基于单片机的点阵电子显示屏的设计(共45页).docx

《基于单片机的点阵电子显示屏的设计(共45页).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的点阵电子显示屏的设计(共45页).docx（45页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上大连海事大学装订线毕 业 论 文 二一四年六月专心-专注-专业基于单片机的点阵电子显示屏的设计专业班级： 通信工程一班姓 名： 刘维佳 指导教师： 金国华 信息科学技术学院摘 要本文介绍了1616点阵LED电子显示屏的设计。该电子显示屏可以显示各种文字、数字、字母，采用4块88点阵LED显示模块来组成1616点阵显示模式。显示采用动态显示，使得数字、字母或文字能够实现移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了

2、以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个行驱动器74HC154和两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。单片机控制系统程序采用单片机C语言进行编辑，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。所显示字符的点阵数据可以自行编写（即直接点阵画图），也可从标准字库中提取。经过系统调试，该设计基本满足要求。关键词：单片机；点阵驱动；点阵显示AbstractThis paper is a 16 16 lattice LED electron display monitor design. The electronic scre

3、en can show all kinds of written, numbers or letters,one full screen display Chinese characters, four pieces of 88 dot-matrix LED display modules to form the 1616 dot matrix display mode. Show dynamic show that makes static graphic or text can be achieved, shifted out of various formats. This paper

4、describes the hardware design of the LED dot matrix display, and the principle function of the various parts of the circuit, the corresponding software program designandtheuseofsomesuch.The whole equipment is with the 40-pin AT89C51 MCU (Micro Controller Unit) produced by the American ATMEL company

5、at the core, introduced take it as the control system LED lattice electron display monitor dynamic design and the development process.Controls good driver 74HC154 and two row driver 74H-C595 through this chip actuates the display monitor demonstration.SCMprocessc-ontrolsystemusedforeditingMCUClangua

6、ge,Programmingcont-rolpointsindicate-dbythecorrespondingLEDanodeandovercastextremelevel.Wec-aneffectivelycont-rolthedefenseshowedbrightspots.Thelatticedatashowscharacterscanpreparethemselves(thatis,directlatticePainting),whichcanalsobeextractedfromthestandardfon-t. Through the System debugging,this

7、design meets the basic requirements.Keywords：MicroControllerUnit,Lattice drive,Latticedisplay目 录基于单片机的点阵电子显示屏的设计第一章 绪论1.1 课题背景单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。正因为单片机有如此多的优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪

8、表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。例如，本文所要论述的通过单片机来控制LED点阵显示。LED是发光二极管英文LightEmittingDiode的简称，是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件，七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和-结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批

9、量化和实用化。进入八十年代后，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即LED显示屏。LED电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅

10、速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、

11、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型。1.2 选题意义该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的应用也越来越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED

12、显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。1.3 研究现状及发展趋势1.3.1 单片机的发展历史和发展方向单片机的历史并不长，然而发展却十分迅猛。自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来，它的发展可粗略划分为4个阶段。第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS48基础上推出了完善的、典型的单片机系列M

13、CS51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。1、完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。2、CPU外围功能单元的集中管理模式。3、体现工控特性的位地址空间及位操作方式。4、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（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。

14、随着MCS51系列的推广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。第四阶段（1990至今）：微控制器的全面发展阶段。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、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。纵观各个系列的单片机产品的特性，可以看出单片机正朝两个方向发展。一方面，单片机的性能不断提高，功能越来越强。该类产品可以满足各种复杂应用系列的要求，如INTEL公司的MCS-96系列、MO68HC11系列等

15、。另一方面，在中小型只能产品中，单片机则朝小型，超低功耗，多品种等发展方向。从工业角度考虑，随着大规模集成电路技术的改进，单片机经历了PMOS、NMOS、CMOS等各个阶段，现在正朝着改进型CMOS工艺的方向发展。低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化及高性能化逐渐成为主导。1、低电压化几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在36V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达12V。目前0.8V供电的单片机已经问世。2、低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机厂家在单片机内

16、部电路中都采用了新的技术措施。3、大容量化以往单片机内的ROM为1KB4KB，RAM为64128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。4、高性能化主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（MillionInstructionPerSeconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运

17、算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。单片机的控制性能和可靠性高，体积小，价格低，易于产品化。在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比。正是单片机得到广泛应用的重要原因。1.3.2 单片机的应用在说单片机应用之前，首先来谈谈我们使用的电脑（PC机），我们使用的电脑属于通用计算机，真是感叹计算机发展神速！现在个人电脑的性能比以前已经得到了极大的提高，普通PC机的运行速度就已经达到了3GB以上，拥有海量的硬盘空间，80GB、160GB甚至500G都很常见，内存普通的都有8G、16G甚至有32G内存，使

