基于单片机控制LED点阵显示器设计论文

自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来驱动电路的设计，与所用控制系统相配合.通常驱动方式是指显示屏上的“4行、8行、16行”等发光二极管共用一组列驱动寄存器。通过行驱动管的分时工作，使得每行LED的点亮时间占总时间的1/x,只要每行的刷新速率大于50Hs,利用人眼的视觉暂留效应、人们就可以驱动，而以PNP三极管如TIP127等作为行扫描管。2.1单片机的发展历史及其分类资源配置子系列片内片内定时器无51子系列552子系列6强。例如片内ROM容量从4KB增加到8KB,片内RAM单元数从128字节增加到256字节，定时器/计数器的数目从2个增加到3个，中断源从5个增加到6个等。为“E²PROM”或“FlashROM”为：80631、8051、8751和8951。到目前为止，尽管计算机科学和技术得到了充分的发展，但计算机的体系结构仍然没能突破有计算机的开拓者、数字家约翰.冯.诺曼最先提出来的经典体系结构框架，即一台计算机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。微型机是这样，单片机也不例外。计数器计数器3个16位定可编程I/O频率基准源64KB总线扩展控制串行口输出因此我们要从计算机五个基本组成部分的观点来理解单片机的系统结构，所不同的只是单片机是把那些作为控制应用所必需的内容，包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入/输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。2.2单片机的结构特点1.片内的RAM采用寄存器结构形式，这样可以提高存取的速度；2.在存储器结构上，严格的将程序存储器ROM和数据存储器RAM在空间上分3.它的引出管脚一般都设计成多功能的；4.增加了一个全双工的串行接口，以扩充I/0口和外接同步输入和输出设5.有21个特殊功能寄存器；6.有丰富的指令系统，内部设置了可以位寻址的位地址空间。1.中央处理器(CPU)中央处理器简称CPU,是单片机的核心，完成运算和MCS-52共有4个8位的I/0口(P₀、P₁、P₂、P₃),以实现反、等于“0”转移、等于“1”转移且清“0”以及C可寻址位之间的传送、逻3硬件系统设计多行(比如16行)的同名列共用一套列驱动器。具体就32×16点阵来说，把所 复轮回。当这样的轮回速度足够快(每秒24次以上),由于人眼的视觉暂留现而不会影响本行的显示。图3-1为显示屏电路实现的结构框图。行驱动器行驱动器3.3系统硬件电路的设计件原理图如图3-2所示：单片机P1口输出的行号经74LS154译码后产生32条行选通信号线，再经过期间20mA电流计算，16个LED同时发光，需要320mA电流，选用三极管85503.4主要芯片介绍74LS245内部结构图 表3-1 HX隔离状态 ×:代表忽略工作方式二：管脚E和管脚DIR均为高电平时，数据输出方向是由B口流向A符号最小典型5V5元件运行温度范围度03.4.24—16线译码器功能：1.74154进行高速缓存和解码处理的译码器。2.将4位编码转变为彼此互斥的16位编码。6.完全适用于绝大多数的TTL及MSI电路。23456789通过对其管脚图及真值表进行观察不难看出，G1,G2为74LS154的片选端，3-5所示：也就是说当G1和G2同为低电平时74154,可以正常工作。除此之外的另外3种情况74154的16位输出均为高电平。74154的情况下，当A,B,C,D输入都为低电平时，其16位输出中0脚的输出为低电平其他各脚均为高电平，当A为低电按此规律如图3-4所示，当A,B,C,D输入都为高电平时，其16位输出中的15脚输出为低电平其他各脚均为高电平。利用它的扩展功能，能够解决89C51在本电路中口线不足的难题。74LS154是本电路的重要元器件之一。输出DCA13579LLLLLLLHHHHHHHHHHHHHHHLLLLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLLLLHLHHLHHHHHHHHHHHHHLLLLHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLLHLLHHHHLHHHHHHHHHHHLLLHLHHHHHHLHHHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHLHHHHHHHHHLLLHHHHHHHHHHLHHHHHHHHLLHLLLHHHHHHHHLHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHHHHHHLLHLHLHHHHHHHHHHLHHHHHLLHLHHHHHHHHHHHHHLHHHHLLHHLLHHHHHHHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLHHLLHHHLHHHHHHHHHHHHHHLHLLHHHHHHHHHHHHHHHHHHHLLHXX××HHHHHHHHHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHHXX×XHHHHHHHHHHHHHHH32×16LED数码显示屏是由8块8×8LED数码管分两排拼凑而成，数码管为共阳极，是由64个发光二极管组合而成，以4×4的内部结构图为例，如图当0.1.2.3四列中其中任何一列选通(为低电平)那么那一列所在的四行A.B.C.D如有高电平输入，它所对应的二可以用单片机的P1口经过两个74LS154扩展出32位低电平选通端，再通过单片机的P3口输出高低电平将发光二极管导通，此时的反向电流一般小于10UA。