2022年16×16点阵LED电子显示屏的设计要点

1、邮电与信息工程学院课程设计说明书课题名称：16 16 点阵 LED电子显示屏的设计同学学号：1002030205专业班级：计科 02 班同学姓名：龚建新同学成果：指导老师：王会清课题工作时间：2021 年 5 月 6 日 至5 月 20 日计科 02 班 龚建新1硬件系统课程综合设计可编辑资料 - - - 欢迎下载一，课程设计的任务的基本要求：一，设计部分设计一个能显示 16X16点阵图文 LED显示屏,要求能显示图文或文字,显示图文或文字应稳固，清楚,图文或文字显示,以卷帘形式向上滚动显示.2，论文部分1，同学应提交的资料：纸质课程设计说明书 1 份源程序 1 份（作为附件）.2，课程设计摘

2、要（中文）的内容包括：概述：包括该次课程设计自己所作的题目,所用的编程工具等.需求分析（基本要求） ，设计（算法思想，关键函数的流程图） ，实现（源程序清单及注释）.调试分析和运行结果（输入和输出截图） .参考文献（至少 2 篇）3，课程设计摘要（英文）部分,只需简要介绍设计中使用的语言和学问,以及设计实现的功能即可.指导老师签字： 王会清2021 年 5 月 20 日二，进度支配：1，程序设计十一周：周一 周五 上午 8： 30-11： 30下午 2：30-5：002，论文撰写十二周：周三 周四 自行支配时间3，程序演示和论文提交十二周：周五可编辑资料 - - - 欢迎下载三， 应收集资料及

3、主要参考文献：1 金龙国,单片机原理与应用 M. 中国水力水电出版社, 2021.12 康华光,数字电子技术 M. 高等训练出版社 .2021 83 单片机 C 语言应用于实践 M. 清华高校出版社 .2005 74 周润景,基于 PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真M. 北京：北京航空航天高校出版社四，课程设计摘要（中文）注： 本程序所使用为汇编语言所使用的软件MASM1课题简介1.1 LED 显示简介目前广告牌具有显示内容丰富，信息量大，信息更换速度快等特点.因此传统的LED 显示屏把握系统已经越来越不能中意现代广告宣扬业的需要.而利用PC 机通信技术把握 LED 显示屏 ,就具有

4、显示内容丰富 ,信息更换灵敏等优点.可编辑资料 - - - 欢迎下载2课题系统整体方案2.1 需要实现的功能本设计是一16 16 点阵 LED 电子显示屏的设计.整机以40 脚单片机AT89C51为核心,通过该芯片把握列驱动器74HC595来驱动显示屏显示.该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像,全屏能显示1 个汉字.显示可以接受动态显示,使得图形或文字能够实现静止，移入移出等多种显示方式.开关把握显示“矿大电气五班”，“电子综合设计”的字幕.同时仍要实现的功能：5V 的电压输入,时钟电路的设置,复位电路的设置, 单片机给 74HC154芯片同时给E1 和 E2 低电平, 74LS154才能正

5、常的工作.例如假如想使左上角LED 点亮,就 Y0=1 ,X0=0即可.应用时限流电阻可以放在X轴或 Y, 16*16LED点阵如图 2.1.1 所示 .图 2.1.116X16点阵 LED 工作原理说明: 16X16点阵共需要256 个发光二极管组成,可编辑资料 - - - 欢迎下载且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一列置1 电平,某一行置 0 电平,就相应的二极管就亮.因此要实现一根柱形的亮法,对应的一列为一根竖柱,或者对应的一行为一根横柱,因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1,而行就接受扫描的方法来实现.一根横柱：对应的行 置 0 ,而列就接受扫描的

