基于MS51单片机的点阵电子显示屏的设计好.doc

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1、基于MS51单片机的点阵电子显示屏的设计 摘要LED点阵显示屏是一种由多个独立的LED发光二极管封装而成的. 新兴的显示器件,。LED 点阵电子显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本设计是4个1616点阵LED电子显示屏的设计。整个设计介绍了以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心的控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制八个列驱动器74HC595和两个行驱动器74HC138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，全屏能显示数个汉字，采用的是16块8 x 8点阵LED显示模块来组成4个16x16点阵显示模

2、式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。关键词：AT89C51单片机 LED 点阵显示 动态显示AbstractAs a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode). The LED dot-matrix display board can display

3、 the number or sign, and it is usually used to show time, speed, the state of system etc. This design is 4 16 16 lattice LED electron display monitor design.The whole equipment is with the 40-pin AT89C51 MCU (Micro Controller Unit) produced by the American ATMEL company at the core, introduced take

4、it as the control system LED lattice electron display monitor dynamic design and the development process. Controls good driver 74HC154 andeight row driver 74HC595 through this chip actuates the display monitor demonstration. The electronic screen can show all kinds of written or monochrome images, o

5、ne full screen display Chinese characters,sixteen pieces of 8 x 8 dot-matrix LED display modules to form the 16x16 dot matrix display mode. Show dynamic show that makes static graphic or text can be achieved, shifted out of various formats. This paper describes the hardware design of the LED dot mat

6、rix display, and the principle function of the various parts of the circuit, the corresponding software program design and the use of some such. Keywords: AT89C51 Micro Controller Unit；LED；LatticeDisplay；DynamicDisplay IV-目录摘要IAbstractII目录III前言11 绪论21.1问题提出21.2课题背景41.3显示原理52 功能要求及方案论证72.1功能要求72.2显示模

7、块方案论证72.3数据传输方案论证92.4点阵电子显示屏总体框图93 硬件设计113.1单片机系统及外围电路113.2列驱动133.3行驱动163.4点阵显示屏硬件原理图184 软件设计194.1显示驱动程序194.2系统主程序205 性能分析及仿真结果215.1程序开发环境介绍215.2性能分析215.3仿真结果226 工作成果介绍及系统拓展246.1工作成果介绍246.2点阵电子显示屏的拓展24总结26致谢27参考文献28附件1 显示驱动程序29附件2 系统主程序35前言LED显示屏（LEDdisplay,LED Screen）：又叫电子显示屏或者飘字屏幕。他是由LED点阵和led pc

8、面板组成，通过红色，蓝色，绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。传统LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，单色、双色屏主要用来播放文字的，全彩屏主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。 LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝

9、着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。1 绪论1.1问题提出LED 显示屏是在20 世纪80 年代在全球迅速发展起来的一种新型的信息显示媒体， 它利用发光二极管构成的点阵模块组成大面积显示屏幕，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品之一，在广告牌、公共显示屏等信息显示领域得到了广泛的应用。LED （Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源

10、的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向其PN 结的P 区，在P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，从使 LED 发光。LED 发光灯可以分为单色发光灯、双色发光灯、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等多种类型。按照发光灯强度又可以分为普通亮度发光灯、高亮度发光灯、超高亮度发光灯等。LED 显示屏（ LED panel ）是一种由半导体发光二极管构成的点阵模块组成的显示屏幕， 它是通过控制半导体发光二极管的亮灭情况来显示的方式，根据要显示的文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息来选择相应的发光二极管的亮灭，

11、从而实现显示各种信息的目的。LED 显示屏具有抗震耐冲击、光响应速度快、节能、发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内室外环境适应能力强等优点， 随着 LED 制造技术的不断完善，在国内外得到了很大的推广，广泛应用于大型剧场、商城、酒店的出入口及洗手间的标示牌等各种室内、户外显示屏。单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。正因为单片机有如此多的优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。在我国，单片机已被

12、广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。例如，本文所要论述的通过单片机来控制LED点阵显示。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝

13、着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。它的广泛应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸

14、到单片应用系统。目前，单片机正朝着高性能和多种方向发展，其趋势将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快，甚至有些方面并不逊于ARM或DSP。随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，所以很多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度，但是

15、并不能完全满足所有显示效果要求，而且开发和产品成本也会随之成倍增加，甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。归根结底，LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法。1.2课题背景点阵电子显示屏的发展可分为以下几个阶段：第1阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。第2阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰

