PAGE一、設(shè)計(jì)依據(jù)16x16點(diǎn)陣需要32個(gè)驅(qū)動(dòng)，分別為16個(gè)列驅(qū)動(dòng)及16個(gè)行驅(qū)動(dòng)。每個(gè)行與每個(gè)列可以選中一個(gè)發(fā)光管，共有256個(gè)發(fā)光管，采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。每次顯示一行后再顯示下一行。本設(shè)計(jì)是利用實(shí)驗(yàn)儀上的16×16LED點(diǎn)陣顯示器，編寫(xiě)顯示英文、漢字字符程序并進(jìn)行顯示，最好能移動(dòng)顯示。要求在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的硬件電路及對(duì)應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)上述的控制過(guò)程，同時(shí)寫(xiě)出合格的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。二、要求及主要內(nèi)容1．硬件電路設(shè)計(jì)（1）完成89C51應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)(晶振電路，上電復(fù)位電路等)（2）利用單片機(jī)I/O口或以擴(kuò)展鎖存器的方式控制點(diǎn)陣顯示。

掌握單片機(jī)與16×16點(diǎn)陣塊之間接口電路的設(shè)計(jì)方法。2．程序設(shè)計(jì)掌握單片機(jī)與16×16點(diǎn)陣塊之間接口電路的設(shè)計(jì)方法及編程要求完成主程序的設(shè)計(jì)及對(duì)應(yīng)的子程序設(shè)計(jì)。3．選芯片,元件按設(shè)計(jì)連線4．完成子程序調(diào)試5．完成總調(diào)試三、途徑和方法綜合運(yùn)用單片機(jī)和電子電路相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)。進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)先畫(huà)流程圖再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。子程序調(diào)試按以下步驟進(jìn)行：（1）實(shí)驗(yàn)板與PC機(jī)聯(lián)機(jī)。（2）利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)16×16點(diǎn)陣實(shí)驗(yàn)單元，以兩種方式控制點(diǎn)陣顯示。要求編制程序?qū)崿F(xiàn)漢字點(diǎn)陣循環(huán)顯示。四、時(shí)間安排1．課題講解：2小時(shí)。2．閱讀資料：10小時(shí)。3．撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：12小時(shí)。4．修訂設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：6小時(shí)。摘要LED點(diǎn)陣顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。并廣泛的應(yīng)用于公交汽車，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場(chǎng)合的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過(guò)程，自20世紀(jì)八十年代開(kāi)始，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。LED點(diǎn)陣顯示屏可以顯示數(shù)字或符號(hào)，通常用來(lái)顯示時(shí)間、速度、系統(tǒng)狀態(tài)等。文章給出了一種基于MCS-51單片機(jī)的16×16點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計(jì)方案。包括系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案,軟件流程圖和部分匯編語(yǔ)言程序等方面。在負(fù)載范圍內(nèi),只需通過(guò)簡(jiǎn)單的級(jí)聯(lián)就可以對(duì)顯示屏進(jìn)行擴(kuò)展,是一種成本低廉的圖文顯示方案。本設(shè)計(jì)主要以AT89C51單片機(jī)為核心，采用串行傳輸、動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，制作一款擁有PC機(jī)通信功能的，模塊化LED多功能顯示屏。關(guān)鍵詞：MCS-51、LED、16×16點(diǎn)陣課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第11頁(yè)共12頁(yè)1緒論LED顯示屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫(huà)，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏由于成本和可靠性的因素常采用一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。LED點(diǎn)陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫(xiě)固化到EPROM芯片內(nèi)，能進(jìn)行固定內(nèi)容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機(jī)內(nèi)設(shè)置了字庫(kù)、程序庫(kù)，具有程序編制能力，能進(jìn)行內(nèi)容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。目前，國(guó)內(nèi)的LED點(diǎn)陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內(nèi)容相對(duì)較少，顯示花樣較單一。一般在產(chǎn)品出廠時(shí)，顯示內(nèi)容就已寫(xiě)入顯示屏控制系統(tǒng)中的EPROM芯片內(nèi)，當(dāng)需要更換顯示內(nèi)容時(shí)就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限制。國(guó)內(nèi)的另一種LED顯示屏——可編程序型LED顯示屏，雖然增加了顯示屏系統(tǒng)的編程能力，顯示內(nèi)容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內(nèi)容不便的缺點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，如今的廣告牌都存在著顯示內(nèi)容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點(diǎn)。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用PC機(jī)通信技術(shù)控制LED顯示屏，則具有顯示內(nèi)容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)(AT89C51)講述了16×16LED漢字點(diǎn)陣顯示的基本原理、硬件組成與設(shè)計(jì)、程序編譯與下載等基本環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)。2AT89C51單片機(jī)概述2.1AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)AT89C51是一種帶4KB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory，F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，能夠進(jìn)行1000次寫(xiě)／擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年。他是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中經(jīng)常用到AT89C51芯片。