1、-PAGE . z摘 要本文研究了基于P89C51單片機LED88點陣顯示屏的設(shè)計并運用Proteus軟件進展原理圖繪制，運用Keil軟件進展仿真和調(diào)試。主要介紹了LED88點顯示屏的硬件電路設(shè)計、匯編程序設(shè)計與調(diào)試、Proteus軟件繪制原理圖和實物制作等方面的容，本顯示屏的設(shè)計具有體積小、硬件少、電路構(gòu)造簡單及容易實現(xiàn)等優(yōu)點。能幫助廣闊電子愛好者了解漢字的點陣顯示原理，認(rèn)識單片機的根本構(gòu)造、工作原理及應(yīng)用方法，并提高單片機知識技術(shù)的運用能力。利用單片機來設(shè)計的系統(tǒng)，既能實現(xiàn)系統(tǒng)所需的功能，也可以滿足計數(shù)的準(zhǔn)確性、迅速性，并且電路簡單、操作簡單、通用性強。目錄 TOC o 1-3 h z u

2、 HYPERLINK l _Toc2972998521 緒論 PAGEREF _Toc297299852 h 1HYPERLINK l _Toc2972998531.1 前言 PAGEREF _Toc297299853 h 1HYPERLINK l _Toc2972998541.2 選題背景 PAGEREF _Toc297299854 h 1HYPERLINK l _Toc2972998551.3設(shè)計要求 PAGEREF _Toc297299855 h 2HYPERLINK l _Toc2972998561.4 國外的研究概況 PAGEREF _Toc297299856 h 2HYPERLIN

3、K l _Toc2972998571.5此次設(shè)計研究的主要容應(yīng)解決的問題 PAGEREF _Toc297299857 h 2HYPERLINK l _Toc2972998582 總體設(shè)計方案 PAGEREF _Toc297299858 h 3HYPERLINK l _Toc2972998592.1 硬件電路組成 PAGEREF _Toc297299859 h 3HYPERLINK l _Toc2972998602.2 系統(tǒng)各單元電路設(shè)計 PAGEREF _Toc297299860 h 4HYPERLINK l _Toc2972998612.2.1 P89C51單片機最小系統(tǒng) PAGEREF _

4、Toc297299861 h 4HYPERLINK l _Toc2972998622.2.2 按鍵控制電路 PAGEREF _Toc297299862 h 4HYPERLINK l _Toc2972998632.2.3 三極管驅(qū)動電路 PAGEREF _Toc297299863 h 4HYPERLINK l _Toc2972998642.2.4 88 LED點陣介紹 PAGEREF _Toc297299864 h 5HYPERLINK l _Toc2972998652.3 字符的點陣顯示原理及字庫代碼獲取方法 PAGEREF _Toc297299865 h 6HYPERLINK l _Toc2

5、972998663 程序設(shè)計 PAGEREF _Toc297299866 h 7HYPERLINK l _Toc2972998673.1程序流程圖 PAGEREF _Toc297299867 h 7HYPERLINK l _Toc2972998683.2程序設(shè)計 PAGEREF _Toc297299868 h 7HYPERLINK l _Toc2972998694 調(diào)試及性能分析 PAGEREF _Toc297299869 h 8HYPERLINK l _Toc2972998704.1系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc297299870 h 8HYPERLINK l _Toc297299871

6、軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc297299871 h 8HYPERLINK l _Toc297299872硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc297299872 h 8HYPERLINK l _Toc2972998734.2設(shè)計分析 PAGEREF _Toc297299873 h 8HYPERLINK l _Toc297299874總結(jié) PAGEREF _Toc297299874 h 9HYPERLINK l _Toc297299875致 PAGEREF _Toc297299875 h 10HYPERLINK l _Toc297299876參考文獻 PAGEREF _Toc297299876

7、 h 11HYPERLINK l _Toc297299877附錄 PAGEREF _Toc297299877 h 12HYPERLINK l _Toc297299878附錄1 原件清單 PAGEREF _Toc297299878 h 12HYPERLINK l _Toc297299879附錄2硬件原理圖 PAGEREF _Toc297299879 h 13HYPERLINK l _Toc297299880附錄3程序清單 PAGEREF _Toc297299880 h 14-. z1 緒論1.1 前言LED點陣顯示屏是集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，

