本科毕业设计--基于单片机的led汉字显示屏设计.doc

目 录摘要2ABSRACT31 绪 论41.1 LED 显示屏的研究背景及意义41.2 LED 显示屏的技术现状及发展趋势51.3 论文主要研究内容51.3.1 问题的提出：51.3.2 论文的主要研究内容：52 设计要求62.1原理图设计62.2程序调计62.3 程序调试将设计完的程序输入，汇编，排除语法错误，生成*OBJ文件63 功能要求64 方案论证75 系统硬件电路的设计86 系统程序设计116.1 初始化程序116.2 主程序116.3 显示子程序：136.4 中断服务子程序：147 调试与性能分析147.1 调试与测试147.2性能分析148 控制源程序清单15致 谢18参考文献19论文题目：基于单片机的LED汉字显示屏设计专 业：应用电子技术二班姓 名：李志辉学 号：093001484 摘 要LED 显示屏是一种新型信息显示媒体，集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作性能稳定特点，广泛应用于广告、证券、信息传播、新闻发布等方面。 本文设计了基于单片机的LED汉字显示屏。给出了系统框图，硬件模块设计图、软件流程图和程序。硬件模块设计方面，主控制系统采用单片机控制方式，实现点阵 LED显示屏的驱动及信息的保存与显示。LED显示点阵主要由LED、字模及其电路构成。通过单片机的控制驱动电路，采用扫描方式进行显示。用C语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。通过试验实现了汉字的滚动显示功能，达到了预期效果。关键词：LED, 点阵, 字模ABSTRACTLED display is new information shows that the media set microelectronic technology, photonics technology, computer technology, information processing technology in the large-scale integrated display system. With its colorful, wide dynamic range, high-brightness, long life and performance characteristics of stability, widely used in advertising, securities, information dissemination, press releases, and so on.   This paper was designed based on SCM LED display Chinese characters. By Given system diagram, hardware module design, software, flow charts and procedures, hardware module design, the main control system using SCM control, and dot-matrix LED display driver and the preservation and display of information. LED display lattice mainly by the LED, word-model and its circuit. SCM control through the drive circuit, a scan showed that way. C language software designed to increase the readability of the procedure and portability. In order to facilitate the expansion and changes, the software design is modular structure, so that the logic of relations much concisely. Through the pilot realized the rolling display Chinese characters, achieved the expected results.KEY WORDS: Led，field-array, word-mode1 绪 论LED 显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作性能稳定而日渐成为显示媒体中的佼佼者，广泛应用于广告、证券、信息传播、新闻发布等方面，是目前国际上极为先进的显示媒体。1.1 LED 显示屏的研究背景及意义在现代信息化社会的高速发展过程中，最具意义的莫过于大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用开始向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。