16、度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。第3阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售

17、额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运期间可作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，通过这种方式可尽快收回成本。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机

18、完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU 的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出 MCU 的发展也有其客观因素。在发展MCU 方面，最著名的厂家当数 Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将 MCS-51 从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式

19、系统发展道路时，不要忘记Intel 和Philips 的历史功绩。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。单片机可以从以下几个方面分类：1.按应用领域可分为：家电类、工控类、通信类和个人信息终端类等。2.按通用性可分为：通用型和专用型。3.按总线结构可分为总线型和非总线型。4.按指令运行的振荡周期可分为标准型和改进型。1.3显示

20、原理人眼的亮度感觉不会因光源的消失而立即消失，要有一个延迟时间，这就是视觉的惰性。视觉惰性可以理解为光线对人眼视觉的作用、传输、处理等过程都需要时间，因而使视觉具有一定的低通性。实验表明，当外界光源突然消失时，人眼的亮度感觉是按指数规律逐渐减小的。这样当一个光源反复通断，在通断频率较低时，人眼可以发现亮度的变化；而通断频率增高时，视觉就逐渐不能发现相应的亮度变化了。不致于引起闪烁感觉的最低反复通断频率称为临界闪烁频率。通过实验证明临界闪烁频率大约为24Hz。因此采用每秒24幅画面的电影，在人看起来就是连续活动的图象了。同样的原理，日光灯每秒通断50次，而人看起来却是一直亮的。由于视觉具有惰性，

21、人们在观察高于临界闪烁频率的反复通断的光线时，所得到的主观亮度感受实际上是客观亮度的平均值。 视觉惰性可以说是LED显示屏得以广泛应用的生理基础。首先，在LED显示屏中可以利用视觉惰性，改善驱动电路的设计，形成了目前广为采用的扫描驱动方式。扫描驱动方式的优点在于LED显示屏不必对每个发光灯提供单独的驱动电路，而是若干个发光灯为一组共用一个驱动电路，通过扫描的方法，使各组发光灯依次点燃，只要扫描频率高于临界闪烁频率，人眼看起来各组灯都在发光。由于LED显示屏所使用的发光灯数量很大，一般在几千只到几十万只的范围，所以节约驱动电路的效益是十分可观的。2 功能要求及方案论证2.1功能要求本方案设计一个

22、点阵电子显示屏，要满足以下条件1.采用51单片机作为微控制器；2.通过4个1616的点阵LED进行文字显示；3. LED显示屏清晰无串扰；4.文字显示具有滚动显示方式。2.2显示模块方案论证4个88的点阵构成一个1616的点阵。行和列的交叉处有一个LED，共由256个LED构成，如果LED的阳极与行相连，而阴极与列相连，那么只要给该LED对应的行以高电平，列以低电平，那么对应的LED就发光。图2.1表示的是室内直插式88点阵LED模块图。这种模块是用2列8针引脚将内部电路接口引出，并且由64个发光LED芯片以88的矩阵形式构成一个正方形模块，供驱动电路使用。图2.1 LED 点阵显示原理图LE

23、D的阴极对应的是行，我们先给第一行以低电平，例如送给16列的代码为EFFF，则第一行的第4个LED被点亮，再给第二行以高电平，如果送给16列的代码为EF07，则第二行的第4、9、10、11、12、13个被点亮，接着给第三行以高电平，同时给列以驱动代码，这样不断地进行行行的快速的扫描，只要速度达到足够够快，因为人的视觉暂留作用，所以不会感觉到明显的闪烁感，这样同时点阵上会看到一个清晰的“机”字。结构简单，价格便宜是LED数码管的优点。本文所述的是LED的数据显示方式，这种方式通常使用8段LED或者16段LED。在实际应用中，有静态和动态2种方法可以作为LED数码管的点亮方式。本文以8段LED为例

24、来论证这两种点亮方案。1.静态显示方式所谓静态显示方式就是8段LED数码管在显示某一个数码时，加在数码管上的段码一直保持不变，直至换成显示其他数码为止。这样数码管的每一段均应由一条输出线来控制，则每显示一位数码需要8根输出线，那么要显示N位则需N8根输出控制线。这样就会占用较多I/O资源。2.动态显示方式针对静态显示方式的缺点，我们可以用动态显示的方式来克服。为了解决静态显示方式将会占用较多I/O资源的缺陷，在多位显示时通常采用的是动态显示的方式。所谓动态显示就是将所有数码管的段码线对应并联在一起，再由一个8位的输出口来控制，每一位数码管的公共端分别出一位I/O线进行控制。在显示不同数码时，由

