单片机LED点阵课程设计报告书Word文档格式.docx
《单片机LED点阵课程设计报告书Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机LED点阵课程设计报告书Word文档格式.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
说明：
本任务书一式二份，院（部、系）、教务处各一份。
目录
一、系统功能设计要求。
。
1
二、设计方案。
2
三、LED点阵的显示原理。
3
四、单片机结构。
4
五、源程序、程序设计及流程图。
5
一、设计要求
设计一个16*16LED点阵位置显示屏，要求可以在显示屏上可以点亮足够的led灯，组成文字和图形，并形成跑马灯、移入移出等显示特色。
要求文字显示清晰，图形显示清晰，并且稳定。
二、设计方案
从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。
16×
16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16×
16的点阵需要256/8=32个锁存器。
这个数字很庞大，因为我们仅仅是16×
16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。
因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样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16×
16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（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；
再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；
以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。
当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。
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。
显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。
从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。
显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。
当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。
采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。
但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。
这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。
对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。
解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。
即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。
为了达到重叠处理的目的，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。
对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；
对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。
这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。
LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。
以16×
16点阵为例，把所有同一行的发光管的阴极连在一起，把所有同一列的发光管的阳极连在一起（共阴的接法），先送出对应第1列发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1列使其燃亮一定的时间，然后熄灭；
再送出第2列的数据并锁存，然后选通第2列使其燃亮相同的时间，然后熄灭；
….第16列之后，又重新燃亮第1列，反复轮回。
当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。
该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。
显示数据可通过单片机的P0,,P2口接驱动电路传输到点阵行引脚。
点阵的移动
以下以16×
16点阵为例介绍点阵的移动。
要显示一个字符，该字符的点阵数据可以列向（纵向）16点组字，又可以行向（横向）16点组字。
无论哪一种组字方法，都既可以显示字符的水平方向的移动，又可以显示竖直方向的移动。
本设计主要采用汉字的左移，所以以下只作左移显示的解释
列扫描方式左移动：
列向组字显示字符水平方向的移动（左滚动）
延长数组法。
将原来字符点阵数组的16个数据重复一遍延长，点阵数组的数据个数为32个。
每扫描一帧取8个数据显示，下一帧取数要在数组中后移一个数取数。
循环一遍扫16帧。
可以假想有两块16×
16的点阵模块（共32帧）水平平行排列，用一个恰好能罩住16列点阵的中空方框去罩这个点阵，第1（第1帧）罩住最左边数起第一列开始的16列，就扫描显示这16列；
第2次（第2帧）使方框右移一列，罩住做左边数起第2列开始的16列，就扫描显示这16列；
·
；
这样每扫描完一帧使方框右移一列，最后第16次（第16帧）时，罩住左边数起的第16列开始的16列，就扫描显示这16列。
如此完成16帧画面的扫描显示，也就完成了整个一次移动循环扫描、之后反复循环，即可呈现显示字符沿水平向左移动的图像
因为是列向组字（列扫描方式，点阵数据为行码，上边为低位下面为高位），希望显示移动的一个字符，第1次扫描从行码的点阵数组中取第1~16个数据，送行码输出口，对应于这8个数据，同时用列码输出口输出列码，分别控制第1~16列。
扫描完前16个数据之后，第2次扫描从点阵数组中取第3~18个数据（第18个数据与第1个数据同），送行码输出口，对应于这16个数据，同时用列码输出口输出列码，仍分别控制扫第1~16列。
第3次扫描从点阵数组中取第5~20个数据（第20个数据码与第2个数据码相同）扫描·
如此实现字符向左移动。
以上完成一个图形移动的方法，也可以看成是移动16个不同的字形。
如图2.13所示，首先扫描第一个字型，同样是16行，16次扫描，16次显示；
完成一个字型的扫描以后，再扫描第二个字型；
完成第二个字型的扫描之后，再扫描第三个字型·
依此类推，即可产生该文字的左移的感觉。
三、单片机系统结构
51单片机的概述
单片机也被称作“单片机微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”，国际上采用“MCU”（Micro
Controller
Unit）称呼单片机。
如果将8位单片机的推出作为起点（1976年），那么单片机的发展的历史大致可以分为4个阶段。
第一阶段是单片机探索阶段，主要探索如何把计算机的主要部件集成在单芯上；