与传统的显示设备相比，正是这种未来的巨大需求让大屏幕显示技术成为众人目光的焦点：(1) LED 显示屏色彩丰富，显示方式变化多样（图形、文字、三维、二维动画、电视画面等）、亮度高、寿命长，是信息传播设施划时代的产品。(2) LED 显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势，是目前国际上使用广泛的显示系统。(3) LED 显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，有巨大的社会效益和丰厚的经济效益。在其历史的演变过程中，出现了多种信息传播媒体：但就其性能看：如阴级管(crt)或石英管(dv)大型电视，成本非常昂贵，在不需要超大画面且在室内使用时效果尚可；彩色液晶显示同样成本昂贵、电路复杂，面积有限，受视频角的影响非常大，可视角度很小；影象投影设备亮度小、清晰度差（画面受光不均匀）；电视墙表面有分割线，视觉上有异物感，室外应用时亮度效果差。而 LED 显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，可以用于显示文字、图案、图象、动画、视频、录象信号等各种信息的特点得到了突飞猛进的发展。1.2 LED 显示屏的技术现状及发展趋势LED 显示屏的技术范围包括半导体光电器件技术、电子电路技术、集成电路技术、信息图像处理技术、信息传输技术、计算机网络技术 以及电子产品制造和电子产品安装工程相关技术随着计算机网络技术的发展，LED 显示屏在网络环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网络控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用。1.3 论文主要研究内容1.3.1 问题的提出：用于图文显示的 LED 显示屏，如果只显示一些图形、文字，而对图象、动画以及信息的实时显示要求不高，而且信息的内容和屏与屏切换相对比较稳定，不需要固定计算机实时服务，只需要在控制显示屏的单片机中加入存储块，实现信息的保存功能。1.3.2 论文的主要研究内容：通过软件编辑实现图文编辑与传输。采用习惯的 Windows 窗体，开启文本编辑区，完成图形和文字的编辑工作。对所编辑的图形、文字做简单的图象处理，加入屏幕信息瞬间变换与滚动方式穿插显示的功能。通过对点阵模块和控制电路的分析，确定 LED 显示屏的部件构成；通过对单片机及智能控制模块的分析，确定 LED 显示屏的组成结构和驱动方式，实现 LED 显示屏的驱动。2设计要求2.1原理图设计2.1.1 原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确，端了要不得有标号。2.1.2 图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明。2.1.3 原理图要完整，CPU，外围器件，扩器接口，输入/输出装置要一应俱全。2.2程序调计2.2.1 根据要求，将总体项能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。2.2.2 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设直出完整的程序流程图。2.3 程序调试将设计完的程序输入，汇编，排除错误，生成*OBJ文件。2.3.1 按所设计的原理图，在实验平台上连线，检查无误。2.3.2 将汇编后生成的*OBJ文件传送到实验装置的，执行该程序，检查该程序、是否达到设计要求，若未达到，修改程序，直到达到要求为止。3功能要求3.1使整个显示屏可以显示16×16的汉字3.2汉字移动显示3.3可以自增系统功能3.4允许用MCS-51系列3.5系统程序汇编或C语言编程4 方案论证按照系统设计功能的要求， 采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HCl54)、16×16LED点阵5部分组成。时钟电路由AT89C5l的18，19脚的时钟端(XTAL l及XTAL2)以及12 MHz晶振X、电容C2、C3组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R1，R2，电容C，开关K组成，分别接至AT89C51的RST复位输入端。LED点阵显示屏采用16×16共256个象素的点阵，可通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。电路系统构成框图如图（2）所示：显示模块（89c51）主控模块扫描驱动电路复位电路时钟电路 图（2）5 系统硬件电路的设计LED点阵图，由4块8*8LED组成一块16*16LED, 图（3）8×8LED点阵LED等效电路只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。