8、動態(tài)圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點而成為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時也可廣泛應(yīng)用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運輸?shù)仍S多行業(yè)。目前大多數(shù)的LED點陣顯示系統(tǒng)自帶字庫。其顯示和動態(tài)效果(主要是顯示容的滾動)的實現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動，該方法雖然比擬方便，但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計進展。而實際上經(jīng)常會遇到一些特殊要求的動態(tài)顯示，比方電梯運行中指示箭頭的上下移動、*些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標(biāo)顯示等。這時一般的顯示系統(tǒng)就很難到達要求。另外，由于受到存儲器本身的局限，其特殊字符往往難以顯示，同時顯示容也不能隨意更改。因此就提出了一種利用P

9、C機和單片機控制的LED顯示系統(tǒng)通信方法。該方法可以對顯示容進展實時控制，從而實現(xiàn)諸如動態(tài)顯示效果。同時用戶也可以在PC機上進展顯示效果的預(yù)覽，顯示容亦可以即時修改。同時它具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。并廣泛的用于公交汽車、商店、體育場館、車站、學(xué)校、銀行、高速公路等公共場所的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED 顯示屏開展較快，本文講述了基于P89C51單片機88 LED漢字點陣滾動顯示的根本原理、硬件組成與設(shè)計、程序編寫與調(diào)試、Proteus軟件仿真等根本環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)。1.2 選題背景LED電子顯示屏是隨著計算機及相關(guān)的微電子光電子技術(shù)的迅猛開展而形成

10、的一種新型信息顯示媒體。它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成可變面積的顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、性能價格比高、使用本錢低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。LED 點陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動態(tài)圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點而成 為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時也可廣泛應(yīng)用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運輸?shù)仍S多行業(yè)。1.3設(shè)計要求利用一塊點陣數(shù)碼板，按編程者要現(xiàn)任意符號的顯示。1.4 國外的研

11、究概況目前大多數(shù)的LED點陣顯示系統(tǒng)自帶字庫。其顯示和動態(tài)效果主要是顯示容的滾動的實現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動，該方法雖然比擬方便，但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計進展。而實際上經(jīng)常會遇到一些特殊要求的動態(tài)顯示，比方電梯運行中指示箭頭的上下移動、*些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標(biāo)顯示等。這時一般的顯示系統(tǒng)就很難到達要求。另外，由于受到存儲器本身的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時顯示容也不能隨意更改。本文提出一種利用PC機和單片機控制的LED顯示系統(tǒng)通訊方法。該方法可以對顯示容包括漢字和特殊圖符進展實時控制，從而實現(xiàn)諸如閃動、滾動、打字等多種動態(tài)顯示效果。該方法同時還可以調(diào)節(jié)動態(tài)顯示的速

12、度，同時用戶也可以在PC機上進展顯示效果的預(yù)覽，顯示容亦可以即時修改。在我國改革開放之后，特別是進入90年代國民經(jīng)濟高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強烈，LED顯示屏的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場形勢，因而在LED顯示屏的設(shè)計制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速的提高，生產(chǎn)也得到了迅速的開展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。1.5此次設(shè)計研究的主要容應(yīng)解決的問題此次設(shè)計研究的主要容是設(shè)計一個符號顯示牌：通過程序控制符號顯示牌，使符號顯示牌，在無按鍵按下時，顯示數(shù)字0-9，當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳存I時，顯示字母，當(dāng)?shù)诙伟聪掳存I時顯示漢字公。應(yīng)解決的問題：單片機P1口的輸出電流缺乏以驅(qū)動二極管，

13、需要加驅(qū)動，本次研究中以S8050作為驅(qū)動，同時在S8050NPN晶體管基極加4.7K的電阻。實驗前要弄清晶體管三個引腳代表的極性，以免符號顯示牌不亮導(dǎo)致而設(shè)計失敗。2 總體設(shè)計方案2.1 硬件電路組成本產(chǎn)品采用以P89C51單片機為核心芯片的電路來實現(xiàn)，主要由P89C51芯片、晶振電路、三極管驅(qū)動電路、按鍵控制電路、88 LED點陣5局部組成，電路框圖如圖1所示。其中，P89C51是一種帶4kB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用

