51单片机的16X16LED点阵式汉字电子显示屏的设计.docx

1、51单片机的16X16LED点阵式汉字电子显示屏的设计学 号： 0121018700318课 程 设 计题 目4个8x8点阵LED电子显示屏的设计学 院物流学院专 业物流工程班 级物流ZY1001姓 名宋金龙指导教师朱宏辉2013年6月25日摘 要 本设计是基于MCS-51的1616点阵LED电子显示屏的设计，1616的点阵共有256个发光二极管，我们采用动态扫描的显示方法，更节省锁存器也就节省了成本。扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就1616的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（即我们采用共阳极的接法）。采用扫

2、描方式进行显示时，每一行和每一列都有一个行驱动器和列驱动器，各行的同名列和各列的同名行共用一个驱动器。我们采用四个74LS273锁存器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。编写点阵显示程序，利用proteus画出电路原理图并装入程序仿真调试，仿真成功后完成电路焊接并装入程序完成实物设计。整个设计过程让我们学到许多实践知识!LED显示屏作为一种新型的显示器件，是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成，通常用来显示时间、图文等信息，由点阵LED组成的汉字显示屏在工工程所应用非常广泛。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场

3、、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。本文设计的是一个室内用1616的点阵LED图文显示屏，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本设计是基于MCS-51单片机的16x16显示屏，其中包含了硬件、软件、调试等方案的设计。此外、该设计只需简单的级联就能实现显示屏的扩展，但级联时要注意不要超过驱动负载范围。关键字：LED，点阵式，显示屏，AT89C51 第1章：绪论1.1掌握单片机应用系统的一般过程和方法综合运用单片机原理与接口技术课程和其它有关先修课程的理论及方法，分析和解

4、决单片机应用系统的设计、分析和实验开发等相关问题，进一步巩固和加深对所学知识的理解。通过课程设计实践，掌握单片机应用系统的一般过程和方法，培养分析和解决实际问题的能力。培养设计的基本技能通过课程设计，学会运用相关技术资料和电子技术常用设备和工具，掌握有关的设计流程、硬件及软件技术平台的基本操作使用方法，培养分析和设计的基本技能。1.2：设计要求 1、以MCS-51系列的单片机为核心器件，组成一个点阵式汉字显示屏。 2、显示屏由一块16x16 LED点阵显示器组成，可以依次显示10个汉字。 3、通过编程能够随时对汉字进行修改、调整。第二章：硬件电路的设计2.1设计思路根据设计要求，初步确定设计方

5、案如下：1 选择4片74LS273作为16*16点阵LED显示器的数据锁存器；2 1#、2#锁存器分别控制上八行和下八行，3#、4#锁存器分别控制左八列和右八列；3 P0口作为I/O口，输出行数据和控制信号；4 P2口作为I/O口，与“写”控制信号相配合，输出列控制信号；5 通过编程依次显示汉字“欢迎光临武汉理工大学”等十个汉字。2.2实验器材AT89C51芯片，锁存器74LS273，4片8x8的LED显示器组合而成的16x16LED显示屏，电阻、电容、晶振片、电源、门电路等。2.2.1 锁存器74LS273介绍 74LS273是一种带清除功能的8D触发器， D0D7为数据输入端，Q0Q7为数

6、据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。引脚介绍：1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位;当1脚为高电平时, 11脚CP（CLK）触发端 ，锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。2.3硬件电路设计框图根据设计要求与设计思路，硬件电路框图

7、如图2.2.1所示。硬件电路结构有六个部分组成：时钟电路、复位电路、点阵显示器阳极驱动电路、阴极驱动电路和16*16点阵显示器电路。图2.2.1图2.2.2为各部分硬件电路的原理图 （a）振荡电路 （b）复位电路2.4 16*16点阵LED显示器汉字显示的工作原理我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素。我们以显示汉字“大”为例，来说明其扫描原理：在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16

8、列的点阵组成显示。如果用8位的AT89C51单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分。一般我们把它拆分为上部和下部，上部由8*16点阵组成，下部也由8*16点阵组成。在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00-p07口。方向为p00到p07 ,显示汉字“大”时，p05点亮,由上往下排列，为p0.0灭，p0.1灭, p0.2灭p0.3灭, p0.4灭, p0.5亮,p0.6灭,p0.7 灭。即二进制00000100，转换为16进制为04h。依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，即可以得出汉字“大”的扫描代码。由这个原理可以看出，无论显

9、示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。 16*16点阵LED显示器有两种接线形式，即共阴极接法和共阳极接法。共阳极接法的原理图如图2.2.3（a）所示，途中只画出了4*4点阵的二极管。每一行发光二极管的阳极接在一起，有一个引出端r，每一列发光二极管的阴极接在一起，有一个引出端c。当给发光二极管阳极引出端r1高电平时，阴极引出端c1加低电平时，左上角的二极管点亮。因此，对行和列的电平进行扫描控制时，可以实现显示不同汉字的目的。图2.2.3 16*16点阵LED显示器原理图及引脚排列（a）16*16点阵LED原理图 （b）4个8*8点阵LED引脚排列2.5 如何将