图（4）为其电路原理图。点阵LED扫描法介绍，点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（1） 点扫描； （2） 行扫描；（3） 列扫描。电路原理图如图（4）所示： 图（4）8×8×点阵LED电路原理图(5) 广告屏硬件电路图组成6 系统程序设计61 初始化程序C1： MOV R2，#0; 取码指针C16： MOV P0，#00H MOV P2，#00H ;关显示 CLR P3.062 主程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN： MOV DPTR，#TAB ；字码表初址赋值 MOV R1，#00H；列控制码 MOV R4，#96; 移动”我的香格里拉”六个字符,共96列 CM： MOV R5，#5; 每屏反复显示5次 MOV R3，#16; 列数C1： MOV R2，#0; 取码指针C16： MOV P0，#00H MOV P2，#00H ;关显示 CLR P3.0 MOV A，R2 MOVC A，A+DPTR; 取当前列显示字码的第一个字节 MOV P0，A; 送18行控制口 INC R2 MOV A，R2 MOVC A，A+DPTR; 取当前列显示字码的第二个字节 MOV P2，A; 送915行控制口 INC R2 MOV P1，R1; 送列控制码 INC R1 ACALL DIMS; 显示2MS DJNZ R3，C16; 一屏16列是否显示完 MOV R3，#16 DJNZ R5，C1; 未显示5次,继续 INC DPTR; 一屏反复显示5次完,字码表初值加2 INC DPTR DJNZ R4，CM; 96列未移动完, 继续 AJMP MAIN ; 96列移动完,返回, 重新从第一个字符“我” 开始显示软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序的流程图如图（6）所示。下面的程序能够用来实现滚动显示“我的香格里拉”汉字的显示。 图(6) 程序流程图63 显示子程序TAB：DB 04H,80H,0EH,0A0H,78H,90H,08H,90HDB 08H,84H,0FFH,0FEH,08H,80H,08H,90HDB 0AH,90H,0CH,60H,18H,40H,68H,0A0HDB 09H,20H,0AH,14H,28H,14H,10H,0CH;“我”DB 10H,40H,10H,40H,22H,44H,7FH,7EHDB 42H,84H,43H,04H,42H,04H,42H,84HDB 7EH,64H,42H,24H,42H,04H,42H,04HDB 42H,04H,7EH,04H,42H,28H,00H,10H;“的”DB 00H,30H,3FH,0C0H,01H,00H,01H,04HDB 0FFH,0FEH,05H,40H,09H,30H,31H,0EHDB 0CFH,0E4H,08H,20H,08H,20H,0FH,0E0HDB 08H,20H,08H,20H,0FH,0E0H,08H,20H;“香”DB 11H,00H,11H,00H,11H,0F8H,12H,08HDB 0FFH,10H,14H,0A0H,38H,40H,34H,0A0HDB 51H,10H,52H,0EH,97H,0FCH,1AH,08HDB 12H,08H,12H,08H,13H,0F8H,12H,08H；“格”DB 00H,08H,3FH,0FCH,21H,08H,21H,08HDB 3FH,0F8H,21H,08H,21H,08H,21H,08HDB 3FH,0F8H,01H,00H,01H,08H,7FH,0FCHDB 01H,00H,01H,04H,0FFH,0FEH,00H,00H；“里”DB 10H,80H,10H,40H,10H,48H,13H,0FCHDB 0FCH,00H,11H,08H,15H,08H,19H,08HDB 30H,90H,0D0H,90H,10H,90H,10H,0A0HDB 10H,20H,10H,44H,57H,0FEH,20H,00H; “拉” 64 中断服务子程序DIMS MOV R6，#2 MOV R7，#248 DJNZ R7，$DJNZ R6，$-4RET7 调试与性能分析71 调试与测试调试分为硬件调试和软件调试。硬件调试主要是检测电路的焊接正否，调整各元件参数。另外可以通过软件来调试硬件，如为了测试显示电路连接是否正确，可以编写一个简单的显示程序来测试它。如为了测试按键模块，可下载完整程序进行测试。显示部分可设计一全亮灯程序进行测试连接的正误。循环处理72 性能分析 通过调试可以通过16x16点阵能很顺利的点亮，能很顺利的使整个显示屏可以显示16×16的汉字，汉字移动显示，亮度也正好。说明这次实验做的很成功，完成了所要实现的功能和要求。此次系统设计结果较好，LED显示屏能很好的显示信息。