基于MCS-51的16x16点阵LED电子显示屏的设计-djxp.docx
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1、目 录录摘要关键词AbsttracctKey worrds引言1.背景景介绍1.1 LEED及LEDD显示屏屏1.2 MCCS-551系列列单片机机简介1.2.1 MCSS-511系列单单片机及及其特点点1.2.2 单单片机的的发展历历史简介介3.功能能要求4.方案案实现4.1 系统硬硬件电路路的设计计4.1.1单片片机系统统及外围围电路4.1.2列驱驱动电路路4.1.3行驱驱动器4.2.系统程程序的设设计4.2.1显示示驱动程程序4.2.2系统统主程序序5性能分分析与总总结5.1 性能能分析5.2 总结结致谢参考文献献附录A 16616的点点阵LEED图文文显示屏屏的硬件件原理图图附录 BB
2、 主要汇汇编程序序清单基于MCCS-551的116116点阵阵LEDD电子显显示屏的的设计自动化专专业学生生刘隆超超 指导教教师 黄金金明摘要:LLED点点阵显示示屏作为为一种新新兴的显显示器件件,是由多多个独立立的LEED发光光二极管管封装而而成. LEDD点阵显显示屏可可以显示示数字或或符号, 通常常用来显显示时间间、速度度、系统统状态等等。文章章给出了了一种基基于MCCS-551单片片机的11616 点阵LEED显示示屏的设设计方案案。包括括系统具具体的硬硬件设计计方案,软件流流程图和和部分汇汇编语言言程序等等方面。在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉
3、的图文显示方案。关键词:MCSS-511;LEED;单单片机a kiind of simmplee 16616LEED ddispplayyscrreenn deesiggn pproccesss baasedd onn MCCS-551Studdentt maajorringg innAuttomaatioonLiiuLoongCChaooTutoor HHuanngJiinMiingAbsttracct:As a ppopuularr diispllay devvicee coompoonennt, LEDD doot-mmatrrix dissplaay bboarrd cconssis
4、tts oof sseveerall inndeppenddenttLEDD (LLighht EEmitttinng DDiodde). Thhe LLED dott-maatriix ddispplayy booardd caan ddispplayy thhe nnumbber or siggn, andd itt iss ussuallly useed tto sshowwtimme, speeed, thhe sstatte oof ssysttem etcc. TThiss paaperr inntrooducces a kkindd off siimplle 11616LEED
5、ddispplayyscrreenn deesiggn pproccesss baasedd onn MCCS-551 ssingglecchipp miiniccompputeer . Thhe ddetaail harrdwaare schhemee,sooftwwaree fllow andd asssemmblee laanguuagee prrogrrammmer dessignn annd sso oon iis ffollloweed. Thee diispllay parrt ccan be casscadded tommeett thhe nneedd. TThe praac
6、tiice proovess thhe ddesiign is loww-coost andd efffecctivve.Keywwordds:MCSS-511;LEED;MMCU引言LEED显示示屏显示示画面色色彩鲜艳艳,立体体感强,静静如油画画,动如如电影,广广泛应用用于车站站、码头头、机场场、商场场、医院院、宾馆馆、银行行、证券券市场、建建筑市场场、拍卖卖行、工工业企业业管理和和其它公公共场所所。在实实际应用用中的显显示屏由由于成本本和可靠靠性的因因素常采采用一种种称为动动态扫描描的显示示方法。本本文设计计的是一一个室内内用166166的点阵阵LEDD图文显显示屏,图图形或文文字显示示有
