可编程字符显示课程设计

PAGE821-课程设计说明书课程设计题目：可编程显示器目录目录 -2-摘要 -3-引言 -4-第一章课程设计内容介绍 -5-1.1设计的目的 -5-1.2功能说明 -5-1.3单片机的应用 -5-1.4AT89C51

单片机概述 -5-第二章结构框图及工作原理 -6-2.1系统结构方框图 -6-2.2AT89C51结构模块 -6-2.3译码显示模块（控制电路） -7-2.4整体电路设计： -8-2.5PCB电路板实现图 -9-2.6最小系统 -10-2.7滤波模块 -10-2.8字符显示图例 -10-2.9字符的提取 -11-第三章protues的仿真 -13-3.1仿真图 -13-第四章编程 -16-总结 -19-参考文献 -19-附录一元件清单 -20-附件二实物图 -21-摘要本文介绍了一款以单片机AT89C51为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。该系统可实现中英文字符的显示和动态特效显示。并且可以通过级连的方式来扩大显示屏幕的尺寸以达到增加显示内容的目的。AT89C51单片机储存并处理控制命令以及显示代码，由显示驱动模块驱动一个16×16的LED点阵显示灯的扫描显示。所选用的AT89C51单片机具有价格低廉程序写入方便的特点使得整个系统方便维护和检修。除此之外，该系统只占用了单片机少量的I

/O口和内存，为系统留下了功能扩展的空间。

关键词：AT89C51；LED点阵显示引言随着人们生活水平的不断提高和电子科技的飞速发展，特别是近年来物质生活水平的提高对信息接受速度也有了很大要求。而字符显示器就能够满足这些需求。如列车次数与时刻表显示屏，商品广告宣传显示屏，舞台彩灯图案的显示等等，都是将显示的内容预先编程，再由控制电路或者计算机使要显示的内容按照一定的规律显示出来。第一章课程设计内容介绍1.1设计的目的