小尺寸的LED显示器每段只其正向压降约为1.5V。一般最大不大于2V。大尺寸的LED显示器每段可能由数片机，与MCS-51系列完全兼容，有超强的加密功完全用电实现；数据不易挥发，可保存10年；编程/擦除速度快，全4K字节编程只需时3s,擦除时间约用10ms;AT89系列了实现在线编程；也可借助电话线AT89S52是一种低功耗、高性能内含8K字节闪电存储器(FlashMemory)PORTODRIVERSGND-OSCPORT1率1.8KB可改编程序Flash存储器(可经受1,000次的写入/擦除周期)5.32条可编程I/0线6.3个16位定时器/计数器7.6个中断源两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式(IdleMode)和掉电方式(PowerDownMode)。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口(1)RES复位输入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期(2)ALE//PROG当访问外部存储器时，ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率(此频率为振荡器频率的1/6)周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时(3)/PSEN程序存储允许(/PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号。(4)/EA/Vpp外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器(地1.PO端口(P0.0~P0.7)P出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址(低8位)/2.P1端口(P1.0~P1.7)P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。P1的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时，3.P2端口(P2.0~P2.7)P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器(如执行MOVX4.P3端口(P3.0~P3.7)P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电常是处于已擦除状态(既存储单元的内容为FFH),随时可对它进行编程。编程接口可接收高电压(12V)或低电压(Vcc)的允许编程信号。低电压编程方式可很方便地对AT89S52内的用户系统进行编程；而高电压编程端口引脚(串行输入口)(串行输出口)(外部中断0)(外部中断1)(定时器0的外部输入)(定时器1的外部输入)(外部数据存储器写选通)(外部数据存储器读选通)在对Flash编程和程序验证时，P3还接收一些控制信号。元的地址加在P1端口和P2端口的P2.0~P2.3(11位地址为0000H~OFFFH),数每对Flash存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加一个HLLHHHHLHHLHHHHLLHHHHLLHHHHLLHHHHLLHHHHLHHLHHHAT89S52单片机用数据查询方式来检测一个写周期是否结束。在一个写周期期间，如果想读出最后写入的哪个字，则读出数据的最高位(P0.7)是原来写入字节最高位的反码。写周期一旦完成后，有效的数据图3-9Flash编程图3-10程序的校验P2.7tELOv-4软件设计显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分为两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由定时器TO中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置(初始化)、显示效果处理等工作，由主程序来实现。从有利于实现较复杂的算法(显示效果处理)和有利于程序结构化考虑，显示屏程序适宜采用C语言编写。4.1刷新频率的计算及驱动程序流程图显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新频率的稳定，1/16扫描显示屏的刷新频率(桢频)计算公式如下：刷新率(帧频)=1/16×TO溢出率=1/16×{f(osc)/[12×(655其中f(osc)为晶振频率，t0为定时器T0处值(工作在16位定时器模式)。然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出