布线策略，只用法了少量的顶层跨接导线，以便于业余设计制作。

9、已设计好的pcb图见图5所示。本电路对元件参数没有苛刻要求，只要元器件挑选正确，无损坏，电路板制作工艺良好，把全部电子元件正确焊接装配后即可进入程序下载和调试工作阶段。制作与调试时，在at89c2051的位置应安装20脚的ic座，以便使单片机可以从电路板中拿下去烧写程序。6 程序设计、烧录与调试软件程序主要由开头、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流程图6和图7所示。下面的程序能够用来实现“为中华之崛起而学习”等汉字的显示。程序清单如下：在完成编写程序的编译和之后，预备一台可以烧写at89c51的编程器并与电脑主机硬件衔接后即可对at89c51芯片举行程序烧录下载，然后，将烧录好程序的at89c51单片机装入到40脚的ic座上，通电即可调试和运行，因为本例电路对元件参数的要求不是很高，只要元件较好，参数基本符合要求，焊接装配后即可正常工作。7