基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告

基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第1页。《单片机原理与应用》课程设计基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第1页。基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计报告所属系部：电子与通信工程所属班级：20XXXX20XX年6月15日

基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第2页。1绪论基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第2页。1.1选题背景及研究意义LED的点阵图文显示目前被广泛应用于各个方面，尤其当LED点阵图文显示与功能强大且价格低廉的单片机，其化学效应异常剧烈，单片机不仅丰富了LED点阵图文显示的应用范围，也增强了其实用性。1.2系统实现目标在取模软件中输入汉字，通过编码及下载，汉字可在LED点阵显示屏上流动显示汉字“北京XXXX学院”。在汉字流动显示时，用户可通过按键1控制汉字在LED显示屏上的加速移动；通过按键2控制汉字在LED显示屏上的减速移动；通过按键3控制汉字在LED显示屏上恢复原移动速度；在汉字流动显示处于加速或减速状态时，用户可通过串口助手发送信号使汉字在LED显示屏上恢复原移动速度。1.3小组成员及分工XXX负责检验调整单片机功能实现；XXX负责制作答辩PPT；XXX负责完成实验报告；代码由三位成员共同编写。2系统设计原理2.1总体设计方案本次课程设计针对ATMega16单片机作为驱动LED的图文显示控制的芯片，将课堂上所学的单片机的硬件结构、工作原理及方式，与自己查阅资料学习LED的工作方式及原理以及相关软件的运行相结合研究单片机对LED点阵显示屏的控制技术。在以上理论为基础的前提下，本小组设计了搭建基于单片机的16*16LED点阵显示汉字控制的电路，利用相关的元器件，以焊接的形式，实现了单片机对LED点阵显示屏的图文控制，最终达到预期设计要求。点阵显示屏的控制系统是由主控系统、行驱动模块、列驱动模块和点阵显示模块4个部分组成。其中，主控系统选择ATMega16单片机，它是使用比较普遍的一种单片机，具有低功耗、低价格的优点，性能好。行列驱动模块的作用是接收单片机发出的信息，然后输出给点阵显示屏的行列端。本设计的点阵显示屏有16行列，所以这里选择4个74HC595芯片作为驱动器。它的八位串入并出位移寄存器与八位锁存器结构使本设计使用更少的单片机输出基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第3页。口来实现点阵的驱动。基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第3页。2.2LED点阵显示屏原理点阵显示屏显示文字的理论原理是：控制所要显示的文字各点所在位置对应的LED发光器件使其发光，形成所要的文字得到显示结果。点阵显示屏的显示方式有：静态显示方式和动态显示方式2种。静态显示方式是同时控制LED点阵的各个发光点的亮和灭。1个16*16LED点阵一共有256个放光二极管器件组成，而单片机不可能有那么多的端口供设计使用，所以只能采用动态扫描的显示方法。动态扫描方式，即轮流地点亮每一行的LED点阵上的每个发光器件，如此就可以实现不同行的同一列共同使用一个列驱动器。以16*16LED点阵做为例子，利用共阳极的接法把控制点阵每一行的管脚连一起（阳极），再把每一列的管脚连一起（阴极），先送出控制第1行发光二极管亮暗的数据并且锁存，然后选通每一列在第1行上需要亮起的发光二极管使其在一定时间内被点亮，然后暗灭；再送控制第2行发光二极管亮暗的数据并且锁存，然后选通每一列在第2行上需要点亮的发光二极管使其在一定时间内被点亮，然后暗灭……在第16行执行完同上步骤后重新执行第一行，如此重复循环。当每个循环的速度都非常快（24次/s以上）的时候，人的肉眼会出现视觉暂留现象，这样就可以看到稳定显示在显示屏上的图形或者文字了。本设计需要列数据显示具备锁存功能，这样就能在显示一行上的每一列数据的同时传输下一行的每一列数据。这样处理之后，在此行已经准备好的数据在传入并行锁存器显示的时候，由串并移位寄存器准备次行的列数据，不影响此行的显示时间。如图2-1所示点阵的内部结构，8*8的点阵是由64个发光二极管组成，在行线与列线的交叉点上上放置一个发光二极管，如果要是某个发光二极管点亮，只需要使对应的行置为高电平1，使其对应的列置为低电平0即可。图2-18*8点阵内部结构2.374HC595芯片工作原理74HC595是8位串行输入转并行输出移位寄存器，其引脚图如图2-2。基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第4页。Q0~Q7为8位数据并行输出。可以将信号输送到LED。Q7’为串行数据输出。基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第4页。10号引脚MR：移位寄存器清零端，低电平有效。11号引脚SHCP：移位寄存器时钟脉冲，高电平有效。12号引脚STCP：存储寄存器时钟脉冲，高电平有效。13号引脚OE：控制输出的使能端，低电平有效。14号引脚DS：传送串行信号。16，8号引脚分别接VCC,GND。图2-274HC595芯片引脚图将4片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SH_CP及数据锁存信号ST_CP。经过16个SH_CP时钟后第1行所需要显示的全部数据就会输入到74HC595中，与此同时还产生一个数据锁存信号ST_CP将数据锁存在74HC595中，并能在使能信号G的作用之下执行并行输出串入数据的动作，从而使各个输出位输出LED点阵显示屏的显示列信号；在行驱动电路控制下产生信号使第一行导通，即相当于让LED点阵显示屏的第一行端接高电平使其导通，其亮暗都是由74HC595中的锁存信号决定；第一行的显示数据的同时，将第二行的显示信号输入到74HC595中，然后将其锁存，同时由行驱动电路控制将第一行置低电平关闭并将第二行置高电平导通，使LED点阵显示屏的第二行相应的发光器件点亮，循环16次。在足够快的扫描速度下，肉眼看去就可形成完整的文字或者图形。基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第5页。2.4程序流程图、proteus仿真图基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第5页。图2-3程序流程图图2-4proteus仿真图3系统的实现结果3.1系统效果描述将代码烧入焊接好点阵显示屏的单片机，接通最小开发板电源，点阵显示屏流动显示“北京XXXX学院”字符，每次按下按键1，字符流动速度加快，直到5次，每次按下按键2，字符流动速度减慢，此时按下按键3时，字符流动速度恢复初始状态。打开串口助手，将串口基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第6页。与电脑连接，在当字符正处于加速或者减速的状态下，在串口助手处发送数据1，字符流动速度恢复初始状态。基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告全文共6页，当前为第6页。3.2实现结果照片图3-1实物图4总结与体会一个学期很快就过去了，从一开始接触单片机到课程设计结束过程给我们最大的感受就是单片机的功能十分强大，但我们所掌握的知识还是远远不够的，今后我们还应继续学习。通过本次课程设计，我们更好地掌握了C语言编程的用法以及串口的添加，也亲自动手实践了单片机和外部显示元件的焊接，还学习了取模软件的用法。单片机技术是一门以实践为基础的课程，我们只有把实验和理论结合起来，勤加练习，才能更好地掌握单片机编程技术，运用所学知识来解决生活中的实际问题，将理论转化为现实中的应用。从确定自己的实验内容开始，我们查阅了大量的网站书籍等资料，之后就着手开始设计电路模块、代码、仿真。设计完成原理图之后，则开始购买元器件并对硬件电路进行制作。检查购买到的元器件无损