LED字幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計說明書論文

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)設(shè)計(論文)題目:LED字幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： 應(yīng)電08-3班 學(xué) 號: 0818124 姓 名: 茍 松 指導(dǎo)教師: 華 二0一0年七月八日38 / 42信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué) 生姓 名茍松學(xué)號0818124班級應(yīng)電08-3專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計（或論文）題目LED字幕顯示系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)教師職 稱工作單位與所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注華講師/工程師信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計（論文）容：用單片機(jī)技術(shù)與LED點(diǎn)陣設(shè)計一個字幕顯示系統(tǒng)；1、使用點(diǎn)陣式LED實(shí)現(xiàn)漢字的顯示。2、在穩(wěn)定顯示的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)字幕的移動。基本要求

2、：1、電路圖設(shè)計 2、程序設(shè)計 3、系統(tǒng)仿真 4、完成說明書撰寫進(jìn)度安排：4月2日25日：選題與查找相關(guān)資料 4月26日5月8日：主要查找與課題相關(guān)的資料5月9日16日：相關(guān)資料的整理并對其進(jìn)行理解5月16日23日：對畢業(yè)論文的資料進(jìn)行初步的整理5月23日31日：對論文進(jìn)行修改與進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn) 6月1日13日：對畢業(yè)論文進(jìn)行排版與檢查排版與類容6月14日20日：加深對畢業(yè)論文的理解準(zhǔn)備答辯6月21日30日：檢查畢業(yè)設(shè)計論文與準(zhǔn)備答辯主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)： 1 平.單片機(jī)原理與接口技術(shù).電子工業(yè)2003年5月2 林伸茂.8051單片機(jī)徹底研究實(shí)習(xí)篇.人民郵電20

3、05年8月3 志軍.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.機(jī)械工業(yè)2005年1月4 坤、義中等.電子設(shè)計技術(shù).電子科技大學(xué)1997年5月5 應(yīng)光.模擬電子線路（一）.東南大學(xué). 2005年3月6 秀忠.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).人民郵電2007年1月7 肖洪兵.跟我學(xué)單片機(jī).航空航天大學(xué)2002年3月審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。目 錄摘要1第一章緒論2第二章 LED字幕顯示系統(tǒng)的整體設(shè)計3第三章 LED字幕顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1 單片機(jī)AT89C5153.1.1 AT89C51引腳圖53.1.2 AT89C51引腳功能63.2 電源控制單元設(shè)計73.

4、3 時鐘電路設(shè)計83.4 復(fù)位電路設(shè)計83.4.1手動按鈕復(fù)位83.4.2上電復(fù)位93.5 驅(qū)動電路設(shè)計103.6 驅(qū)動電路與其接口103.6.1 74LS273驅(qū)動LED陽極103.6.2 74HC138驅(qū)動LED陰極103.7 LED顯示電路設(shè)計123.7.2 16*16 LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)原理133.7.3 16*16 LED點(diǎn)陣顯示原理13第四章 LED字幕顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計154.1 主程序154.2中斷子程序184.3 顯示漢字字模19第五章仿真與調(diào)試245.1 用PROTEUS 繪制原理圖245.2 PROTEUS 對單片機(jī)核的仿真25結(jié)論28參考文獻(xiàn)29附錄1 整機(jī)電路圖30附錄2

5、元器件明細(xì)表31附錄3 程序清單32摘 要在大型商場、車站、碼頭、地鐵站以與各類辦事窗口等越來越多的場所需要用LED點(diǎn)陣顯示圖形和漢字。LED顯示行業(yè)已成為一個快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，市場空間巨大，前景廣闊。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，LED顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應(yīng)用于室外需要進(jìn)行服務(wù)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所。例如，戶外公共場所廣告宣傳、機(jī)場車站旅客引導(dǎo)信息、公交車輛報站系統(tǒng)、證券與銀行信息顯示、餐館報價表、高速公路可變情報板、體育場館比賽轉(zhuǎn)播、樓宇燈飾、交通信號燈、景觀照明等。顯然，LED顯示已成為城市化、現(xiàn)代化和信息化社會的一個重要標(biāo)志。點(diǎn)陣顯示器的特點(diǎn)是可以按照需要的大小、形狀