18、用19大屏幕液晶显示器-正是这些电脑的高性能，为我们海量数值计算、信息处理、多媒体和网络应用、办公、家用等的实现成为可能。相比之下，单片机的硬件配置就没有通用计算机那么高了，单片机运算速度一般只有几兆至几十兆，如51单片机常用的晶振频率有6MHZ、11.0592MHZ和24MHZ等，单片机内部程序空间也比较小，一般在几KB到几十KB，单片机内存RAM一般几百字节到几KB。虽然单片机微型计算机的性能无法和电脑相比，但是单片机具有高可靠性、体积小、智能性、实时性、可塑性强（只要写入不同的程序，同一片单片机能够完成不同的工作）等诸多特点，而且价格低廉，如一片89c51单片机才几块钱。正是这些特点，使

19、单片机成为工程师们开发嵌入式应用系统和小型智能化产品的首选！1.3.3 LED显示屏产业现状及发展趋势1、我国LED产业发展现状我国的LED显示屏产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。据不完全统计，至1998年底，年度销售总额在1000万元以上的企业有20多家，其销售总额达6亿元左右，占行业市场总额的85%以上。全国从事LED显示屏的各类企业有100余家，从业人员近6000人，行业年度销售总额近8亿元人民币，1996年、1997年的增长速度均保持40%左右，1998年略有回落。在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，四十三届世乒赛主会

20、场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。技术水平相对领先,我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。90年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。LED显示屏产业培养形成了一批LED显示屏科技队伍，在全国LED显示屏行业的从业人数6000人中，科技人员有2800多人，将近50%。LE

21、D显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。2、LED显示屏的发展趋势现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的

22、环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。1.4 功能要求及方案论证1.4.1 功能要求1、自制一台简易16行 16列点阵显示的LED电子显示屏。2、多功能显示控制，显示屏通过按键切换，显示数字、字母。3、显示屏能显示2组特定数字或英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容。4、能显示2组特定汉字

23、组成的句子，通过按键切换显示内容。5、滚动显示数字、字母、汉字。6、Proteus进行仿真，keil进行程序编译，prote画图制板。1.4.2 显示模式方案论证为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式，最简单的显示模式是静态显示。这里所说的“静态显示模式”不同于静态驱动方式。与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。例如，按顺序调整行号，可以使显示图文产生上下平移；而顺序调整列显示数据的位置

24、，就可以达到左右平移的目的；同时调整行列顺序，就能得到对角线平移的效果。其它模式的数据刷新，也可找到相应的算法。不过当算法太复杂，太浪费时间的话，也可以考虑预先生成刷新数据，存储备用。刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢，动感不显著；刷新太快了，中间过程看不清。一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的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LED显示屏的各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1616的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器

25、来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1616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1616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）的同名列共用一套列驱动器，每行有一个行驱动器，具体就1616的点阵来说，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第一行使其燃亮一定的时间，

26、然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第二行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第十六行之后，又重新燃亮第一行，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，就能看到显示屏上稳定的图形了。1.4.3 显示数据传输方案论证采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。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方式的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。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

27、硬件数目多。当列数很多时，并行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已传输到位之后，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列数据准备和列数据显示两个部分。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，以至影响到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，准备下一行的列数据

28、。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，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。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，串并移位寄存器准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。第二章 系统硬件电路的设计2.1 设计框图及介绍LED点阵总体框图如图2.1所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与P

29、C机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放到一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。图2.1 显示屏电路框图此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方而，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列，就在该行该列点燃相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。2.2 控制电路模块2.2.1 单片机

30、简介单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU（CentralProcessingUnit）、存储器（memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口电路、定时/计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机。单片机内部基本结构如图2.2所示。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又称为微控制器(Micro-ControllerUnit，简称MCU)。图2.2 单片机内部基本结构2.2.2 单片机最小应用系统电路设计单片机采用MSC-51

31、或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。P1口低4位与行驱动器相连，送出行选信号；P1.5P1.7口则用来发送控制信号。P0口和P2口空着，在有必要的时候可以扩展系统的ROM和RAM,图2.3给出的是AT89C51的最小系统图。图2.3 单片机最小系统图注：该最小系统由按键复位RESET电路、晶体振荡电路以及I/O接口电路组成。复位的实现通常用2种方式：开机上电复位和外部手动复位，本设计用的是外部手动复位。电路如图2.4：图2.4 单片机复位电路2.2.3 单片机引脚介绍P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/

32、O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，

33、当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是

34、由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表2.1所示：表2.1 P3口特殊功能口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在FLASH编

35、程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在

36、此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。单片机引脚图如图2.5：图2.5 单片机的引脚图2.3 显示模块介绍2.3.1 8X8点阵介绍从图2.6可以看出，点亮跨接在某行某列的LED发光二极管的条件是：对应的输出高电平，对应的输出低电平。列如Y7=1，I7=0时，对应于右下角的LED发光。如果再很短的时间内依次点亮多个

37、发光二极管，我们就可以看到多个二极管稳定点亮，及看到要显示的数字、字母或其他图形符号，这就是动态显示原理。一个8X8LED点阵需要使用两个并行端口，一个端口控行线，另一个控制列线。显示过程以行扫描的形式进行，扫描显示过程是每次显示一行8个LED，显示时间称为行周期，8行扫描显示完成后开始新一轮扫描，这段时间称为场周期。行与行之间延时12ms。延时时间受50HZ闪烁频率的限制，不能太大，用保证扫描所有8行所用时间之和在20ms以内。图2.6 8X8LED内部结构图和焊接面引脚图2.3.2 组成16X16点阵显示屏介绍如图2.9所示电路为由4片8X8LED点阵组成的16X16LED点阵于单片机之间