14、ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS一51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，能夠進展1 000次寫擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保存時間為10年。他是一種高效微控制器，為很多嵌人式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計與制作過程中經(jīng)常用到P89C51芯片。時鐘電路由P89C51的18，19腳的時鐘端(*TAI 1及*TAL2)以及12 MHz晶振* 、電容C2、C3組成，采用片振蕩方式。復(fù)位電路采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R ，R2，電容C ，開關(guān)K 組成，分別接至P89C51的RST復(fù)位輸人端。LED點陣顯示屏采用8

15、*8共64個象素的點陣，可通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點陣的引腳分布。我們把行列總線接在單片機的I/O口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的字符了。我們在實際應(yīng)用中是將LED點陣的8條列線通過驅(qū)動電路接在P1口，8條行線通過限流電阻接在P0口。單片機89C51按照設(shè)定的程序在P1和P0接口輸出與部字符對應(yīng)的代碼電平送至LED點陣的行列線(高電平驅(qū)動)，從而選中相應(yīng)的象素LED發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個字符的顯示。再改變?nèi)”淼刂穼崿F(xiàn)字符的滾動顯示。硬件電路組成框圖如圖5所示。圖2-1 硬件電路組成框圖2.2 系統(tǒng)各單元電路設(shè)計2.2.1 P89C51單

16、片機最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源局部。圖2-2為P89C51單片機的最小系統(tǒng)。圖2-2 P89C51單片機最小系統(tǒng)2.2.2 按鍵控制電路單片機開場工作時，P2.0是高電平。當(dāng)按鍵按下時，檢測到一個低電平信號，改變P0口輸出信號，控制88 LED點陣顯示屏顯示不同字符。圖2-3 按鍵控制電路2.2.3 三極管驅(qū)動電路掃描驅(qū)動電路的功能主要是有P1口輸出高電平使三極管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，發(fā)射結(jié)輸出足夠大的電流使二極管導(dǎo)通。圖2-4 三極管驅(qū)動電路2.2.4 88 LED點陣介紹圖4為88點陣LED外觀及引腳圖，只要其對應(yīng)的*、Y軸順向偏壓，即可使LED發(fā)亮。例如如果想使左上角LED點

17、亮，則電子模塊中的0口為1，A口為0即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在橫軸或列軸。圖2-5 88點陣LED外觀及引腳(1)把單片機系統(tǒng)區(qū)域中的P0端口用8芯排芯連接到點陣模塊區(qū)域中的AH端口上；(2)把單片機系統(tǒng)區(qū)域中的P1端口用8芯排芯連接到點陣模塊區(qū)域中的07端口上；為了方便于單片機連接，我們在焊接的過程中特意將07接口排列出來作為列，將AH接口作為行，這樣我們就可以直接將P89C51單片機的P0口與07接口一次連接，將P89C51單片機的P1口與AH接口一次連接。要使LED發(fā)亮即使給予數(shù)字端高電平，字母端給予低電平，就能使二極管發(fā)亮。2.3 字符的點陣顯示原理及字庫代碼獲取方法 我們以UCDO

18、S中文宋體字庫為例，每一個字由8行8列的點陣組成顯示。我們可以把每一個點理解為一個象素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在64象素圍的任何圖形。如查用8位的P89C51單片機控制，如下圖圖2-6 88點陣等效電路為了弄清楚漢字的點陣組成規(guī)律，首先通過列掃描方法獲取漢字的代碼。首先將8行分成4位的上、下兩局部，把發(fā)光的象素位編為0不發(fā)光的象素位為1的十六進制代碼。這樣就把要顯示的公字編為如下代碼：0*7f,0*bf,0*c1,0*df,0*df,0*df,0*c1,0*df由這個原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個方法來分析出他的掃描代

19、碼從而顯示在屏幕上。上述方法雖然能夠讓我們弄清楚字符點陣代碼的獲取過程。字符點陣顯示一般有點掃描、行掃描和列掃描3種。為了符合視覺暫留要求，點掃描方法的掃描頻率必須大于16641024 Hz，周期小于1 ms即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于168128 Hz，周期小于78 ms即可。3 程序設(shè)計3.1程序流程圖圖3-1 主程序流程圖3.2程序設(shè)計根據(jù)上述所說的程序流程圖，設(shè)計程序如附錄3。4 調(diào)試及性能分析4.1系統(tǒng)調(diào)試4.1.1軟件調(diào)試首先根據(jù)各單元電路模塊，利用Proteus軟件將總的硬件原理圖繪制好，設(shè)計好各模塊要使用的I/O口，如：88點陣LED顯示屏?xí)r候插反，先檢測下，無硬