6、和顏色進(jìn)行組合，用單片機(jī)控制實(shí)行各種文字或圖型的變化，達(dá)到廣告宣傳和提示的目的。本文基于單片機(jī)(AT89C51)講述了16*16LED漢字點(diǎn)陣顯示的基本原理、硬件組成與設(shè)計， 利用嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計仿真平臺Proteus對點(diǎn)陣式LED滾動漢字顯示屏進(jìn)行仿真設(shè)計,完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件編程,并進(jìn)行了仿真調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了漢字在點(diǎn)陣式LED顯示屏上的滾動顯示,達(dá)到了仿真設(shè)計的目的。關(guān)鍵詞 AT89C51；動態(tài)顯示；16*16點(diǎn)陣；LED顯示屏；第一章 緒 論隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計算機(jī)，給人類生活帶來了根本性的改變。如果說微型計算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得

7、到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸的說，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機(jī)以其高可靠性、高性能價格比，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走入家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車，到處都可見到單片機(jī)的蹤影。因此，單片機(jī)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。由于單片機(jī)技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)與高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用

8、的主要市場，成為國單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用于MCS-51系列單片機(jī)開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計以單片機(jī)AT89C51為控制芯片，控制LED顯示系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)，該硬件系統(tǒng)主要分為時鐘復(fù)位電路、顯示電路、陰極驅(qū)動電路與陽極驅(qū)動電路等幾個模塊。其中顯示電路的顯示屏采用16*16點(diǎn)陣式LED顯示屏。最終在程序的支持下實(shí)現(xiàn)漢字的動態(tài)顯示，并能實(shí)現(xiàn)逐位顯示功能。第二章 LED字幕顯示系統(tǒng)的整體設(shè)計本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，硬件電路由單片機(jī)AT89C51、電

9、源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、驅(qū)動電路和LED點(diǎn)陣電路等組成。其中顯示電路的顯示屏采用16*16點(diǎn)陣式LED顯示屏，晶振采用12MHZ的晶振。再通過一個按鍵開關(guān)來實(shí)現(xiàn)復(fù)位顯示功能。 其點(diǎn)陣式LED滾動漢字顯示屏系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖2-1所示： 單 片 機(jī)16x16點(diǎn)陣點(diǎn)擊顯示器陰極驅(qū)動電路時鐘電路電源電路復(fù)位電路點(diǎn)擊顯示器陽極驅(qū)動電路圖2-1 LED滾動漢字顯示屏系統(tǒng)設(shè)計框圖本系統(tǒng)選用的單片機(jī)為ATMEL公司的AT89C51，顯示屏采用16*16 LED點(diǎn)陣。電源電路通過變壓整流元件為單片機(jī)和其他電路提供穩(wěn)定的+5V工作電壓。時鐘電路是單片機(jī)的驅(qū)動電路，復(fù)位電路可在需要時，手動使單片機(jī)程序計數(shù)器復(fù)位

10、清零。通過陽極驅(qū)動電路向16*16點(diǎn)陣送字型碼，本設(shè)計采用74LS273。通過陰極驅(qū)動電路對16*16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描，本設(shè)計采用74HC138。以達(dá)到其點(diǎn)陣式LED滾動漢字顯示屏系統(tǒng)設(shè)計。在本系統(tǒng)中，所用的應(yīng)用技術(shù)有動態(tài)掃描顯示技術(shù)、8*8LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)原理以與漢字點(diǎn)陣顯示原理與字庫代碼獲取。動態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱為掃描），即每個數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對位選選中的數(shù)碼管有效。對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。通過調(diào)整電流和時間參數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。

11、若顯示器的位數(shù)不大于8位，則顯示器的公共端只需一個8位I/O口進(jìn)行動態(tài)掃描（稱為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個8位口（稱為段碼輸出）。動態(tài)顯示的硬件接法是將所有的LED顯示器的段選線連并在一起，接到一個8位I/O口，而位選線線則分開連接到各自的I/O口，從而進(jìn)行動態(tài)掃描。動態(tài)掃描實(shí)質(zhì)就是利用人眼的視覺殘留來實(shí)現(xiàn)的，讓人感覺所有數(shù)碼管是同時亮的，這就是通過延時程序來讓每個數(shù)碼管逐個顯示，只不過延時到很短的時候人眼就會感覺不出來，這就是LED 數(shù)碼管的動態(tài)掃描。本設(shè)計所采用的是漢字的滾動掃描。通過陽極驅(qū)動電路向16*16點(diǎn)陣送字型碼（此設(shè)計采用74LS273）。通過陰極驅(qū)動電路對16