38、的接口电路。正反面焊接面如图2.7与图2.8所示。其中片1与片2的行并联在一起组成ROW0ROW7,片3与片4的行并联在一起组成ROW8ROW15；片1与片3的列并联在一起组成COLOCOL7，片2与片4的列并联在一起组成COL8COL15。然后用P1和P3外加驱动74HC154控制行信号ROW0ROW15，用P0和P2外加限流控制信号COL0COL15。行与行之间延时1ms，保证扫描所用时间之和在20ms。并且我们的实物连接是按照从右到左从上到下的规则来定义字形码数组顺序的。图2.7 LED显示屏焊接电路实物图（正面）图2.8 LED显示屏焊接电路实物图（反面）图2.9 4片8X8LED点阵

39、组成的16X16LED点阵图2.3.3 文字显示及移动显示介绍从结构上可知，它的每一列共用一根列线，每一行共用一根行线。当相应的行接高电平，列接低电平时，对应的发光二极管被点亮。通常情况下，一块8X8像素的LED显示屏是不能用来显示一个汉字的，因此，按照其原理结构进行扩展为16X16，就足以显示一个完整的汉字。在显示过程中，多采用扫描方式，利用人的视觉暂停效应，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会有闪烁的感觉。LED点阵显示屏采用1616共256个象素的点阵，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。我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行X 16列的点阵组成显示。即

40、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像素范围内的任何图形用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 X 16点阵组成，下部也由8 X 16点阵组成。例如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

41、制，转换为16进制为04h.。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从p27向p20方向扫描，从上图可以看到，这一列全部为不亮，即为，16进制则为00h。然后单片机转向上半部第二列，仍为p05点亮，为，即16进制04h.这一列完成后继续进行下半部分的扫描，p21点亮，为二进制，即16进制02h.依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H05H,80H,04H,60H,04H,

42、10H,04H,08H04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，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。不过现在有很多现成的汉字字模生成软件，我们就不必自己去画表格算代码了。软件打开后设置好你需要的取点模式和字节排列顺序，然后输入汉字，点“导出代码”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序中即可。将程序编译后烧写入89C51,插入40pinIC座，即可看到屏幕显示：“欢迎”、“welcome”和“”。当然，也可将程序的汉字代码部分更换为所需要的代码即可显示你所需要的汉字或16位的图

43、形。2.3.4 LED点阵取模软件说明如图2.10为取模软件的应用设置和生成的32个16进制数的数组，下面是以显示数字“1”为例的取模。图2.10 取模软件的应用设置、生成、效果图2.3.5 LED点阵驱动说明1、列驱动电路（1）74HC595芯片简介集成电路74HC595，它具有一个8位串行输入/输出或者并行输出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器的和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。图2.11 74HC595的管脚及内部结构表2.2 74HC595的管脚描述符号引脚描述Q0Q715,1,7并行数据输出

44、GND8地Q79串行数据输出 MR10主复位（低电平）SHCP11移位寄存器时钟输入STCP12存储寄存器时钟输入OE13输出有效（低电平）DS14串行数据输入VCC 16电源注释：H=高电平状态L=低电平状态=上升沿=下降沿Z=高阻NC=无变化=无效74HC595的管脚及内部结构形式如图2.11所示。它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SER是串行数据的输入端。引脚SRCLK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SER的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在个移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCLK是输出锁存器的输入

45、信号，其上升沿将移位寄存器的输出输入到输出锁存器。引脚是输出三态门的开放信号，只有当其为低电平时锁存器的输出才开放，否则为高阻态。SRCLR信号是移位寄存器的清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为0，由于SRCLK和RCLK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQH，最高位QH可作为多片74HC595级连应用时，向上一级的级连输出。但因QH受输出锁存器打入控制，所以还从输出锁存器前引出了QH，作为与移位寄存器完全同步的级连输出。表2.3 74HC595的功能表输入输出功能SHCPSTCPOEMRDSQ7QnLLLNCMR为低电平时仅仅影响移位

46、寄存器LLLL空移位寄存器到输出寄存器HLLZ清空移位寄存器，并行输出为高阻状态LHHQ6NC逻辑高电平移入移位寄存器状态0，包含所有的移位寄存器状态 移入LHNCQn移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出LHQ6Qn移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并出（2）列驱动电路的构成74HC595组成的列驱动器如图2.12。该图由两片74HC595组成16列的驱动，由16个行驱动器驱动16行。第一片列驱动器的SER端连接单片机输出的串行列显示数据，其QH端连接第二片的SER端，采用这样的方法组成两片的级连。两片相应的SRCLK、SRCLR、RCLK端分别并联，作为统一的串行数据移位信号、串行数据清除信号和输出锁存器输入信号。这样的结构，使得各片串行移位能把16