6、方法来实现.需要实现的功能如下图流程图图2.1.3 所示：时钟电路可编辑资料 - - - 欢迎下载复位电路行扫描模块显示模块16*16 点阵可编辑资料 - - - 欢迎下载列扫描模块三极管本电路使用AT89C51实现行驱动, 对显示模块从上至下的扫描,用 74HC154和三极管实现列驱动,对显示模块从左至右的扫描,然后显示字符.在中规模集成电路中译码器有几种型号,使用最广的通常是74HC154译码器, 74HC154是一款高速 CMOS器件, 74HC154引脚兼容低功耗肖特基TTL（ LSTTL ）系列.2.2 系统软件的设计软件程序是整个把握系统的核心部分.显示部分接受动态扫描的方式,实现

7、对显示屏要显示的汉字，图像，字符等数据信息进行传输把握以及显示等功能.程序可编辑资料 - - - 欢迎下载中将数据储备器分为三个区：显示缓冲区，数据储备区和接收缓冲区.单片机通过串口中断接收PC 机传来的数据,暂时存放在接收缓冲区,经分析处理后按确定的规律放入数据储备区储存起来,然后再依据显示方式依次从数据储备器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示.显示接受逐行扫描的方式,图5 是显示一屏字符的程序流程图. 与 PC 机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息,实现与运算机的数据信息传输.3系统硬件电路的设计3.1 单片机系统及外围电路3.1.1 单片机的选择本设计选用了 AT89C5

8、1 单片机作把握3.1.2 AT89C51芯片介绍概述： AT89C51 为 40脚双列直插封装的8位通用微处理器,接受工业标准 的 C51 内核, 在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同, 其主要用于会聚调整时的功能把握.功能包括对会聚主IC内部寄存器，数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整把握,会聚测试图把握,红外遥控信号IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等.主要管脚有：XTAL1 （ 19脚）和 XTAL2 （ 18脚）为振荡器输入输出端口,外接12MHz晶振. RST（ 9 脚）为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路.VCC（ 40脚）和 VSS（ 20脚）为供

9、电端口,分别接 +5V 电源的正负端. P0P3为可编程通用I/O脚,其功能用途由软件定义,在本设 计中, P0端口（ 3239脚）被定义为 N1功能把握端口,分别与N1 的相应功可编辑资料 - - - 欢迎下载能管脚相连接, 13 脚定义为 IR 输入端, 10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线把握端口, 分别连接 N1 的 SDAS （ 18 脚）和 SCLS（ 19 脚）端口, 12 脚， 27 脚及 28 脚定义为握手信号功能端口, 连接主板 CPU 的相应功能端,用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的把握功能. AT89C51 的引脚图如下图 3.1 所示：图 单

10、片机系统外围电路单片机外围电路一般有两块：时钟电路（如图3.1.3 ）和复位电路（ 3.1.4 ） 时钟电路由一个晶振和两个小电容组成,用来产生时钟频率.复位电路由一个电阻，按键和一个电容组成,用来产生复位信号,使单片机可编辑资料 - - - 欢迎下载上电的时候复位.图 3.1.3AT89C52 单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器, XTAL1 和 XTAL2 分别为振荡器电路的输入端和输出端,时钟可由内部和外部生成,在XTAL1 和XTAL2 引脚上外接定时元件,内部振荡电路就会产生自激振荡.系统接受的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路.晶振频率选择 12MHz ,C1 ，成

11、的电容值取 22PF, 电容的大小频率起微调的作用图 3.1.4单片机有多种复位电路,本系统接受电平式开关复位与上电复位方式,当上电时, C1 相当于短路,使单片机复位,在正常工作时,按下复位时单片机复位.在有时遇到干扰时会造成错误复位,但是大多数条件下,不会显现单片机错误复位,而可能会引起内部某些寄存器错误复位,在复位端加一个去耦电容,就会得到很好的成效.3.2 驱动电路可编辑资料 - - - 欢迎下载3.2.1 74HC154芯片简介74HC154译码器可接受 4 位高有效二进制地址输入,并供应16 个互斥的低有效输出. 74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通,以排除输出端上的