25、位线控制各位轮流显示。位线控制某位选通时，该位应显示数码的段码同时加在段码线上，即每一时刻仅仅有一位数码管是被点亮的，当轮流显示的速度较快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，看起来就像所有位同时显示一样，这时，我们就能看到稳定的图像了。基于单片机的特性，我们将采用动态显示方式的方案。采用动态显示的方式进行显示时，每一行都有一个行驱动器，并且各行的同名列共用一个驱动器。数据从控制电路到列驱动器的传输方式可以采用并列方式或串行按8位一个字节的形式顺序排放储存在单片机的存储器之中。在显示的时候要把一行中的各列数据都传送到相对应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据如何传输的问题。2.3数据传输

26、方案论证显然，如果我们采用并行的方式，因为从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多，当列数很多的时候，并列传输的方案就不是很好，实现起来也不如串行传输的方法。如果我们采用串行传输的方法，则控制电路可以只用一根信号线，让列数据一位一位的向列驱动器传输。这样的方式在硬件方面无疑是十分经济的。但是，我们也可以看到这样的方式也存在不足。那就是整个串行传输的过程较长，数据是按顺序一位一位的输出给列驱动器的，只有当一行的各列数据都已经传输到位过后，这一行的各列才能并行地显示。这样，对于每一行的显示过程我们就可以将其分解成列数据传输和列数据显示这样两个部分。由于串行传输方式的列数据准备时间可能相当

27、长，在行扫描周期一定的情况下留给行显示的时间就可能比较少了，这会影响到LED的亮度。我们可以采用重叠处理的方法来解决串行传输中的列数据准备与列数据显示时间的矛盾问题。重叠处理的方法，即在显示一行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到这样的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。列数据准备应当能实现串入并处的移位功能，而列数据显示则应当具有并行锁存的功能。这样，本行将已准备好的数据输入并行锁存器进行显示的时候，串并移位寄存器就进行准备下一行的列数据的动作，而不会影响本行的显示。2.4点阵电子显示屏总体框图图2.2为点阵电子显示屏总体框图。图2.

28、2点阵电子显示屏总体框图3 硬件设计点阵电子显示屏的硬件电路大致上可以分成列驱动电路，行驱动电路以及单片机系统及外围电路三部分。点阵显示屏的硬件原理图如图3.6所示。3.1单片机系统及外围电路单片机采用MS51芯片或其兼容系列芯片。单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。P2口低4位与行驱动器相连，送出行选信号；P3.0，P3.2，P3.4口则用来发送控制信号。P0口和P1口空着，在有必要的时候可以扩展系统的ROM和RAM。图3.1 MS51单片机最小系统MSC51单片机管脚说明如下：VCC：供电电压。 GND：接地。P0口：P0口的输出驱动电路由上拉场效应管和驱动场效应管组成，控制电路包括

29、一个与非门，一个非门和多路开关MUX。P0口既可以作为通用的I/O口进行数据的输入输出，也可以作为单片机系统的地址/数据线使用，为此在P0口的电路中有一个多路转换器MUX。在控制信号的作用下，多路转换器可以分别接通锁存器输出或地址/数据线输出。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口能驱动4个LSTTL负载。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P1口作为一般的I/O口使用时记做P1.7P1.0。P2口：P2口既可以作为通用的I/O口使用，也可以作为地址总线使用，所以他的位结构比P1口多了一个多路控

30、制开关MUX。当P2口作为通用I/O口使用时，多路开关MUX倒向锁存器的输出端Q，构成一个准双向口，其功能与P1口相同，有输出，读引脚和读锁存器3种工作方式。P3口：P3口为多功能口。当第二功能输出端保持1的时候，与非门3对锁存器Q端是畅通的，这时P3口完全实现第一功能，即作为通用的I/O口使用，而且是一个准双向I/O口，其功能与P1口是完全相同的。RST：这时复位输入。当振荡器复位器件时，需要保持RST脚两个机器周期的高电平的时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期