12、*16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描（此設(shè)計采用74HC138）。利用人眼的視覺殘留現(xiàn)象，讓人感覺所有數(shù)碼管是同時亮的，通過延時程序來讓每個LED數(shù)碼管逐個顯示，延時到很短的時候人眼就會感覺不出來，于是就實(shí)現(xiàn)了LED 數(shù)碼管的動態(tài)掃描。第三章 LED字幕顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計點(diǎn)陣式LED滾動漢字顯示屏硬件電路包括單片機(jī)、電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、驅(qū)動電路和LED點(diǎn)陣電路等。本設(shè)計的核心是利用單片機(jī)讀取顯示字型碼，通過驅(qū)動電路對16*16 LED點(diǎn)陣進(jìn)行動態(tài)列掃描，以實(shí)現(xiàn)漢字的滾動顯示。本設(shè)計選用的單片機(jī)為ATMEL公司的AT89C51，顯示屏采用16*16 LED點(diǎn)陣。電源電路通過變壓整流元件為單片機(jī)和其他電路

13、提供穩(wěn)定的+5V工作電壓。時鐘電路是單片機(jī)的驅(qū)動電路，復(fù)位電路可在需要時，手動使單片機(jī)程序計數(shù)器復(fù)位清零。通過陽極驅(qū)動電路向16*16點(diǎn)陣送字型碼（此設(shè)計采用74LS273）。通過陰極驅(qū)動電路對16*16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描（此設(shè)計采用74HC138）?？紤]到P0口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用4.7k排電阻作為上拉電阻。 3.1 單片機(jī)AT89C51AT89C51是一種帶4KB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器

14、組合在單個芯片中，能夠進(jìn)行1000次寫擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年。它是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計與制作過程中經(jīng)常用到AT89C51。AT89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機(jī)的各個組成部分。每一個單片機(jī)包括：一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片數(shù)據(jù)存儲器RAM；片程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接，最

15、高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個部分通過部總線相連接。下面簡單介紹一下其各個部分的功能。3.1.1AT89C51引腳圖AT89C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成芯片，如圖3-1所示：圖3-1 AT89C51引腳圖3.1.2AT89C51引腳功能按其功能可分為電源、時鐘、控制和I/O接口四大部分：1、電源引腳VCC：芯片主電源，外接+5V；GND：電源地線。2、時鐘引腳XTAL1和XTAL2為部器的兩條引出線。AT89C51芯片的時鐘頻率一般在612MHz之間。單片機(jī)部有一個可以構(gòu)成振蕩器的放大電路。在這個放大電路的對外引腳XTAL2和XTAL1引腳接上晶體和電容就可以構(gòu)成單片機(jī)的時鐘電路

16、。3、控制引腳（1）RST/VPD：復(fù)位/掉電保護(hù)信號輸入端。RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。（2）/VPP：訪問程序存儲器控制信號/編程電源輸入端。為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當(dāng)端保持高電平時，單片機(jī)AT89C51訪問片程序存儲器為4KB，若超出該圍時，它會自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當(dāng)端保持低電平時

17、，無論片有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源VPP。（3）：片外程序存儲器讀選通有效信號。（4）ALE/：地址鎖存控制信號/編程脈沖輸入端。4、I/O引腳單片機(jī)AT89C51總共有四個I/O端口：P0、P1、P2和P3。（1）P0口（39腳32腳）：P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口。8位雙向并行I/O接口。擴(kuò)展片外存儲器或I/O時，作為低8位地址產(chǎn)品線和8位數(shù)據(jù)產(chǎn)品線的分時利用接口，它為雙向三態(tài)。P0口可帶8個TTL負(fù)載電流。（2）P1口（1腳8腳）：P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口，為8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。P1口

18、每一位都可以獨(dú)立設(shè)置成輸入端出位,它可以驅(qū)動4個TTL電路。（3）P2口（21腳28腳）：P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口，為 8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)、程序存儲器時，作為高8位地址輸出端口。（4）P3口（10腳17腳）：P3.0P3.7統(tǒng)稱為P3口為8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。除了與P1口有一樣的I/O功能外，每一個引腳還兼有第二功能。它可以驅(qū)動4個TTL電路。P3口的第2功能見表3-1： 表3-1 P3口的第2功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXDTXDINTOT0T13.2 電源控制單元設(shè)計電源電路通過變壓整流元件為單片機(jī)和其他電路提供穩(wěn)定的+