第二阶段是单片机完善阶段，完善了8位单片机的并行总线结构、外围功能单元由CPU集中管理模式、体现控制特性的位地址空间和位操作方式、指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令；
第三阶段是向微控制器发展的阶段，说的是在51系列的基本结构的基础上，加强了外围电路的功能，突出了单片机的控制功能，将一些用测控对象的模数转换器、数模转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入芯片中，体现单片机的微控制器特征；
第四阶段是单片机的全面发展阶段，很多大半导体和电气厂商都开始加入单片机的研制和生产，单片机世界出现了百花齐放，欣欣向荣的景象。
随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机，以及小型谦价的专用型单片机。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装等方面发展。
单片机的组成
单片机通过部总线把计算机的各主要部件连为一体，其部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。
其中，地址总线的作用是为进行数据交换时提供地址，CPU通过将地址输出到存储器或I/O接口；
数据总线用于在CPU与存储器或I/O接口之间或存储器与外设之间交换数据；
控制总路线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答线等。
四、源程序、程序设计及流程图
显示驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。
以下是16×
16点阵LED电子显示屏的源程序，分别采用C及汇编编写，C程序在KeiluVision2V2.30（C51.exeV7.0）环境下调试通过。
/*--------------------------------------
16点阵LED显示屏程序
MCUAT89C51XAL24MHz
BuildebyGavinHu,2003.8.15
--------------------------------------*/
#include<
reg51.h>
#defineBLKN2//列锁存器数
sbitG=0x97;
//P1.7为显示允许控制信号端口
sbitRCLK=0x96;
//P1.6为输出锁存器时钟信号端
sbitSCLR=0x95;
//P1.5为移位寄存器清○端
voiddelay（unsignedint）;
//延时函数
unsignedchardatadispram[32];
//显示缓存
主函数voidmain（void）
voidmain（void）
{
unsignedcharcodeBmp[][32]={//字模表
{
0xF9,0xBF,0xC7,0xAF,0xF7,0xB7,0xF7,0xB7,0xF7,0xBF,0x00,0x01,0xF7,0xBF,0xF7,0xB7,
0xF1,0xD7,0xC7,0xCF,0x37,0xDF,0xF7,0xAF,0xF6,0x6D,0xF7,0xF5,0xD7,0xF9,0xEF,0xFD
}/*我*/,
0xFF,0x07,0xC0,0x6F,0xED,0xEF,0xF6,0xDF,0xC0,0x01,0xDD,0xFD,0xBD,0xFF,0xC0,0x03,
0xFB,0xFF,0xF8,0x0F,0xF3,0xDF,0xF4,0xBF,0xEF,0x3F,0x9C,0xCF,0x73,0xF1,0xCF,0xFB
}/*爱*/,
0xF7,0xDF,0xF9,0xCF,0xFB,0xBF,0xC0,0x07,0xDE,0xF7,0xC0,0x07,0xDE,0xF7,0xDE,0xF7,
0xC0,0x07,0xDE,0xF7,0xFE,0xFF,0x00,0x01,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF
}/*单*/,
0xFF,0xBF,0xEF,0xBF,0xEF,0xBF,0xEF,0xBB,0xE0,0x01,0xEF,0xFF,0xEF,0xFF,0xEF,0xFF,
0xE0,0x0F,0xEF,0xEF,0xEF,0xEF,0xEF,0xEF,0xDF,0xEF,0xDF,0xEF,0xBF,0xEF,0x7F,0xEF
}/*片*/,
0xEF,0xFF,0xEF,0x07,0xEF,0x77,0x01,0x77,0xEF,0x77,0xEF,0x77,0xC7,0x77,0xCB,0x77,
0xAB,0x77,0xAF,0x77,0x6E,0xF7,0xEE,0xF5,0xED,0xF5,0xED,0xF5,0xEB,0xF9,0xEF,0xFF
}/*机*/,
0xF8,0x3F,0xE7,0xCF,0xDF,0xF7,0xBF,0xFB,0xB3,0x9B,0x73,0x9D,0x7F,0xFD,0x7F,0xFD,
0x6F,0xED,0x67,0xCD,0xB3,0x9B,0xB8,0x3B,0xDF,0xF7,0xE7,0xCF,0xF8,0x3F,0xFF,0xFF
}/**/
};
registerunsignedchari,j,k,l;
SCON=0x00;
//串口工作模式0：
移位寄存器方式
TMOD=0x01;
//定时器T0工作方式1：
16位方式
TR0=1;
//启动定时器T0
P1=0x3f;
//P1端口初值：
允许接收、锁存、显示
IE=0x82;
//允许定时器T0中断
while
（1）
delay（2000）;
//延时2秒
for（i=0;
i<
32;
i++）//显示效果：
卷帘出┓
dispram[i]=Bmp[5][i];
if（i%2）delay（100）;
}//━━━━━━━━┛
delay（3000）;
i<
6;
i++）//显示效果：
上滚屏┓
for（j=0;
j<
16;
j++）
for（k=0;
k<
15;
k++）
dispram[k*BLKN]=dispram[（k+1）*BLKN];
dispram[k*BLKN+1]=dispram[（k+1）*BLKN+1];
}
dispram[30]=Bmp[i][j*BLKN];
dispram[31]=Bmp[i][j*BLKN+1];
delay（100）;
左跑马┓
2;
for（k=1;
9;
for（l=0;
l<
l++）
dispram[l*BLKN]=dispram[l*BLKN]<
<
1|dispram[l*BLKN+1]>
>
7;
dispram[l*BLKN+1]=dispram[l*BLKN+1]<
1|Bmp[i][l*BLKN+j]>
（8-k）;
}//end（k=0;
}//endfor（i=0;
;
i++）//━━━━━━━┛
卷帘入┓
dispram[i]=0x00;
}//endwhile
（1）
}
/*延时函数*/
voiddelay（unsignedintdt）
{
registerunsignedcharbt;
for（;
dt;
dt--）
for（bt=0;
bt<
255;
bt++）;
/*显示屏扫描（定时器T0中断）函数*/
voidleddisplay（void）interrupt1using1
registerunsignedchari,j=BLKN;
TH0=0xF8;
//设定显示屏刷新率每秒62.5帧
TL0=0x30;
i=P1;
//读取当前显示的行号
i=++i&
0x0f;
//行号加1，屏蔽高4位
do{
j--;
SBUF=dispram[i*BLKN+j];
//送显示数据
while（!