7、静止止、移入入移出等等显示方方式。1.背景景介绍1.1 LEED及LLED显显示屏LED 就是Liightt Emmitttingg Diiodee(发光光二极管管)的缩写写。在某某些半导导体材料料的PNN结中,注注入的少少数载流流子与多多数载流流子复合合时会把把多余的的能量以以光的形形式释放放出来,从从而把电电能直接接转换为为光能。PPN结加加反向电电压,少少数载流流子难以以注入,故故不发光光。这种种利用注注入式电电致发光光原理制制作的二二极管叫叫发光二二极管,通通称LEED。发发光二极极管是由由p 型型和n 型半导导体组成成的二极极管。在在LEDD 的pp - n 结结附近,n 型型材料中
8、中多数载载流子是是电子,p 型型材料中中多数载载流子是是空穴。pp -nn 结上上未加电电压时构构成一定定的势垒垒,当加加正向偏偏压时,在外电电场作用用下,pp 区的的空穴和和n 区区的电子子就向对对方扩散散运动,构成少少数载流流子的注注入,从从而在pp - n结附附近产生生导带电电子和价价带空穴穴的复合合,同时时释放出出相对应应的能量量h(h 为为普朗克克常数,为光光子频率率)而发发光。该该能量相相当于半半导体材材料的带带隙能量量Eg(Ev) ,其其与发光光波长(nmm) 的的关系为为= 12339. 6PEEg。LED显显示屏是是一种通通过控制制半导体体发光二二极管的的显示方方式,用用来显
9、示示文字、图图形、图图像、动动画、行行情、视视频、录录像信号号等各种种信息的的显示屏屏幕。LED显显示屏分分为图文文显示屏屏和视频频显示屏屏,均由由LEDD矩阵块块组成。图图文显示示屏可与与计算机机同步显显示汉字字、英文文文本和和图形;视频显显示屏采采用微型型计算机机进行控控制,图图文、图图像并茂茂,以实实时、同同步、清清晰的信信息传播播方式播播放各种种信息,还还可显示示二维、三三维动画画、录像像、电视视、VCCD节目目以及现现场实况况。LEED显示示屏显示示画面色色彩鲜艳艳,立体体感强,静静如油画画,动如如电影,广广泛应用用于车站站、码头头、机场场、商场场、医院院、宾馆馆、银行行、证券券市场
10、、建建筑市场场、拍卖卖行、工工业企业业管理和和其它公公共场所所。它的优点点:亮度度高、工工作电压压低、功功耗小、微微型化、易易与集成成电路匹匹配、驱驱动简单单、寿命命长、耐耐冲击、性性能稳定定。1.2 MCCS-551系列列单片机机简介1.2.1MCCS-551系列列单片机机及其特特点可靠性性高:因为芯片片是按工工业测控控环境要要求设计计的,故故抗干扰扰的能力力优于PPC机。系系统软件件(如:程序指指令,常常数,表表格)固固化在RROM中中,不易易受病毒毒破坏。许许多信号号的通道道均在一一个芯片片内,故故运作时时系统稳稳定可靠靠。便于扩扩展:片内具有有计算机机正常运运行所必必需的部部件,片片外
11、有很很多供扩扩展用的的(总线线,并行行和串行行的输入入/输出出)管脚脚,很容容易组成成一定规规模的计计算机应应用系统统。控制功功能强:具有丰富富的控制制指令:如:条条件分支支转移指指令,II/O口口的逻辑辑操作指指令,位位处理指指令。实用性性好:体积小,功功耗低,价价格便宜宜,易于于产品化化。1.2.2 单片机机的发展展历史简简介第1阶阶段(119711年19778年),以MMCS-48系系列为代代表,称称4位单单片机。在在片内:CPUU有4位位或8位位;ROOM有11KB或或2KBB;RAAM有664B或或1288B;只只有并行行接口,无无串行接接口;只只有1个个8位的的定时/计时器器;中断
12、断源只有有2个。在在片外:寻址范范围只有有4KBB;芯片片引脚有有40个个。第2阶阶段(119788年19883年),以MMCS-51系系列为代代表,称称8位单单片机。在在片内:CPUU有8位位;ROOM有44KB或或8KBB;RAAM有1128BB或2556B;有串/并行接接口;有有2个或或3个116位的的定时/计时器器;中断断源有55至7个个。在片片外:寻寻址范围围有644KB;芯片引引脚有440个。第3阶阶段(119833年以后后),以以MCSS-966系列为为代表,称称16位位单片机机。在片片内:CCPU有有16位位;ROOM有88KB;RAMM有2332B;有串/并行接接口;有有4个
13、116位的的定时/计时器器;中断断源有88个;增增加了DD/A和和A/DD转换电电路。在在片外:寻址范范围有664KBB;芯片片引脚有有48个个或688个。以上MCCS-551系列列以其优优良的性性价比,在在我国得得到了广广泛的应应用。3.功能能要求设计一个个室内用用1616的的点阵LLED图图文显示示屏,要要求在目目测条件件下LEED显示示屏各点点亮度均均匀、充充足,可可显示图图形和文文字,显显示图形形和文字字应稳定定、清晰晰无串扰扰。图形形或文字字显示有有静止、移移入移出出等显示示方式。4.方案案实现 从从理论上上说,不不论显示示图形还还是文字字,只要要控制与与组成这这些图形形或文字字的各