19、5V工作電壓。本設(shè)計中，我采用穩(wěn)定的+5V工作電源，為電路提供電源。3.3 時鐘電路設(shè)計圖3-2 時鐘電路時鐘電路可以簡單定義如下：1、就是產(chǎn)生象時鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路。2、任何工作都按時間順序。用于產(chǎn)生這個時間的電路就是時鐘電路。現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本設(shè)計中時鐘電路由AT89C51的18，19腳的時鐘端(XTAL1與XTAL2)以與12 MHz晶振X、電容C2、C3組成，采用片振蕩方式。3.4 復(fù)位電路設(shè)計無論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉與到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計。單片機(jī)的復(fù)位操作

20、使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位 。3.4.1手動按鈕復(fù)位手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖3-3手動按鈕復(fù)位）。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。圖3-3

21、手動按鈕復(fù)位3.4.2上電復(fù)位AT89C51的上電復(fù)位電路如圖3-4所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。圖3-4 上電復(fù)位復(fù)位電路采用簡易的手動按鈕復(fù)位電路，主要由電阻R ，電容C ，開關(guān)K 組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸人端。當(dāng)按下復(fù)位電路的復(fù)位開關(guān)Reset按鈕時，瞬間短接復(fù)位開關(guān)，由于此reset復(fù)位開關(guān)一端接地為低電平，另一端有電源5V供電端和PG信號端，間接供給為高電平，通常為3.3V，而此復(fù)位開關(guān)的某一段也會直接或者間接的作用于南橋的復(fù)位系統(tǒng)控制模塊，所以瞬間短接復(fù)位開關(guān)會在開關(guān)的高電平端會產(chǎn)生一個低電平信號，此信號會直接或間接作用

22、于南橋的復(fù)位系統(tǒng)控制器，使南橋強(qiáng)行復(fù)位之后，南橋也會強(qiáng)行去復(fù)位其他的設(shè)備和模塊，南橋給主板其他硬件設(shè)備復(fù)位后，整個主板復(fù)位完成，這就是主板復(fù)位電路的原理。本設(shè)計采用手動按鈕復(fù)位，以滿足復(fù)位的時間要求與設(shè)計質(zhì)量。3.5 驅(qū)動電路設(shè)計現(xiàn)代IC 技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了很多的專用點(diǎn)陣驅(qū)動電路芯片，本系統(tǒng)還是采用比較經(jīng)典的74LS系列移位寄存器作為點(diǎn)陣輸出驅(qū)動。通過陽極驅(qū)動電路向16*16點(diǎn)陣送字型碼，本設(shè)計采用74LS273。通過陰極驅(qū)動電路對16*16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描，本設(shè)計采用74HC138。3.6 驅(qū)動電路與其接口3.6.1 74LS273驅(qū)動LED陽極本設(shè)計采用74LS273驅(qū)動LED陽極向16*1

23、6點(diǎn)陣送字型碼。74LS273是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。同時74LS273 也是帶公共時鐘復(fù)位八D觸發(fā)器 。圖3-5 74LS273驅(qū)動LED陽極3.6.2 74HC138驅(qū)動LED陰極本設(shè)計采用74HC138驅(qū)動LED陰極對16*16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描。74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。圖3-6 74HC138驅(qū)動LED陰極74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入（A0, A1和A3），并當(dāng)使能時，提供8個互斥的低有效輸出（Y0至Y

24、7）。74HC138特有3個使能輸入端：兩個低有效（E1和E2）和一個高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否則74HC138將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需4片74HC138芯片和1個反相器，即可輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個1-32（5線到32線）譯碼器。任選一個低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則74HC138亦可充當(dāng)一個8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。74HC138常用在單片機(jī)和數(shù)字電路的譯碼電路中，它的引腳、真值表如圖所示：圖3-7 74LS138引腳圖表3-274HC138真值表上表中