31、输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部

32、程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2列驱动列驱动电路由集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。图3.2 74HC595结构图74HC595的外形及内部结构如图3.2所示。作为硅结构的CMOS器件，7

33、4HC595兼容低电压TTL电路，遵守了JEDEC标准。74HC595是具有8位移位寄存器和1个存储器，三态输出功能的器件。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SHCP的上升沿输入到移位寄存器中，在STCP的上升沿输入到存储寄存器中去。将两个时钟连在一起，则存储寄存器总是比移位寄存器晚一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（DS）和一个串行输出（Q7）以及一个异步的低电平复位。存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能为OE时（即为低电平），存储寄存器的数据传输到总线。74HC595引脚说明见表3.1。列驱动电路见图3.3。表3.1 74HC595引脚说明符号引脚描述Q0Q717

34、，15并行数据输出GND8地Q79串行数据输出MR10主复位（低电平）SHCP11移位寄存时钟输入STCP12存储寄存时钟输入OE13输出有效（低电平）DS14串行数据输入VCC16电源图3.3列驱动电路74HC595进行8片级连，可共用一个移位时钟SHCP及数据锁存信号STCP。这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SHCP时钟后便可将其全部移入74HC595 中，同时还将产生一个数据锁存信号STCP，将数据锁存在74HC595 中，并且在使能信号的作用下，使串入数据并行传输输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大状态或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相

35、当于第一行 LED 的正端都接高，显然，第一行 LED 是否点亮就取决于74HC595 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，这样只要达到一定的扫描速度就可形成一幅完整的文字 或图像。3.3行驱动本电路中我们加入了两个3-8线译码器74HC138，其输入是一个16进制码。74HC138结构如图3.4所示。图3.4 74HC138结构图74HC138 引脚说明如表3.2表3.2符号引脚描述915输出端GND

36、8GND电源地4、5使能输出端A、B、C13地址输出端Vcc16VCC电源正图3.5 行驱动电路如图3.5所示的行驱动电路中, 以A、B、C、D四脚为输入端，把 74HC138的E2和E3引脚接地，然后就会形成16种不同的输入状态，分别为00001111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。3.4点阵显示屏硬件原理图图3.6 4个1616点阵显示屏硬件原理图图3.6为4个点阵显示屏硬件原理图，硬件部分采用了4块 88的点阵显示屏来构成1块1616 LED显示屏.。 4 软件设计点阵的显示屏软件的主要功能是在向屏体提供显示数据的同时产生一系列控制信号，使屏幕按我们的要求显示。我们根据

37、软件分层次设计的原理可以把显示屏的软件系统分为两部分：第一部分是底层的显示驱动程序，第二部分是上层的系统主程序。其中显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并且产生行扫描信号和其他控制信号来完成配合LED显示屏的扫描显示工作。定时器T0的中断程序来实现显示驱动程序。主程序来实现系统应用程序，完成系统初始化以及显示效果处理等工作。4.1显示驱动程序显示驱动程序首先对端口进行定义，然后按照取字模，进行延时，再对定时器进行模式选择和赋初值，再移位寄存，定时中断这样一个流程进行。图4.1为显示驱动程序流程图。图4.1显示驱动程序流程图显示驱动程序见附录一。4.2系统主程序系统软件能使系统在目测条件下 LED

38、 显示屏各点亮度充足并且可显示图形和文字。图形或文字显示有滚动显示方式。系统主程序开始，首先是启动定时器；然后通过读取行号并加1；接着送出新的行显示数据，然后以切换显示数据；送新行号并打开显示；最后退出。图4.2是系统主程序流程图。图4.2系统主程序流程图系统主程序见附录2。5 性能分析及仿真结果5.1程序开发环境介绍程序编写采用 Keil 51环境下调试 ,Keil C51是美国Keil Software公司出品的51 系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C 来开发，体会更加深刻。Keil

39、C51是美国Keil Software 公司出品的51系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil 提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision） 将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil 几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51 软件提供丰富的库

40、函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。5.2性能分析点阵电子显示屏硬件电路只要硬件质量可靠且引脚焊接正确，那么一般无需调试就可正常工作。软件部分主要有显示屏刷新频率和显示效果两部分需要调试。定时器T0的溢出率和单片机的晶振频率将决定显示屏刷新率。表5.1给出了显示平刷新率与T0初值关系表。表5.1 显示平刷新率与T0初值关系表刷新率25 50 62.5 75 85 100 120 T初值0xe