12、通常译码“假信号”,也可用于译码器扩展.该使能门电路包含两个“规律与”输入, 必需置为低以便使能输出端.任选一个使能输入端作为数据输入,74HC154可充当一个 1-16的多路支配器.当其余的使能输入端置低时,地址输出将会跟随应用的状态.3.2.2 驱动电路的构成本设计的驱动电路由三极管的集电极输出给点阵显示屏,使其足够亮.其驱动电压为 5V .行驱动由P0 口列驱动电路如图3.3.2 所示：图3.3 16*16LED显示屏电路和原理3.2.216*16LED显示屏电路在 proteus仿真中由四个8*8LED点阵组成的, 其中二可编辑资料 - - - 欢迎下载极管的正极把握器也就是AT89C

13、51 ,负极接译码器也就是74HC154.显示屏可以显示字符， 汉字，动画等任何图形. 该电路充分利用了单片机的I O 口资源 使整机硬件达到最简.16*16点阵的原理：点阵LED 扫描法介绍点阵LED 一般接受扫描式显示,实际运用分为三种方式：（1）点扫描.（ 2 ）行扫描.（ 3）列扫描.如使用第一种方式,其扫描频率必需大于16 64=1024Hz,周期小于 1ms 即可.电路如图 3.3 所示：图 3.33.4电源电路本设计接受电源线直接从家用电路中接入电源,经变压为5V ,为电路供电 .4 , 调试及性能分析4.1 软件调试将上述程序进行编译后,打开AT89C51单片机的元件属性编辑对

14、话框,如图可编辑资料 - - - 欢迎下载4.1.1所示.在 PROGRAMFILE 中,单击文件夹图标,选择“程序ll.hex ”文件后,即可对系统进行仿真,整个系统的仿真结果如图4.1.2 所示：图 4.1.1可编辑资料 - - - 欢迎下载图 性能分析本文设计的点阵LED 显示屏把握系统以AT89C52单片机为基础,接受静态RAM作为数据储备器,利用串行接口实现与PC 机的数据传输.在系统设计中仍兼顾了单片机的抗干扰才能,有效地提高了系统运行的牢靠性.可直接运用于实际场合.可实现汉字，字符及数字等内容的显示.可以随时更新显示的内容.使用起来特殊便利.5 试验总结本文设计

15、的点阵 LED 图文显示屏,能够在目测条件下 LED 显示屏各点亮度均匀 ，充分,可显 示 图形 和文 字,显 示 的图 形和文字 较稳 定，清 晰.在本次设计过程中,我们可编辑资料 - - - 欢迎下载得到以下体会：通过两个星期和大家的一起的努力,我收成了很多,本设计是用四个8x8 的点阵显示模块组成的 16x16 的点阵 LED 图文显示屏, 能够在目测条件下 LED 显示屏各点亮度均匀，充分,可显示图形和文字,显示图形和文字应稳固，清楚无串扰.图形或文字显示有静止，移入移出等显示方式.本系统具有硬件少,结构简洁,简洁实现,性能稳固牢靠,成本低等特点.总结本文的争论工作,主要做了下面几点工

16、作：一，通过查阅大量的相关资料, 详细明白了 LED 的发光原理和 LED 显示屏的原理, 明白了 LED 的现状,清楚地明白了LED 显示屏与其它显示屏相比较有那些优点,明确了争论目标.并且通过对单片机资料的查阅和应用,更进一步增加了对单片机学问的理解和运用才能.并证明白自己的思路：“查资料摸索总结运用找出差错,再查资料和向别人询问再次运用”的正确性.二,本文设计的 LED 显示屏能够实现在目测条件下 LED 显示屏各点亮度均匀，充分, 可显示图形和文字,显示图形和文字应稳固，清楚无串扰.图形或文字显示有静止，移 入移出等显示方式.三,本文列出了系统详细的硬件设计方案,硬件结构电路图,软件流