25、X表示為任意輸入狀態(tài)，在片選使用狀態(tài)下輸入中8線始終只有1線為0， 此74HC138芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中極大限度的起到了擴(kuò)展IO資源的作用，只要用單片機(jī)的2個IO引腳資源就能控制8個輸出，而且程序的編制也容易實(shí)現(xiàn)。74HCLS138 引腳功能：第8腳GND，電源地；第15腳VCC，電源正極；第13腳A、B、C，二進(jìn)制輸入腳；第46腳片選信號控制，只有在4、5腳為“0”6腳為“1”時，才會被選通，輸出受A、B、C信號控制。其它任何組合方式將不被選通，且Y0Y7輸出全為“1”。 通過控制選通腳來級聯(lián)，使之?dāng)U展到十六位。3.7 LED顯示電路設(shè)計LED顯示屏（LED panel）：LED就是light

26、 emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。LED主要是用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 LED顯示屏按顯示器件分類可分以下幾種： LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 LED點(diǎn)陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 LED視頻顯示屏：顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動畫等各種視頻文件。LED顯示屏的顯

27、示方式有靜態(tài)、橫向滾動、垂直滾動和翻頁顯示等。LED 點(diǎn)陣圖文顯示屏單塊模塊控制驅(qū)動12塊（最多可控制24塊）8*8點(diǎn)陣，它可采用“級連”的方式組成任意點(diǎn)陣大顯示屏。顯示效果好，功耗小，成本更低。 在本設(shè)計中只采用16*16點(diǎn)陣式LED顯示屏。3.7.1 8*8 LED點(diǎn)陣顯示原理8*8點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)如下圖3-8所示：圖3-8 8*8點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)從圖3-8中可以看出，8*8點(diǎn)陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；因此要實(shí)現(xiàn)一根柱形的亮法，如圖所示，對應(yīng)的一列為一根豎柱，或者對應(yīng)的一行為一根橫柱，

28、因此實(shí)現(xiàn)柱的亮的方法如下所述：一根豎柱：對應(yīng)的列置1，而行則采用掃描的方法來實(shí)現(xiàn)。一根橫柱：對應(yīng)的行置0，而列則采用掃描的方法來實(shí)現(xiàn)。3.7.216*16 LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)原理本設(shè)計所采用的漢字的16*16 LED點(diǎn)陣滾動顯示。是采用4快8*8的LED點(diǎn)陣顯示所組成。所謂 LED 點(diǎn)陣顯示，就是將很多LED按行列順序排列組合起來，每個 LED 構(gòu)成點(diǎn)陣中的一個像素。把每個 LED 的陰極和陽極都引出來，就可以對點(diǎn)陣中的任何一個LED加以控制，達(dá)到要顯示的效果。目前市面上的LED點(diǎn)陣是列輸入線接至部LED的陰極端，行輸入線接至部LED的陽極端（若陽極端輸入為高電平，陰極端輸入低電平，則該 LED

29、點(diǎn)亮）。3.7.316*16 LED點(diǎn)陣顯示原理16*16 LED點(diǎn)陣顯示原理如圖3-9所示：圖3-9 16*16的LED點(diǎn)陣顯示組成圖16*16 LED點(diǎn)陣顯示是采用4塊8*8的LED點(diǎn)陣顯示所組成。將4塊8*8的LED點(diǎn)陣屏的陽極、陽極按行列順序排列組合起來，引出輸入和輸出極，這樣每個 LED點(diǎn)陣中的一個像素就構(gòu)成一副完整的16*16 LED點(diǎn)陣顯示屏。16*16點(diǎn)陣的陽極驅(qū)動由P0口經(jīng)輸出緩沖器74LS273構(gòu)成，在本設(shè)計中需要用兩片，分別送出上8行和下8行的字型碼。16*16點(diǎn)陣的陰極驅(qū)動由P2口經(jīng)74HC138譯碼后動態(tài)掃描16*16點(diǎn)陣的各列，本設(shè)計中需要四片74HC138譯碼器，

30、循環(huán)掃描各列，顯示一個完整的漢字需要掃描32次。通過編程控制各顯示點(diǎn)對應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以控制各顯示點(diǎn)的亮滅。實(shí)現(xiàn)16*16 LED點(diǎn)陣漢字滾動顯示。第四章 LED字幕顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計的系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)控制程序、中斷子程序、顯示子程序等幾個模塊。單片機(jī)控制程序的作用是作為系統(tǒng)的主控制程序模塊；中斷子程序是用來切換顯示方式的功能，其作用是使單片機(jī)完成相應(yīng)的控制功能；顯示子程序的作用是指當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生中斷時所調(diào)用的顯示程序，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。4.1 主程序軟件程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中軟件程序開發(fā)的流程示意圖如圖4-1所示。是否顯示完？開始初始化調(diào)用顯示

