基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作dkdo.docx

1 引言言 在大型型商场、车车站、码码头、地地铁站以以及各类类办事窗窗口等越越来越多多的场所所需要用用LEDD点阵显显示图形形和汉字字。LEED行业业已成为为一个快快速发展展的新兴兴产业，市市场空间间巨大，前前景广阔阔。随着着信息产产业的高高速发展展，LEED显示示作为信信息传播播的一种种重要手手段，已已广泛应应用于室室内外需需要进行行服务内内容和服服务宗旨旨宣传的的公众场场所，例例如户内内外公共共场所广广告宣传传、机场场车站旅旅客引导导信息、公公交车辆辆报站系系统、证证券与银银行信息息显示、餐餐馆报价价信息豆豆示、高高速公路路可变情情报板、体体育场馆馆比赛转转播、楼楼宇灯饰饰、交通通信号灯灯、景观观照明等等。显然然，LEED显示示已成为为城市亮亮化、现现代化和和信息化化社会的的一个重重要标志志。本文基于于单片机机(ATT89CC51)讲述了了16××16 LEDD汉字点点阵显示示的基本本原理、硬硬件组成成与设计计、程序序编译与与下载等等基本环环节和相相关技术术。2 硬件件电路组组成及工工作原理理本产品拟拟采用以以AT889C551单片片机为核核心芯片片的电路路来实现现，主要要由ATT89CC51芯芯片、时时钟电路路、复位位电路、列列扫描驱驱动电路路(744HC1154)、16××16 LEDD点阵5部分组组成，如如图1所示。其中，AAT899C511是一种种带4 kB闪闪烁可编编程可擦擦除只读读存储器器(Faalshh Prrogrrammmablle aand Eraasabble Reaad OOnlyyMemmoryy，FPEEROMM)的低低电压、高高性能CCMOSS型8位微处处理器，俗俗称单片片机。该该器件采采用ATTMELL高密度度非易失失存储器器制造技技术制造造，与工工业标准准的MCCS-551指令令集和输输出管脚脚相兼容容。由于于将多功功能8位CPUU和闪烁烁存储器器组合在在单个芯芯片中，能能够进行行1 0000次次写擦擦循环，数数据保留留时间为为10年。他他是一种种高效微微控制器器，为很很多嵌入入式控制制系统提提供了一一种灵活活性高且且价廉的的方案。因因此，在在智能化化电子设设计与制制作过程程中经常常用到AAT899C511芯片。时钟电路路由ATT89CC51的的18，19脚的的时钟端端(XTTALll及XTAAL2)以及122 MHHz晶振振X1、电电容C22，C3组成成，采用用片内振振荡方式式。复位电路路采用简简易的上上电复位位电路，主主要由电电阻R11，R2，电电容C11，开关关K1组成成，分别别接至AAT899C511的RSTT复位输输入端。LED点点阵显示示屏采用用16××16共共2566个象素素的点阵阵，通过过万用表表检测发发光二极极管的方方法测试试判断出出该点阵阵的引脚脚分布，如如图2所示。我们把行行列总线线接在单单片机的的IO口，然然后把上上面分析析到的扫扫描代码码送人总总线，就就可以得得到显示示的汉字字了。但但是若将将LEDD点阵的的行列端端口全部部直接接接入899S511单片机机，则需需要使用用32条IO口，这这样会造造成IOO资源的的耗尽，系系统也再再无扩充充的余地地。因此此，我们们在实际际应用中中只是将将LEDD点阵的的16条行行线直接接接在PP0口和和P2口，至至于列选选扫描信信号则是是由4-16线线译码器器74HHC1554来选选择控制制，这样样一来列列选控制制只使用用了单片片机的44个IO口，节节约了很很多IOO资源，为为单片机机系统扩扩充使用用功能提提供了条条件。考考虑到PP0口必必需设置置上拉电电阻，我我们采用用4.77 k排电阻阻作为上上拉电阻阻。汉字扫描描显示的的基本过过程是这这样的：通电后后由于电电阻R11，电容容C1的作作用，使使单片机机的RSST复位位脚电平平先高后后低，从从而达到到复位；之后，在在C2，C3，X1以及及单片机机内部时时钟电路路的作用用下，单单片机889C551按照照设定的的程序在在P0和P2接口口输出与与内部汉汉字对应应的代码码电平送送至LEED点阵阵的行选选线(高电平平驱动)，同时时在P11.1，P1.2，P1.3，P1.4接口口输出列列选扫描描信号(低电平平驱动)，从而而选中相相应的象象素LCCD发光光，并利利用人眼眼的视觉觉暂留特特性合成成整个汉汉字的显显示。3 汉字字的点阵阵显示原原理及字字库代码码获取方方法我们以UUCDOOS中文文宋体字字库为例例，每一一个字由由16行16列的的点阵组组成显示示。