41、c78 0xf63c0xf830 0xf97e 0xfa420xfb1e 0xfbee 一般来说24Hz 以上的刷新频率就可以看到稳定的连续的显示了。如果刷新率越高，那么显示越稳定，但是同时刷新频率越高，显示驱动程序占用的CPU时间越多。5.3仿真结果该点阵是滚动字幕，因此截取多幅仿真图表现滚动效果。仿真效果图如图5.1到5.4。图5.1图5.2图5.3图5.46 工作成果介绍及系统拓展6.1工作成果介绍本文设计的点阵电子显示屏，能够在肉眼目测条件下LED 显示屏各点亮度充足，可显示图形和文字。图形或文字显示具有滚动显示方式。该点阵电子显示屏的系统具有硬件少，结构简单，容易达到要求，性能稳定可

42、靠和成本低等特点。在本次点阵电子显示屏的设计中取得以下工作成果：1查阅了大量的电子资料，详细地了解了LED 的发光原理和LED 显示屏的原理，清楚地了解了LED 显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，了解了 LED 的现状，明确了研究的方向和目标。2本次设计的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足，可显示图形和文字。图形或文字显示有滚动显示方式。3论文给出了具体的系统硬件设计方案，硬件结构电路图，软件程序的流程图和具体汇编语言程序设计与仿真结果等方面的内容。4在这次毕业设计的过程中再次学习了 proteus 这一软件，熟练的掌握proteus 对信息工程专业的同学来说是

43、很重要的。5通过这次毕业设计，重新复习并进一步学习了MCS-51单片机。6熟练掌握了WORD软件的使用。6.2点阵电子显示屏的拓展许多行业都用到了点阵电子显示屏，因此他在我们生活中也是随处可见的。其实还可以运用到更多的领域，更进一步的发展。例如我们可以利用发光二极管控制电压低和控制方法简单的优点，将它装在室内天棚中或做成大型灯饰，通过电脑输出信号直接驱动三极管后控制它的开关状态。由于使用了电脑，再多的的 LED 数量也能方便自如地控制，得到时暗可变颜色可变绚丽多彩的照明效果，并且已有很多的成功案例。到目前为止，对 LED 的技术开发都是以普通照明用途为最终目标的。而且从当今的发展速度看，其成为

44、新一代普通照明光源已成定势。LED 在照明以外的用途也开始受到关注。比如使用 LED 产品替代农药进行杀菌、杀虫，冰箱内用LED促进蔬菜光合成产生维生素，利用LED可控制波长的特点进行的特殊应用等等。在机动车、铁路、轮船等交通工具领域，LED 以低能耗、体积小的特点正在迅速普及。总之，LED在诸多领域中亦潜力巨大，期待今后的进一步开发。总结本设计是4个1616点阵LED电子显示屏的设计。整个设计介绍了以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心的控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制八个列驱动器74HC595和两个行驱动器74HC138来驱动显示屏显示

45、。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示数个汉字，采用的是16块8 x 8点阵LED显示模块来组成4个16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现多种显示方式。在论文中详细介绍了LED 点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。-27-参考文献1 郭建江.单片机技术与应用.东南大学出版社.2 诸昌钤 编著 ：LED 显示屏系统原理及工程技术成都：电子科技大学出版社3 张志良 主编 ：单片机原理及控制技术北京：机械工业出版社，2005 4 李光飞 编著 ：单片机课程设计实例指导.北京：北京航空航天出版社， 5 吴金戍

46、，沈庆阳，郭庭吉编著8051单片机实践与应用北京：清华大学出版社6 吉 雷 主编 ：proteus 从入门到精通 西安：西安电子科技大学出版社，20047 侯丽玲：基于AT89S52单片机的LEDD点阵显示屏控制系统的设计J，漳州职业技术学院学 报，2008年第3 期 8 Paul F. Lister:Single-chip microcomputers .Austin, Tex. : Motorola Semiconductor Products, c1984附件1 显示驱动程序include sbit R1 = P30;sbit CLK1 = P32;sbit E1 = P34;sbit

47、STB = P10;#define DISP_EN() E1=0; #define DISP_DIS() E1=1; bit onems_flag=0;/*字模,横向取模*/unsigned char code a64=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0xFF,0xFF,0xFF,0x80,0x00,0x