31、程序調(diào)整數(shù)據(jù)指針圖4-1 程序開發(fā)流程圖AT89C51單片機(jī)是8位機(jī)，每次只能送出8位數(shù)據(jù)，因此要向16*16點(diǎn)陣送出16行陽極驅(qū)動，需要送兩次，或先送上8行，或先送下8行，為了能夠?qū)崿F(xiàn)每一列字型碼的完整顯示，采用74LS273進(jìn)行鎖存，否則會出現(xiàn)字型殘缺現(xiàn)象。根據(jù)設(shè)計要求并結(jié)合圖4-2的硬件連接進(jìn)行程序設(shè)計，主程序設(shè)計流程圖如圖4-2所示。開始設(shè)定時器初值，啟動定時器開啟中斷取字形碼動態(tài)掃描顯示圖4-2 主程序流程圖系統(tǒng)運(yùn)行后，將對全部變量進(jìn)行初始化。接下來，程序就會進(jìn)入一個無限循環(huán)的狀態(tài)以等待中斷的發(fā)生。主程序中主要是逐字顯示程序，具體說明如下所示：void main(void) /主函數(shù)

32、 int8 i; /賦初值 int8 *p; flag=0x10; n=0; TMOD=0x01; /設(shè)置定時器T0初值 TH0=0xb1; /賦初值 TL0=0xe0；. while (1) for (i=0;i<8;i+) /顯示左半邊屏幕 clk=0; P0=*(p+offset+2*i);clk=1;P2=i|0x08; /P2.4=0,P2.3=1 選中U2, 輸出掃描碼給U6 P0=*(p+offset+2*i); delay();clk=0; P0=*(p+offset+2*i+1); clk=1; P2=i|0x10; /P2.4=1,P2.3=0 選中U3, 輸出掃描碼

33、給U7 delay(); for (i=8;i<16;i+) /顯示右半邊屏幕 clk=0; P0=*(p+offset+2*i);clk=1; P2=(i-8)|0x20; /P2.5=1 P2.4=0, P2.3=0 選中U4,輸出掃描碼U8 delay();clk=0; P0=*(p+offset+2*i+1); clk=1; P2=(i-8)|0x40; /P2.6=1 P2.5=0, P2.4=0 選中U5,輸出掃描碼U9 delay(); 系統(tǒng)運(yùn)行后，對全部變量進(jìn)行初始化。接下來，程序就會進(jìn)入一個無限循環(huán)的狀態(tài)以等待中斷的發(fā)生。以下將對中斷子程序進(jìn)行詳細(xì)的介紹。4.2中斷子程

34、序顯示內(nèi)容結(jié)束？中斷子程序入口重設(shè)定時器初值中斷返回判顯示時間？字形移動偏移量置零NY圖4-3 中斷服務(wù)程序流程圖系統(tǒng)初始化后，將會等待中斷的產(chǎn)生。當(dāng)中斷產(chǎn)生后，在主程序中就會產(chǎn)生一個斷點(diǎn)，程序進(jìn)入中斷子程序，然后對相應(yīng)的變量初始化，接下來就重新設(shè)定定時器初值，判斷顯示時間，當(dāng)掃描到為定時時間時，程序就調(diào)動顯示子程序執(zhí)行相應(yīng)的顯示方式。顯示完成后，程序就會跳到主程序的斷點(diǎn)處，繼續(xù)執(zhí)行主程序下面的程序。中斷程序與其相關(guān)說明如下所示：ET0=1; /開啟定時器0中斷 EA=1; /開啟總中斷 TR0=1; /開始計數(shù)void delay(void) int16 i; for (i=0;i<5