8 控制源程序清单ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN： MOV DPTR，#TAB ；字码表初址赋值 MOV R1，#00H；列控制码 MOV R4，#96; 移动”我的香格里拉”六个字符,共96列 CM： MOV R5，#5; 每屏反复显示5次 MOV R3，#16; 列数C1： MOV R2，#0; 取码指针C16： MOV P0，#00H MOV P2，#00H ;关显示 CLR P3.0 MOV A，R2 MOVC A，A+DPTR; 取当前列显示字码的第一个字节 MOV P0，A; 送18行控制口 INC R2 MOV A，R2 MOVC A，A+DPTR; 取当前列显示字码的第二个字节 MOV P2，A; 送915行控制口 INC R2 MOV P1，R1; 送列控制码 INC R1 ACALL DIMS; 显示2MS DJNZ R3，C16; 一屏16列是否显示完 MOV R3，#16 DJNZ R5，C1; 未显示5次,继续 INC DPTR; 一屏反复显示5次完,字码表初值加2 INC DPTR DJNZ R4，CM; 96列未移动完, 继续 AJMP MAIN ; 96列移动完,返回, 重新从第一个字符“我” 开始显示DIMS MOV R6，#2 MOV R7，#248 DJNZ R7，$DJNZ R6，$-4RETTAB：DB 04H,80H,0EH,0A0H,78H,90H,08H,90HDB 08H,84H,0FFH,0FEH,08H,80H,08H,90HDB 0AH,90H,0CH,60H,18H,40H,68H,0A0HDB 09H,20H,0AH,14H,28H,14H,10H,0CH;“我”DB 10H,40H,10H,40H,22H,44H,7FH,7EHDB 42H,84H,43H,04H,42H,04H,42H,84HDB 7EH,64H,42H,24H,42H,04H,42H,04HDB 42H,04H,7EH,04H,42H,28H,00H,10H;“的”DB 00H,30H,3FH,0C0H,01H,00H,01H,04HDB 0FFH,0FEH,05H,40H,09H,30H,31H,0EHDB 0CFH,0E4H,08H,20H,08H,20H,0FH,0E0HDB 08H,20H,08H,20H,0FH,0E0H,08H,20H;“香”DB 11H,00H,11H,00H,11H,0F8H,12H,08HDB 0FFH,10H,14H,0A0H,38H,40H,34H,0A0HDB 51H,10H,52H,0EH,97H,0FCH,1AH,08HDB 12H,08H,12H,08H,13H,0F8H,12H,08H；“格”DB 00H,08H,3FH,0FCH,21H,08H,21H,08HDB 3FH,0F8H,21H,08H,21H,08H,21H,08HDB 3FH,0F8H,01H,00H,01H,08H,7FH,0FCHDB 01H,00H,01H,04H,0FFH,0FEH,00H,00H；“里”DB 10H,80H,10H,40H,10H,48H,13H,0FCHDB 0FCH,00H,11H,08H,15H,08H,19H,08HDB 30H,90H,0D0H,90H,10H,90H,10H,0A0HDB 10H,20H,10H,44H,57H,0FEH,20H,00H; “拉” END致谢 虽然本设计电路简单，但是已经包涵了LED显示屏的电路基本原理和基本程序，只要扩展单片机的IO接口，并增加一些LED点阵和相关芯片，就能设计出更大面积、更多花样的LED显示屏。 这次设计使我充分的理解了实现LED广告屏的基本原理，并且通过实践也学会了编写一些应用查表实现的简单的程序，理解了一些关于LED广告屏在实际运用中所遇到的问题。万事开头难。在刚开始设计的时候，大家都有点茫然而且无从下手的感觉。这让我们对这个任务望而止步。在指导老师的提示下，我在网上查到了一些相关的资料，再综合书本上学到的一些知识，我开始编程设计。经过调研试用，也算是完成任务了。不过，行百里半九十，一份严谨详细的报告也是必需的。经过网上和书本上知识的补充，最终得到了这份报告书。设计的顺利完成，大家都有很多感慨，为自己的有所得而高兴，为大家的精诚合作而开心，也为老师的诲人不倦而感恩。参考文献【1】马黎.单片机控制的汉字点阵大屏幕显示.计算机应用研究,99 年第 3 期【2】 吕正，姚和军.发光二极管的发展现状与市场前景J.现代计量测试,2002 (3) : 8-11.【3】綦声波，刘滨，马志.硬件汉字库设计原理与应用.广州周立功单片机发展有限公司 【4】秦文豪.点阵汉字显示原理及其在点阵LCD&LED中的应用【5】诸昌铃.LED显示屏系统原理及工程技术M.成都电子科技大学出版社，2000.12.【6】深圳市龙珠科技有限公司.LED点阵驱动原理,2006.10.07 【7】Takahashi K,etc. Full color LED display panel fabricated on 8 silicon microreflector J.IEEE (Cat. 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