17、程图和详细C语言程序设计与调试等方面.四,通过这次课程设计,重新复习并进一步增强了动手的才能,学以致用,把只是运用到实际生活中才是根本目的总体来说这次的课程设计不算成功,没达到预想的目的：但学到了学问,提高了才能, 完成了任务.有点缺憾是时间有限,实物没能做成功,不能进一步深化和扩散学习和争论.期望有时间可以对程序和电路图作更进一步的改进可编辑资料 - - - 欢迎下载五，课程设计摘要（英文） ： TheadvertisingscreensystembasedonA T89C51singlechipis designedinthepaper.thesystemincludesLED drive

18、rmodule ,data storage module ,PC communications module and so on.The main function of A T89C51 single chip in system is to realize the word shifting,displayanddatareadingfunctionsofLEDDisplayscreen.Keywords:A T89C51;LED;Data dtorage;Advertising screen可编辑资料 - - - 欢迎下载六，成果评定：指导老师评语：指导老师签字：2021 年月日项 目评

19、判项 目评判调查论证工作量，工可编辑资料 - - - 欢迎下载实践才能分析，解决问题才能得 分作态度质 量创 新可编辑资料 - - - 欢迎下载七，答辩纪录：1,该软件存在哪些问题,实现起来有什么困难？该软件没有考虑仿真软件是一个理想的仿真环境,而实际连接的电路板会由于譬如连接不当,相邻器件间的干扰等等的问题导致在仿真软件中能良好运行的程序,显现显 示问题不能显示全（点阵模块不知道有极性接错导致）,经过排查和合理的器件摆放焊 接,问题也没能解决.2 ,在设计过程中,涉及到一下一些没学过的学问,你是怎么获得的？比如在该软件中需要学会使用Protel的基本使用,我们呢先是在网上找关于其使用方法,以

20、及去图书馆找相关书籍去明白,直到有了一个大致的明白后才去运用,以 及运用到该程序中.答辩看法及答辩成果可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载答辩小组老师（签字） ：总评成果：（老师评分 75%+ 答辩成果 25% ）200年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载课程设计评审标准（指导老师用）评判内容具体要求权 重可编辑资料 - - - 欢迎下载调查论证能独立阅读文献和从事其他调研.能提出并较好地论述 课题实施方案. 有收集， 加工各种信息及获得新学问的才能.0.1可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载实践才能能正确选择争论（试验）方法,独立进行

21、争论工作.如装置安装，调试，操作.0.2可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载分析解决问题才能能运用所学学问和技能去发觉和解决实际问题.能正确处理试验数据. 能对课题进行理论分析,得出有价值的结论.0.2可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载工作量，工作态度按期圆满完成规定任务,工作量饱满,难度较大,工作努力,遵守纪律.工作作风严谨务实.0.2可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载综述简练完整,有见解.立论正确,论述充分,结论严质量谨合理.试验正确,分析处理科学.文字通顺,技术用语准 确,符号统一,编号齐全,书写工整

22、规范,图表完备，洁净，正确.论文结果有应用价值.0.2可编辑资料 - - - 欢迎下载创新工作中有创新意识.对前人工作有改造或特殊见解.0.1附代码：*.*单个 1616 的点阵电子屏字符显示器*.*ATA89C5212MHz晶振*.*2021.5.19*.*.显示字用查表法,不占用内存,字符用16 16 共阳 LED点阵,.成效：向上滚动显示5 个字,再重复循环. R1：查表偏址寄存器, B：查表首址, R2：扫描地址（从 00 0FH）. R3：滚动显示时把握移动速度,单字显示可把握静止显示的时间. *.中断入口程序 . *.ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIORG

23、000BHLJMPINTTOORG0013HERTI可编辑资料 - - - 欢迎下载ORG001BH ERTIORG0023H RETIORG002BH RETI. *.初始化程序. *. *. 主程序. *.START:MOV20H,#00H.清零标志, 00H为第 16 行开头扫描标志, 01 为 1 帧.扫描终止标志MOVA,#0FFH.端口初始化MOVP1,AMOVP1,AMOVP3,AMOVP0,ACLRP1.6.串行寄存器输入打入输出把握位 MOVTMOD,#01H .使用 T0 做 16 位定时器,行扫描用.MOVTH0,#0FCH.1ms初值（ 12MHz）MOVTL0,#18