了解16*1矩阵LED

的工作原理掌握单片机扩展

16*16

点阵

LED

显示汉字的编程方法1.2功能说明

本电路用74LS154为控制电路，扩展了一片

16*16行共阴列共阳

LED

显示器，在本设计中给出了几个汉字显示的点阵图，要求在

LED

显示器上显示“南昌航空大学”字。

1.3单片机的应用

单片机是生活必不可缺的，顾名思义单片机的应用是很广泛的，导弹的导航装置、飞机上

各种仪表的控制、计算机的网络通讯和数据传输、工业自动化过程和实时控制数据处理、广

泛使用的智能

IC

卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录像机和摄像机、全自动洗衣机的控

制、以及程控玩具、电子宠物等等。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航

空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

1.4AT89C51

单片机概述

AT89C51是一种带

2KB

闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能

CMOS

型

8位微处理器，俗称单片机。该器件采用

ATMEL

高密度非易失存储器制造技术制造，与工业

标准的

MCS-51

指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能

8

位

CPU

和闪烁存储器组合在单

个芯片中，能够进行

1000

次写／擦循环，数据保留时间为

10

年。他是一种高效微控制器，

为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

因此，

在智能化电子设计与制作

过程中经常用到

AT89C51

芯片。第二章结构框图及工作原理2.1系统结构方框图图2.1整体方案结构方框图2.2AT89C51结构模块图2.2单片机结构模块2.3译码显示模块（控制电路）这种单片4线—16线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。当两个选通输入G1和G2为低时,它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。实现解调功能的办法是：用4个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出都为低。图2.3译码显示模块图2.4控制电路与16*16LED链接图2.4整体电路设计：图2.5整体电路设计我们把行列总线接在单片机的P1口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。在这个例子里，由于一共用到16行，16列，如果将其全部接入89C51单片机，一共使用32条I/O口，这样造成了I/O资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。实际应用中我们使用4-16线译码器74LS154来完成行方向的显示。而列方向16条线则接在P0口和P2口。电路中行方向由4—16译码器74LS154完成扫描，由于p0口没有上拉电阻，因此接一个4.7k*8的排阻上拉。如没有排阻，也可用8个普通的4.7k1/8w电阻。为提供负载能力，接16个9013的NPN三极管驱动。列方向则由p0口和p2口完成扫描，它由89C51的P1.0P1.3控制。同样，驱动部分则是16个9015的三极管完成的。2.5PCB电路板实现图图2.6可编程字符显示硬件电路PCB图2.6最小系统图2.72.7滤波模块图2.8滤波电路2.8字符显示图例2.9字符的提取在字符的编译方面需要在编程方面的点阵字符，可以利用“字模提取v2.2”软件来提取汉字对应的点阵字符如图：图2.10该软件界面图2.11取模的参数设置在取模的参数设置里面设置取模的方式和字节倒叙，根据电路的连接进行修改，如果出现镜像汉字可以用字节倒叙进行字符修改，横向、纵向取模只是显示的方向而已图2.12汉字输入现在基本操作中定义该取模大小是16*16，然后在汉字输入区输入“南昌航空大学”字样再点击A51格式转换成字符。图2.13汉字的显示和点阵字符的生成如图2.13可以看到，汉字已经显示在点阵内，然后再点阵生成区内可以看到已经生成出字符，把生成的字符复制到已经编好的程序上就可以实现。第三章protues的仿真3.1仿真图图2.14仿真图1图2.15仿真图23.2扫描驱动1.行扫描驱动由于16x64点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了一个4-16线译码器74LS154，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它们的管脚示意图如图4所示。把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分别为0000～1111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。如果一行64点全部点亮，则通过74LS154的电流将达640mA，而实际上，74LS154译码器提供不了足够的吸收电流来同时驱动64个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路输出端与16x64点阵显示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，本文选用的是达林顿三极管TIP127。这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发射极为高电平，从而使点阵显示器的对应行也为高电平。2.列扫描驱动本系统场扫描驱动电路的设计可用串入并出的通用集成电路74HC595来作为数据锁存。74HC595是一个八位串行输入三态并行输出的移位寄存器，其管脚见图4所示，其中SI是串行数据的输入端，RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟，Q'H是串人数据的输出，G是对输人数据的输出使能控制，QA～QH为串入数据的并行输出。从SI口输入的数据可在移位寄存器的SCK脚上升沿的作用下输入到74HC595中。并在RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，这样，当G为低电平时，数据便可并行输出。为了避免与PC机串口输入的数据相互干扰，也可使用模拟串口P1．4~P1.7来分别输出串行数据、移位时钟SCK、存储信号RCK和并行输出的使能信号G。为了消除电源电压的波动及行扫描管压降(第一行点亮的点数不同，将引起管压降的变化，从而影响通过LED管的电流)的变化对LED显示屏亮度的影响，设计时可采用列恒流驱动电路，可选用三极管8550和外围元件构成列恒流驱动电路，并通过调整100kΩ可调电阻使三极管处于放大状态，同时将集电极电流调整为10mA，从而使点亮对应点阵时通过LED的电流不变。3.扫描显示工作过程将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SCK时钟后便可将其全部移入74HC595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。第四章编程用汇编语言或 C语言都能实现电路的编程，我们用的是汇编语言：ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:MOVDPTR,#TAB;字码表初址赋值

MOVR1,#00H;列控制码

MOVR4,#96;移动""及"南昌航空大学"6个字符，共96列

CM:MOVR5,#5;每屏反复显示5次

MOVR3,#16;列数

C1:MOVR2,#0;取码指针

C16:MOVP0,#00H

MOVP2,#00H;关显示

CLRP3.0

MOVA,R2

MOVCA,@A+DPTR;取当前列显示字码的第一个字节

MOVP0,A;送1~8行控制口

INCR2

MOVA,R2

MOVCA,@A+DPTR;取当前列的显示字码的第二个字节

MOVP2,A;送9~15行控制口

INCR2

MOVP1,R1;送列控制码

INCR1

ACALLD1MS;显示2MS

ACALLD1MS

DJNZR3,C16;一屏16列是否显示完

MOVR3,#16

DJNZR5,C1;未显示5次，继续

INCDPTR;一屏反复显示5次完，字码表初值加2

INCDPTR

DJNZR4,CM;96列未移动完，继续

AJMPMAIN;96列移动完，返回，重新从""开始显示

D1MS:MOVR6,#2

MOVR7,#248

DJNZR7,$

DJNZR6,$-4

RET

TAB:

DB000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H;

DB000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H;""

DB080H,000H,080H,020H,0FFH,07FH,080H,000H

DB040H,000H,0FCH,03FH,024H,024H,044H,022H

DB0F4H,02FH,084H,020H,0FCH,03FH,084H,020H

DB084H,020H,084H,028H,084H,010H,000H,000H;--文字:南--

DB000H,000H,0F8H,00FH,008H,008H,0F8H,00FH

DB008H,008H,008H,008H,0F8H,00FH,000H,000H

DB0FCH,01FH,004H,010H,0FCH,01FH,004H,010H

DB004H,010H,0FCH,01FH,004H,010H,000H,000H;--文字:昌--

DB010H,002H,008H,004H,03CH,000H,0A4H,03FH

DB02CH,000H,034H,00FH,024H,009H,03FH,009H

DB024H,009H,02CH,009H,034H,009H,024H,009H

DB024H,049H,0A2H,048H,0AAH,070H,051H,000H;--文字:航--

DB040H,000H,080H,000H,0FEH,07FH,002H,040H

DB021H,022H,010H,004H,008H,008H,004H,010H

DB0F8H,00FH,080H,000H,080H,000H,080H,000H

DB080H,000H,080H,000H,0FEH,03FH,000H,000H;--文字:空--

DB080H,000H,080H,000H,080H,000H,080H,000H

DB080H,000H,0FFH,07FH,080H,000H,040H,001H

DB040H,001H,040H,002H,020H,002H,020H,004H

DB010H,008H,008H,018H,004H,070H,002H,020H;--