20、件錯誤后，再進展程序編程。利用C語言的編程方式，將系統(tǒng)要求的根本功能，以及創(chuàng)新功能根據(jù)程序流程圖編寫出來，用Keil軟件調(diào)試無誤后，生成He*文件。雙擊Proteus中的P89C51芯片，將Keil生成的He*加載到芯片，進展仿真，經(jīng)調(diào)試后所編寫的程序能夠完美實現(xiàn)系統(tǒng)所需的各種功能。4.1.2硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是檢測硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測試結(jié)果如下：(1) 檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導(dǎo)線是否完全連接，對未連接的進展修復(fù)。(2) 參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng)測試，各連接不存在問題。(3) 以上兩項檢查并

21、修復(fù)完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點亮。(4) 將燒錄好程序的最小單片機系統(tǒng)接入各模塊后，各模塊能過正常工作，如：數(shù)碼管正常發(fā)光。4.2設(shè)計分析將燒錄好程序的最小單片機系統(tǒng)與各模塊連接好后，88點陣LED顯示屏顯示初始值。按鍵一次之后，顯示屏顯示滾動字符，再按鍵一次，顯示屏顯示漢字公。經(jīng)軟件調(diào)試和硬件調(diào)試后，所設(shè)計的系統(tǒng)完美實現(xiàn)了所需的控制要求和創(chuàng)新要求。總結(jié)本文設(shè)計一個88點陣LED圖文顯示屏。經(jīng)過測試，LED各點亮度均勻，可顯示圖形和文字，且穩(wěn)定清晰無串?dāng)_。本系統(tǒng)具有硬件少、構(gòu)造簡單、容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠等特點。通過查閱資料，了解了LED發(fā)光原理和LED顯示技術(shù)的原理和現(xiàn)狀。在 LE

22、D點陣顯示屏的設(shè)計過程中，學(xué)到了很多東西，復(fù)習(xí)了Protel、Proteus、Keil等軟件的根底應(yīng)用。根本了解了整個嵌入式開發(fā)的流程。例如，在進展整個設(shè)計之前，應(yīng)該先根據(jù)需求分析，對單片機進展選型，然后對各個硬件模塊進展搭試。在畫PCB電路板的時候，要注意根本的布板原則。在焊接電路板的時候，應(yīng)該從最根本的最小系統(tǒng)開場，分模塊，逐個進展焊接測試。在對各個硬件模塊進展測試時，要保證軟件正確的情況下去測試硬件，要不然發(fā)生錯誤時，不知道到底是哪一方出錯了。總之，這次設(shè)計開發(fā)，本人受益非淺，在以后的開發(fā)過程中一定總結(jié)經(jīng)歷，吸取教訓(xùn)，為以后的學(xué)習(xí)工作打好根底。致參考文獻1 永雄.新編單片機原理與應(yīng)用第二

23、版M：電子科技大學(xué)，20072 志良.單片機原理及控制技術(shù)M：機械工業(yè)，2005 3 華.MCS-51單片機實用接口技術(shù)M：航空航天，19974諸昌鈐.LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù)M：電子科技大學(xué)，2000附 錄附錄1 原件清單器件名稱數(shù)量NPN805088*8點陣數(shù)碼管 3mm紅色1電阻470歐8電阻4.7K8電阻10K1按鈕1萬能板140PIN2.54mm單排針20排插16連線杜邦線假設(shè)干附錄2硬件原理圖附錄3程序清單*include *define uchar unsigned char*define uint unsigned intuchar i,j,k,scan,num,coun

24、t;sbit key=P20;uchar code table1=0*7f,0*bf,0*c1,0*df,0*df,0*df,0*c1,0*df; /uchar code table2=0*f7,0*db,0*ad,0*b7,0*be,0*dd,0*bb,0*f7; /公uchar code table8=0*ff,0*ff,0*c3,0*bd,0*bd,0*c3,0*ff,0*ff, /00*ff,0*bf,0*bb,0*81,0*80,0*bf,0*bf,0*ff, /10*ff,0*ff,0*bb,0*9d,0*ad,0*b3,0*ff,0*ff, /20*ff,0*ff,0*dd,0*be,0*b6,0*c9,0*ff,0*ff, /30*ff,0*ef,0*e7,0*eb