即国国标汉字字库中的的每一个个字均由由2566点阵来来表示。我我们可以以把每一一个点理理解为一一个象素素，而把把每一个个字的字字形理解解为一幅幅图像。事事实上这这个汉字字屏不仅仅可以显显示汉字字，也可可以显示示在2556象素素范围内内的任何何图形。如如查用88位的ATT89CC51单单片机控控制，由由于单片片机的总总线为88位，一一个字需需要拆分分为2个部分分，如图图3所示。为了弄清清楚汉字字的点阵阵组成规规律，首首先通过过列扫描描方法获获取汉字字的代码码。汉字字可拆分分为上部部和下部部，上部部由8××16点点阵组成成，下部部也由88×166点阵组组成。本本例通过过列扫描描方法首首先显示示左上角角的第一一列的上上半部分分，即第第0列的P000P077口，方方向为PP00到到P077，显示示汉字“大”时，P005点亮亮，由上上往下排排列，为为：P00.0灭灭，P00.1灭灭，P00.2灭灭P0.3灭，P00.4灭灭，P00.5亮亮，P00.6灭灭，P00.7灭灭。即二二进制00000001000，转转换为十十六进制制为04hh。上半半部第一一列完成成后，继继续扫描描下半部部的第一一列，为为了接线线的方便便，我们们仍设计计成由上上往下扫扫描，即即从P227向P200方向扫扫描，从从图3可以看看到，这这一列全全部为不不亮，即即为00000000000，十六六进制则则为000h。依依照这个个方法转转向第二二列、第第三列，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：由这个原原理可以以看出，无无论显示示何种字字体或图图像，都都可以用用这个方方法来分分析出他他的扫描描代码从从而显示示在屏幕幕上。上述方法法虽然能能够让我我们弄清清楚汉字字点阵代代码的获获取过程程，但是是依靠人人工方法法获取汉汉字代码码是一件件非常繁繁琐的事事情。为为此，我我们经常常采用字字库软件件查找字字符代码码，软件件打开后后输入汉汉字，点点“检取”，十六六进制数数据的汉汉字代码码即可自自动生成成，把我我们所需需要的竖竖排数据据复制到到程序中中即可，如如图4所示。可见，汉汉字点阵阵显示一一般有点点扫描、行行扫描和和列扫描描3种。为为了符合合视觉暂暂留要求求，点扫扫描方法法的扫描描频率必必须大于于16××64=1 0024 Hz，周周期小于于1 mms即可可。行扫扫描和列列扫描方方法的扫扫描频率率必须大大于166×8=1288 Hzz，周期期小于77.8 ms即即可，但但是一次次驱动一一列或一一行(88颗LEDD)时需需外加驱驱动电路路提高电电流，否否则LEED亮度度会不足足。4 元器器件选择择本设计所所需元器器件如表表1所示。5 PCCB设计计与元件件装配本作品采采用通用用的Prroteel 999SEE板级EDDA软件件完成PPCB图图的设计计，详细细设计过过程略。考考虑到本本设计用用到的元元件数量量不多，我我们基本本采用单单面布线线策略，只只使用了了少量的的顶层跨跨接导线线，以便便于业余余设计制制作。已已设计好好的PCCB图见见图5所示。本电路对对元件参参数没有有苛刻要要求，只只要元器器件选择择正确，无无损坏，电电路板制制作工艺艺良好，把把所有电电子元件件正确焊焊接装配配后即可可进入程程序下载载和调试试工作阶阶段。制制作与调调试时，在在AT889C220511的位置置应安装装20脚的的IC座，以以便使单单片机可可以从电电路板中中拿下去去烧写程程序。6 程序序设计、烧烧录与调调试软件程序序主要由由开始、初初始化、主主程序、字字库组成成。其中中主程序序和子程程序的流流程图如如图6和图7所示。下面的程程序能够够用来实实现“为中华华之崛起起而学习习”等汉字字的显示示。程序序清单如如下：在完成编编写程序序的编译译和仿真真之后，准准备一台台可以烧烧写ATT89CC51的的编程器器并与电电脑主机机硬件连连接后即即可对AAT899C511芯片进进行程序序烧录下下载，然然后，将将烧录好好程序的的AT889C551单片片机装入入到400脚的ICC座上，通通电即可可调试和和运行，由由于本例例电路对对元件参参数的要要求不是是很高，只只要元件件较好，参参数基本本符合要要求，焊焊接装配配后即可可正常工工作。7 结语语虽然本设设计只使使用了一一块166×166 LEED点阵阵，电路路简单，但但是已经经包涵了了LEDD显示屏屏的电路路基本原原理和基基本程序序，只要要扩展单单片机的的IO接口口，并增增加一些些LEDD点阵和和相关芯芯片，就就能设计计出更大大面积、更更多花样样的LEED显示示屏。因因此本文文对同类类设计具具有一定定的理论论和实践践参考价价值。