24、HMOV SCON,#00H .串口 0 方式传送显示字节MOV IE ,#82H .T0 中断答应,总中断答应MOV SP,#70HMAIN： LCALL DISI.显示预备,黑屏, 1.5s MOV DPTR,#TABLCALL MOVDISP.向上滚动显示一页（ 8 个字） INCDPHLCALL MOVDISP.向上滚动显示一页（ 8 个字） INCDPHLACLLMOVDISP.向上滚动显示一页（ 8 个字）AJMPMAIN. *.多字滚动显示程序. *.每次 8 个字,入口时定义好 DPTR值可编辑资料 - - - 欢迎下载.MOVDISP:MOVB,#00H.向上移动显示,查表偏

25、值暂存（从00 开头） DISLOOP:MOVR3,#07H.移动速度DISMO：VMOVR2,00H.第 0 行开头MOVR1,BSETB TR0.开扫描 每次一帧 WAITMOV:JBC01H,DISMOV1.标志为 1 扫描一帧终止（ 16ms为 1 帧,每行 1ms） AJMP WAITMOVDISMOV1:DJNZ R3,DISMOV.1 帧重复显示 把握移动速度 INCB.显示字的下一行（每行 2 字节） INCBMOVA,R1.R1为 0,8 个字显示完JZMOVOUTAJMP DISLOOPMOVOUT:RET.移动先是终止. *. 单字显示程序. *.显示表中某个字. *.D

26、IS1:MOVR3,#5AH.静止显示时间把握（ 16ms*#=1.6s） DIS11:MOVR2,#00H.一帧扫描初始值 行地址从 000FHMOVDPTR,#TAB.取表首址MOVR1,#00H.查表偏址 显示第一个字 SETB TR0.开扫描（每次一帧）WAIT11:JBC01H,DIS111.为 1,扫描一帧终止AJMP WAIT11 DIS111:DJNZ R3,DIS11RET. *. 扫描程序. *. 1ms刷新一次,每行显示 1s INTT0：PUSHACCMOVTH0,#0FCH. 1ms初值重装MOVTL0,#18HJBC00H,GOEND. 16 行扫描标志为 1,终止

27、INCR1.取行右边字节偏址MOVA,R1MOVCA,A+DPTR.查表可编辑资料 - - - 欢迎下载WAIT：MOVSBUF,AJBCTI,GO.串口 0 方式发送.等待发送完毕AJMPWAIT1GO:DECR1.取行左边字节偏址MOVA,R1MOVCA,A+DPTRMOVSBUF,AWAIT1:JBCT1,GO1AJMPWAIT1GO1:SETBP1.7.关行显示,预备刷新NOPSETBP1.6.串口寄存器数据稳固.产生上升沿,行数据打入输出端NOPNOPCLRP1.6.复原低电平MOVA,R2.修改显示行地址ORLA,#0F0HMOVR2,A.修改显示行地址.修改显示行地址MOVA,P

28、1.修改显示行地址ORLA,#0FH.修改显示行地址ANLA,R2.修改显示行地址MOVP1,A.修改完成CLRP1.7.开行显示INCR2.下一行扫描地址值INCR1INCR1.下一行数据地址MOVA,R2ANLA,#0FHJNZGO2SETB00H.R2为 01H,现为末行扫描,置标志GO2：POPACCRETIGOEND:CLRTR0.一帧扫描完毕,关扫描SETB01H.一帧扫描完毕,置终止标志POPACCRETI.退出. *. 扫描文字表. *.TAB:DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,00FFH,0FFH可编辑资料 - - - 欢迎下载,0FFH.黑屏DB 0F9H,0BFH,0C7H,0AFH,0F7H,0B7H,0F7H,0B7H,0F7H,0BFH,000H,001H,0F7H,0BFH,0F7