35、0;i+) ; void timer0() interrupt 1 using 3 TF0=0; /重新設(shè)定定時器初值 TH0=0xb1; TL0=0xe0; if (n<10) n+; else offset+=2; if (offset>1690) offset=0; n=0; 4.3 顯示漢字字模顯示漢字 “桃滿天下，恩情似海深！祝各位老師身體健康、工作順利、天天開心！”27余字的滾動顯示，16×16顯示字模如下：0x11,0x80,0x16,0x00,0xFF,0xFE,0x14,0x00,0x12,0x02,0x00,0x42,0x08,0x44,0x04,0x

36、98,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0xFF,0xFC,0x01,0x02,0x04,0xC2,0x18,0x62,0x10,0x0E,0x00,0x00,/*"桃",0*/0x01,0x00,0x21,0x20,0x22,0x20,0x23,0x20,0x25,0x20,0x29,0x22,0x31,0x21,0xFF,0x7E,0x31,0xA0,0x29,0x20,0x25,0x20,0x24,0x20,0x22,0x20,0x23,0x20,0x02,0x20,0x00,0x00,/*"",1*/0x08,0x10,0x86,0x1F,

37、0x60,0xE0,0x07,0x00,0x20,0x00,0x25,0xFF,0x25,0x10,0xF7,0xE0,0x25,0x28,0x25,0x10,0x27,0xE0,0xF5,0x22,0x25,0x11,0x25,0xFE,0x24,0x00,0x00,0x00,/*"滿",2*/0x00,0x00,0x02,0x01,0x42,0x02,0x42,0x04,0x42,0x08,0x42,0x10,0x42,0x60,0x7F,0x80,0x42,0x40,0x42,0x20,0x42,0x10,0x42,0x08,0x42,0x0C,0x42,0x06,0

38、x02,0x04,0x00,0x00,/*"天",3*/0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x7F,0xFE,0x44,0x00,0x46,0x00,0x43,0x80,0x41,0x00,0x40,0x00,0xC0,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,/*"下",4*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0

39、0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"，",5*/0x00,0x00,0x00,0x0C,0x00,0x30,0xFF,0x00,0x81,0x3C,0x91,0x02,0x93,0x02,0x95,0x42,0xF9,0x32,0x95,0x02,0x93,0x02,0x91,0x0E,0xFF,0x20,0x00,0x1C,0x00,0x08,0x00,0x00,/*"恩",6*/0x0E,0x00,0x00,0x00,0xFF,

40、0xFF,0x10,0x00,0x0A,0x00,0x22,0x00,0x2A,0xFF,0x2A,0xA8,0x2A,0xA8,0xFE,0xA8,0x2A,0xAA,0x2A,0xA9,0x2A,0xFE,0x22,0x00,0x02,0x00,0x00,0x00,/*"情",7*/0x01,0x00,0x02,0x00,0x1F,0xFE,0xE8,0x00,0x40,0x00,0x1F,0xF8,0x00,0x12,0x80,0x22,0x70,0x44,0x20,0x84,0x00,0x08,0x00,0x30,0xFF,0xC0,0x00,0x30,0x00,0

41、x0E,0x00,0x00,/*"似",8*/0x08,0x20,0x06,0x20,0x80,0xFF,0x6F,0x00,0x00,0x80,0x08,0x80,0x1F,0xF8,0xE8,0x88,0x2C,0xC8,0x2A,0xA8,0x28,0x8A,0x28,0x89,0x2F,0xFE,0x20,0x88,0x20,0x88,0x00,0x00,/*"海",9*/0x08,0x20,0x86,0x3F,0x60,0xC0,0x07,0x04,0x00,0x04,0x64,0x88,0x44,0x88,0x58,0x90,0x40,0xA

42、0,0x43,0xFF,0x50,0xA0,0x48,0x90,0x4C,0x98,0x60,0x8C,0x40,0x08,0x00,0x00,/*"深",10*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xFA,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",11*/0x10,0x40,0x10,0x80,0x91,0x0

43、0,0x73,0xFF,0x15,0x00,0x18,0xC1,0x00,0x02,0x7F,0x0C,0x41,0xF0,0x41,0x00,0x41,0x00,0x41,0xFE,0x7F,0x01,0x00,0x01,0x00,0x0F,0x00,0x00,/*"祝",12*/0x00,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x08,0x80,0x10,0xFE,0xF1,0x42,0x2D,0x42,0x22,0x42,0x22,0x42,0x25,0x42,0x39,0x42,0x20,0xFE,0x00,0x80,0x00,0xC0,0x00,0x8