10、4片8x8的LED拼接成一片16x16的LED显示屏（显示屏的扩展） 1、首先选定4片MATRIX-8X8RED（颜色自选）并将它们左转90度以实现对应的行线和列线连接； 2、将显示器分成上下两部分，左右两部分，将对应的行线和列线连接起来，如图； 3、拖动左右两边的显示器拼接在一起，然后拖动上下的显示器拼接在一起，结果如图； 4、对于4片8x8的显示屏也可以通过总线的方法连接；2.6 点阵LED显示器与单片机的接口 16*16点阵LED显示器引脚排列如图2.2.3（b）所示。当采用单片机进行控制时，连接16*16点阵LED显示器需要接入四片74LS273锁存器，。在编程控制时，将16*16点阵

11、LED显示器分成上下两部分，上半部分8行16列和下半部分8行16列。1#、2#锁存器分别控制上八行和下八行，3#、4#锁存器分别控制左八列和右八列。每一列由两个字节组成，数据分成两次送入扫描一列，显示一个字需要扫描16次。 “欢迎光临”显示如图2.2.4，可以按照从左到右，先下后上的顺序以此写出“欢迎光临武汉理工大学”等字的编码。“欢迎”显示字样图2.2.4 “光临”显示字样图2.2.5 整体电路图第3章：系统软件设计“欢迎光临武汉理工大学”10个字的编码表如下：TAB1: DB 00H,00H,10H,00H,34H,08H,44H,04H ；“欢”字编码数据 DB 04H,03H,7CH,

12、04H,06H,28H,38H,10H DB 0FH,0CH,89H,03H,0F8H,03H,08H,0CH DB 28H,18H,1CH,30H,08H,20H,00H,00HTAB2: DB 00H,00H,40H,10H,40H,30H,06EH,1FH ；“迎”字编码数据 DB 06CH,18H,00H,10H,00H,24H,0FEH,23H DB 02H,21H,82H,20H,0FFH,3FH,02H,21H DB 02H,23H,0FFH,21H,02H,20H,00H,00HTAB3: DB 00H,00H,40H,00H,44H,20H,48H,20H ；“光”字编码数据

13、 DB 50H,10H,0E0H,0FH,40H,00H,0FFH,1FH DB 60H,20H,50H,20H,48H,20H,46H,20H DB 60H,20H,40H,10H,00H,00H,00H,00HTAB4: DB 0F0H,03H,00H,40H,00H,20H,0FFH,1FH ；“临”字编码数据 DB 00H,00H,00H,00H,40H,3FH,31H,21H DB 1FH,21H,14H,21H,24H,3FH,64H,21H DB 44H,21H,46H,21H,04H,3FH,00H,00H TAB5: DB 10H,00H,10H,08H,10H,18H,90

14、H,1FH ; “武”字点阵数据 DB 14H,08H,0F4H,07H,94H,04H,94H,04H DB 14H,04H,10H,00H,0FEH,00H,10H,03H DB 12H,0CH,14H,10H,10H,20H,00H,30HTAB6: DB 00H,00H,00H,70H,22H,78H,44H,0C4H ; “汉”字点阵数据 DB 0CCH,06H,00H,40H,04H,20H,34H,10H DB 0C4H,08H,04H,05H,04H,02H,04H,05H DB 0C4H,08H,3EH,10H,04H,20H,00H,30HTAB7: DB 08H,21H,

15、08H,61H,0F8H,1FH,08H,09H ; “理”字点阵数据 DB 08H,05H,00H,00H,00H,80H,0FCH,0A1H DB 24H,0A1H,24H,0A1H,0FCH,0FFH,24H,0A1H DB 24H,0B1H,0FEH,0A1H,04H,80H,00H,80HTAB8: DB 00H,00H,00H,10H,08H,10H,08H,10H ; “工”字点阵数据 DB 08H,10H,08H,10H,08H,10H,0F8H,1FH DB 08H,10H,08H,10H,08H,10H,08H,10H DB 08H,10H,00H,10H,00H,00H,

16、00H,00H TAB9: DB 00H,00H,40H,40H,40H,40H,40H,20H ; “大”字点阵数据 DB 40H,10H,40H,0CH,40H,03H,0FCH,00H DB 40H,03H,40H,0CH,40H,10H,40H,20H DB 40H,60H,40H,40H,40H,40H,00H,00H TAB10: DB 00H,00H,40H,00H,30H,00H,14H,04H ; “学”字点阵数据 DB 18H,04H,50H,04H,50H,24H,54H,44H DB 58H,3FH,50H,05H,0D4H,04H,16H,04H DB 10H,04H

17、,50H,04H,30H,00H,00H,00H 第四章：系统程序设计一主程序ORG 0000HMAIN: MOV R6,#10H ;设置“欢”字显示的延时时间常数HUANZ: LCALL HSUB ；调“欢”字的子程序 DJNZ R6,HUANZ ；判断显示延时时间到否 MOV R7,#10H ；设置“迎”字显示的延时时间常数YINGZ: LCALL YSUB ；调“迎”字的子程序 DJNZ R7,YINGZ ；判断显示延时时间到否 MOV R6,#10H ；设置“光”字显示的延时时间常数GUANG: LCALL GSUB ；调“光”字的子程序 DJNZ R6,GUANG ；判断显示延时时间