14、个个点所在在的位置置相对应应的LEED器件件发光,就就可以得得到我们们想要的的显示结结果,这这种同时时控制各各个发光光点亮灭灭的方法法称为静静态驱动动显示方方式。116116的点点阵共有有2566个发光光二极管管,显然然单片机机没有这这么多的的端口,如如果我采采用锁存存器来扩扩展端口口,按88位的锁锁存器来来计算,116116的点点阵需要要2566/8=32个个锁存器器。这个个数字很很庞大,因因为我们们仅仅是是1616的的点阵,在在实际应应用中的的显示屏屏往往要要大得多多,这样样在锁存存器上花花的成本本将是一一个很庞庞大的数数字。因因此在实实际应用用中的显显示屏几几乎都不不采用这这种设计计,而
15、采采用另外外一种称称为动态态扫描的的显示方方法。动态扫描描的意思思简单地地说就是是逐行轮轮流点亮亮,这样样扫描驱驱动电路路就可以以实现多多行(比比如166行)的的同名列列共用一一套驱动动器。具具体就116116的点点阵来说说,把所所有同11行的发发光管的的阳极连连在一起起,把所所有同11列的发发光管的的阴极连连在一起起(共阳阳极的接接法),先先送出对对应第一一行发光光管亮灭灭的数据据并锁存存,然后后选通第第1行使使其燃亮亮一定时时间,然然后熄灭灭;再送送出第二二行的数数据并锁锁存,然然后选通通第2行行使其燃燃亮相同同的时间间,然后后熄灭;以此类类推,第第16行行之后,又又重新燃燃亮第11行,反
16、反复轮回回。当这这样轮回回的速度度足够快快(每秒秒24次次以上),由由于人眼眼的视觉觉暂留现现象,就就能够看看到显示示屏上稳稳定的图图形了。采用扫描描方式进进行显示示时,每每一行有有一个行行驱动器器,各行行的同名名列共用用一个驱驱动器。显显示数据据通常存存储在单单片机的的存储器器中,按按8位一一个字节节的形式式顺序排排放。显显示时要要把一行行中各列列的数据据都传送送到相应应的列驱驱动器上上去,这这就存在在一个显显示数据据传输的的问题。从从控制电电路到列列驱动器器的数据据传输可可以采用用并列方方式或串串行方式式。显然然,采用用并行方方式时,从从控制电电路到列列驱动器器的线路路数量大大,相应应的硬
17、件件数目多多。当列列数很多多时,并并列传输输的方案案是不可可取的。采用串行行传输的的方法,控控制电路路可以只只用一根根信号线线,将列列数据一一位一位位传往列列驱动器器,在硬硬件方面面无疑是是十分经经济的。但但是,串串行传输输过程较较长,数数据按顺顺序一位位一位地地输出给给列驱动动器,只只有当一一行的各各列数据据都以传传输到位位之后,这这一行的的各列才才能并行行地进行行显示。这这样,对对于一行行的显示示过程就就可以分分解成列列数据准准备(传传输)和和列数据据显示两两部分。对对于串行行传输方方式来说说,列数数据准备备时间可可能相当当长,在在行扫描描周期确确定的情情况下留留给行显显示的时时间就太太少
18、了,以以致影响响到LEED的亮亮度。解决串行行传输中中列数据据准备和和列数据据显示的的时间矛矛盾问题题,可以以采用重重叠处理理的方法法。即在在显示本本行各列列数据的的同时,传传送下一一列数据据。为了了达到重重叠处理理的目的的,列数数据的显显示就需需要具有有所存功功能。经经过上述述分析,就就可以归归纳出列列驱动器器电路应应具有的的功能。对对于列数数据准备备来说,它它应能实实现串入入并处的的移位功功能;对对于列数数据显示示来说,应应具有并并行锁存存的功能能。这样样,本行行已准备备好的数数据打入入并行锁锁存器进进行显示示时,串串并移位位寄存器器就可以以准备下下一行的的列数据据,而不不会影响响本行的的
19、显示。图图1为显显示屏电电路实现现的结构构框图。列驱动器 单片机电源 行驱动器LED显示点阵图1,显显示屏电电路框图图4.1系系统硬件件电路的的设计硬件电路路大致上上可以分分成单片片机系统统及外围围电路、列列驱动电电路和行行驱动电电路三部部分。4.1.1单片片机系统统及外围围电路单片机采采用MSSC-551或其其兼容系系列芯片片,采用用24MMHZ或或更高频频率晶振振,以获获得较高高的刷新新频率,时时期显示示更稳定定。单片片机的串串口与列列驱动器器相连,用用来显示示数据。PP1口低低4位与与行驱动动器相连连,送出出行选信信号;PP1.55P11.7口口则用来来发送控控制信号号。P00口和PP2
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