圖2-1AT89C51引腳圖2.2管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。2.3振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3設(shè)計(jì)過(guò)程3.1總體設(shè)計(jì)圖3-1顯示屏電路框圖如圖3-1所示，本產(chǎn)品擬采用以AT89C51單片機(jī)為核心芯片的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、電源、行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、16×16LED點(diǎn)陣5部分組成。從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。16ｘ16的點(diǎn)陣共有256個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多的端口，如果我采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來(lái)計(jì)算，16ｘ16的點(diǎn)陣需要256/8=32個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很龐大，因?yàn)槲覀儍H僅是16ｘ16的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另外一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行（比如16行）的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。具體就16ｘ16的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所有同1行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽(yáng)極的接法），先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每一行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?.2系統(tǒng)硬件選擇由圖3-2可知此次設(shè)計(jì)的硬件選擇如下：AT89C51芯片、LED、74LS138、LED的驅(qū)動(dòng)三極管、電阻等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路組成。3.3硬件電路實(shí)現(xiàn)經(jīng)分析本設(shè)計(jì)的電路原理圖如下圖3-1所示：圖3-216×16點(diǎn)陣顯示原理圖3.4軟件的程序?qū)崿F(xiàn)編譯、裝載、連續(xù)運(yùn)行程序，點(diǎn)陣顯示模塊應(yīng)循環(huán)顯示“黃河科技學(xué)院歡迎你！”字樣。;16×16點(diǎn)陣顯示程序清單如下：ORG0000HLJMPXB13;==========點(diǎn)陣掃描子程序====================X01A:CLRA;清列值MOV0EH,A;指向零列X023:MOVA,0EH;取列值CLRCSUBBA,#10H;減16(十進(jìn)制數(shù))JCX0D2;末滿16列繼續(xù)掃描下一列RET;本次掃描完畢返回主程序X0D2:MOV0F0H,#02HMOVA,0EHMULAB;當(dāng)前列值與“2”MOV82H,A;調(diào)正結(jié)果送數(shù)據(jù)指針DPTRMOV83H,0F0HLCALLXB1F;取與當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的掃描代碼MOV20H,A;=====================LCALLXB4E;掃描代碼送高八位鎖存器;=====================MOVA,0EH;取列值MOV0F0H,#02H;當(dāng)前列值與“2”MULABADDA,#01H;調(diào)正結(jié)果加1送數(shù)據(jù)指針DPTRMOVR7,ACLRAADDCA,0F0HMOV82H,R7MOV83H,ALCALLXB1F;取與當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的掃描代碼;====================PUSHDPH;掃描代碼送低八位鎖存器PUSHDPLMOVDPTR,#0FFE0HMOVX@DPTR,A;====================MOVA,#01H;代碼掃描從第一行開(kāi)始MOVR6,#00HMOVR0,0EH;取與當(dāng)前代碼掃描對(duì)應(yīng)的列值INCR0;列指針加1SJMPX083X07E:CLRC;當(dāng)前代碼掃描對(duì)應(yīng)行的查找RLCA;行高八位左移一位XCHA,R6RLCA;行低八位帶進(jìn)位左移一位XCHA,R6X083:DJNZR0,X07E;不為當(dāng)前代碼掃描對(duì)應(yīng)行返上繼續(xù)調(diào)正;====================MOVDPTR,#0FFE2H;當(dāng)前行碼送高八位鎖存器MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0FFE1H;當(dāng)前行碼送低八位鎖存器MOVA,R6MOVX@DPTR,AMOVR6,#80H;當(dāng)前行鎖定顯示250u秒DJNZR6,$;====================CLRA;關(guān)閉顯示MOVDPTR,#0FFE1HMOVX@DPTR,A;行高八位鎖存器清零INCDPTRMOVX@DPTR,A;行低八位鎖存器清零POPDPLPOPDPH;====================INC0EH;列指針加1AJMPX023;繼續(xù)下1行;====================X097:CLRAMOVDPTR,#0FFE1HMOVX@DPTR,AINCDPTRMOVX@DPTR,A;====================X0A0:CLRA;清掃描個(gè)數(shù)寄存器MOVR5,A;從第一個(gè)開(kāi)始掃描X0A2:MOVA,R5;取當(dāng)前掃描個(gè)數(shù)CLRC;=========確定要顯示的漢字個(gè)數(shù)===========;用戶可自定義漢字個(gè)數(shù)SUBBA,#19H;共掃描83個(gè)漢字JNCX0A0;掃描個(gè)數(shù)滿83個(gè)返回從第一個(gè)開(kāi)始MOVA,R5;=========確定顯示為循環(huán)方式============;用戶可自定義為移位循環(huán)方式MOVDPTR,#STLS;指向漢字表首址MOV0F0H,#20H;設(shè)定以完整的一個(gè)漢字為最小循環(huán)單位MULABADDA,dplMOV0ah,AMOVA,dphADDCA,0F0HMOV09H,ACLRAMOVR4,AX0BD:MOVA,R4CLRCSUBBA,#64H;每個(gè)漢字掃描64次JNCX0CF;當(dāng)前漢字掃描次數(shù)滿64次轉(zhuǎn)MOVR2,09HMOVR1,0AHACALLX01AINCR4;掃描次數(shù)加1SJMPX0BDX0CF:INCR5;掃描個(gè)數(shù)加1指向下一個(gè)漢字SJMPX0A200H,00H,01H,80H,03H,0C0H,03H,0C0H,03H,0C0H,01H,80H,01H,80H,01H,80H,01H,80H,01H,80H,00H,00H,00H,00H,01H,80H,01H,80H,00H,00H,00H,00H;======================================================================XB13:MOVR0,#7FHCLRAXB16:MOV@R0,ADJNZR0,XB16MOV81H,#20HJMPX097;============查找與當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的漢字代碼子程序====================XB1F:MOVA,82H;本次掃描首址與當(dāng)前列值相加ADDA,R1;低八位相加MOV82H,A;送DPLMOVA,83H;高八位相加ADDCA,R2;再加低八位進(jìn)位位CYMOV83H,A;送DPHCLRAMOVCA,@A+DPTR;取漢字代碼RET;返回;=====================XB4E:PUSHDPHPUSHDPLMOVDPTR,#0FFE3H