18、到否 MOV R7,#10H ；设置“临”字显示的延时时间常数 LIN: LCALL LSUB ；调“临”字的子程序 DJNZ R7,LIN ；判断显示延时时间到否 MOV R6,#10H ;设置“武”字显示的延时时间常数WU: LCALL WSUB ;调“武”字的子程序 DJNZ R6,WU ; 判断显示延时时间到否 MOV R7,#10H ;设置“汉”字显示的延时时间常数HAN: LCALL ASUB ;调“汉”字的子程序 DJNZ R7,HAN ; 判断显示延时时间到否 MOV R6,#10H ;设置“理”字显示的延时时间常数LI: LCALL LLSUB ;调“理”字的子程序 DJNZ

19、 R6,LI ;判断显示延时时间到否 MOV R7,#10H ;设置“工”字显示的延时时间常数GONG: LCALL GGSUB ;调“工”字的子程序 DJNZ R7,GONG ; 判断显示延时时间到否 MOV R6,#10H ;设置“大”字显示的延时时间常数DAZ: LCALL DSUB ;调“大”字的子程序 DJNZ R6,DAZ ;判断显示延时时间到否 MOV R7,#10H ;设置“学”字显示的延时时间常数XUE: LCALL XSUB ; 调“学”字的子程序 DJNZ R7,XUE ; 判断显示延时时间到否 AJMP MAIN ；程序循环执行二“欢”字显示子程序HSUB: MOV R

20、5,#00H ；“欢”字显示子程序开始，显示数据计数器置初值 MOV R1,#0FEH ；前八列数据显示，选中第一列HSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH ；DFFFH为3#锁存器的地址 MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0EFFFH ；EFFFH为4#锁存器的地址 MOV A,#0FFHMOVX DPTR,A ；将第一列的点阵数据的上半部分送入LED MOV DPTR,#TAB1 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH ；7FFFH为1#锁存器的地址 MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5MOV DPT

21、R,#TAB1 ；将第一列的点阵数据的下半部分送入LED MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH ；BFFFH为2#锁存器的地址 MOVX DPTR,A LCALL DY1MS ；调延时一秒子程序 MOV A,R1 ；准备选中下一列 RL A MOV R1,A INC R5CJNE R5,#10H,HSUB0 ；判断前8列显示完否，如果没有完继续显示 MOV R1,#0FEH ；后八列数据显示HSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV D

22、PTR,#TAB1 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5 MOV DPTR,#TAB1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R5 CJNE R5,#20H,HSUB1 RET三“迎”字显示子程序YSUB: MOV R5,#00H ；“迎”字显示子程序 MOV R1,#0FEHYSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV D

23、PTR,#0EFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5 MOV DPTR,#TAB2 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R5 CJNE R5,#10H,YSUB0 MOV R1,#0FEHYSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DP

24、TR,#0DFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5 MOV DPTR ,#TAB2 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R5 CJNE R5,#20H,YSUB1 RET四“光”字显示子程序GSUB: MOV R5,#00H ；“光”字显示子程序开始，显示数据计数器置初值 MOV R1,#

25、0FEH ；前八列数据显示，选中第一列GSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH ；DFFFH为3#锁存器的地址 MOV A,R1 MOVX DPTR,A ；EFFFH为4#锁存器的地址 MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,#0FFHMOVX DPTR,A ；将第一列的点阵数据的上半部分送入LED MOV DPTR,#TAB3 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH ；7FFFH为1#锁存器的地址 MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5MOV DPTR,#TAB3 ；将第一列的点阵数据的下半部分送入LED MOVC A,A+D

26、PTR ；BFFFH为2#锁存器的地址 MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS ；调延时1ms子程序 MOV A,R1 ；准备选中下一列 RL A MOV R1,A INC R5CJNE R5,#10H,GSUB0 ；判断前八列显示完否，如果没完继续显示 MOV R1,#0FEH ；后八列数据显示GSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB3 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DP

27、TR,#7FFFH MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5 MOV DPTR ,#TAB3 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R5 CJNE R5,#20H,GSUB1 RET五“临”字显示子程序LSUB: MOV R5,#00H MOV R1,#0FEHLSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB

28、4 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5 MOV DPTR,#TAB4 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R5 CJNE R5,#10H,LSUB0 MOV R1,#0FEHLSUB1: MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB4

29、 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A INC R5 MOV A,R5 MOV DPTR,#TAB4 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX DPTR,A LCALL DY1MS MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R5 CJNE R5,#20H,LSUB1 RET六、“武”字显示子程序WSUB: MOV R5,#00H ;“武”字显示子程序 MOV R1,#0FEHWSUB0: MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,R1 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0EFFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB5 MOV A,R5 MOVC A,