TI）;
TI=0;
}while（j）;
//完成一行数据的发送
G=1;
//消隐（关闭显示）
P1&
=0xf0;
//行号端口清○
RCLK=1;
//显示数据打入输出锁存器
P1|=i;
//写入行号
RCLK=0;
//锁存显示数据
G=0;
//打开显示
以下为用汇编编写的字符显示控制程序：
************************************
**
*单个16*16点阵电子屏字符显示器*
*AT89C5212MHZ晶振*
*2004.2.11LRM*
显示字用查表法，不占存，字符用16*16共阳LED点阵，
效果：
向上滚动显示19个字，再重复循环。
R1：
查表偏址寄存器，B：
查表首址，R2：
扫描地址（从00-0FH）。
R3：
滚动显示时控制移动速度，单字显示可控制静止显示的时间。
************;
中断入口程序;
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0003H
RETI
ORG000BH
LJMPINTT0
ORG0013H
ORG001BH
ORG0023H
ORG002BH
初始化程序;
主程序;
START:
MOV20H,#00H;
清标志,00H为第16行开始扫描标志,01为1帧扫描结束标志
MOVA,#0FFH;
端口初始化
MOVP1,A
MOVP2,A
MOVP3,A
MOVP0,A
CLRP1.6;
串行寄存器输入打入输出控制位
MOVTMOD,#01H;
使用T0作16位定时器,行扫描用。
MOVTH0,#0FCH;
1ms初值（12MHZ）
MOVTL0,#18H
MOVSCON,#00H;
串口0方式传送显示字节
MOVIE,#82H;
T0中断允许,总中断允许
MOVSP,#70H
MAIN:
LCALLDIS1;
显示准备，黑屏，1.5秒
MOVDPTR,#TAB
LCALLMOVDISP;
向上滚动显示一页（8个字）
INCDPH
AJMPMAIN
********************;
多字滚动显示子程序;
每次8个字，入口时定义好DPTR值
MOVDISP:
MOVB,#00H;
向上移动显示，查表偏址暂存（从00开始）
DISLOOP:
MOVR3,#07H;
移动速度
DISMOV:
MOVR2,#00H;
第0行开始
MOVR1,B;
SETBTR0;
开扫描（每次一帧）
WAITMOV:
JBC01H,DISMOV1;
标志为1扫描一帧结束（16毫秒为1帧，每行1毫秒）
AJMPWAITMOV
DISMOV1:
DJNZR3,DISMOV;
1帧重复显示（控制移动速度）
INCB;
显示字的下一行（每行2字节）
MOVA,R1;
R1为0，8个字显示完
JZMOVOUT;
AJMPDISLOOP;
MOVOUT:
RET;
移动显示结束
*****************;
单字显示子程序;
显示表中某个字
DIS1:
MOVR3,#5AH;
静止显示时间控制（16MS*#=1.6秒）
DIS11:
一帧扫描初始值（行地址从00-0FH）
MOVDPTR,#TAB;
取表首址
MOVR1,#00H;
查表偏址（显示第一个字）
WAIT11:
JBC01H,DIS111;
为1，扫描一帧结束
AJMPWAIT11
DIS111:
DJNZR3,DIS11
RET
扫描程序;
1MS刷新一次，每行显示1秒
INTT0:
PUSHACC
1ms初值重装
JBC00H,GOEND;
16行扫描标志为1，结束
INCR1;
取行右边字节偏址
MOVA,R1
MOVCA,A+DPTR;
查表
MOVSBUF,A;
串口0方式发送
WAIT:
JBCTI,GO;
等待发送完毕
AJMPWAIT;
GO:
DECR1;
取行左边字节偏址
MOVCA,A+DPTR
MOVSBUF,A
WAIT1:
JBCTI,GO1
AJMPWAIT1
GO1:
SETBP1.7;
关行显示，准备刷新
NOP;
串口寄存器数据稳定
SETBP1.6;
产生上升沿，行数据打入输出端
CLRP1.6;
恢复低电平
MOVA,R2;
修改显示行地址
ORLA,#0F0H;
MOVR2,A;
MOVA,
升级会员 