44、0,0x00,0x00,/*"各",13*/0x00,0x80,0x03,0x00,0x0C,0x00,0x37,0xFE,0xC0,0x04,0x54,0x04,0x13,0x04,0x90,0xE4,0x50,0x04,0x70,0x0C,0x10,0x74,0x17,0x84,0x12,0x04,0x10,0x04,0x00,0x04,0x00,0x00,/*"位",14*/0x02,0x10,0x22,0x10,0x22,0x20,0x22,0x20,0x22,0x40,0x22,0x7C,0xFE,0x92,0x23,0x12,0x23,0x2

45、2,0x22,0x22,0x26,0x42,0x2A,0x42,0x72,0x02,0x22,0x0E,0x02,0x00,0x00,0x00,/*"老",15*/0x00,0x02,0x3F,0xE4,0x00,0x08,0x00,0x70,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x4F,0xF0,0x48,0x00,0x48,0x00,0x48,0x00,0x7F,0xFF,0x48,0x00,0x48,0x20,0x48,0x10,0x4F,0xE0,0x00,0x00,/*"師",16*/0x00,0x00,0x00,0x42,0x00,0x4

46、2,0x00,0x44,0x3F,0xC4,0x6A,0x48,0xAA,0x48,0x2A,0x50,0x2A,0x50,0x2A,0x62,0x2A,0x61,0x3F,0xFE,0x00,0xC0,0x07,0x40,0x02,0x40,0x00,0x00,/*"身",17*/0x02,0x00,0x04,0x00,0x1F,0xFE,0xE8,0x00,0x40,0x10,0x08,0x20,0x08,0x50,0x09,0x90,0x0E,0x10,0xFF,0xFE,0x0B,0x10,0x08,0x90,0x08,0x60,0x08,0x30,0x00,0x2

47、0,0x00,0x00,/*"體",18*/0x04,0x00,0x08,0x00,0x3F,0xFE,0xC0,0x44,0x26,0x28,0x3A,0x30,0x03,0xC8,0x2A,0x24,0x2A,0xA6,0x2A,0xA2,0xFF,0xFE,0x2A,0xA2,0x3E,0xA2,0x08,0x22,0x08,0x00,0x00,0x00,/*"健",19*/0x00,0x01,0x00,0x06,0x3F,0xF8,0x22,0x04,0x2A,0xC6,0x2A,0xA8,0x2A,0x92,0xAA,0x81,0x7F,0xF

48、E,0x2A,0xB0,0x2A,0x88,0x2A,0x94,0x2F,0xB6,0x22,0x03,0x22,0x02,0x00,0x00,/*"康",20*/0x00,0x00,0x00,0x10,0x00,0x18,0x00,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"、",21*/0x00,0x04,0x00,0x04,0x40,0x0

49、4,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x7F,0xFC,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x00,0x04,0x00,0x00,/*"工",22*/0x01,0x00,0x02,0x00,0x04,0x00,0x1F,0xFF,0xE0,0x00,0x44,0x00,0x18,0x00,0x30,0x00,0xDF,0xFF,0x12,0x20,0x12,0x20,0x12,0x20,0x16,0x20,0x12,0x60,0x10,0x2

50、0,0x00,0x00,/*"作"23*/0x00,0x04,0x7F,0xF8,0x00,0x00,0x3F,0xF0,0x00,0x00,0x7F,0xFE,0x00,0x00,0x4F,0xE2,0x48,0x04,0x58,0x08,0x69,0xF0,0x48,0x08,0x48,0x04,0x4F,0xE6,0x40,0x00,0x00,0x00,/*"順",24*/0x00,0x08,0x04,0x10,0x24,0x20,0x24,0xC0,0x27,0x00,0x3F,0xFF,0x44,0x80,0x44,0x70,0x44,0x20

51、,0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x00,0x04,0x00,0x02,0x00,0x01,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"利",25*/0x00,0x00,0x02,0x01,0x42,0x02,0x42,0x04,0x42,0x08,0x42,0x10,0x42,0x60,0x7F,0x80,0x42,0x40,0x42,0x20,0x42,0x10,0x42,0x08,0x42,0x0C,0x42,0x06,0x02,0x04,0x00,0x00,/*"天",26*/0x02,0x00,0x42,0x02,0x42,0x04

52、,0x42,0x08,0x42,0x30,0x7F,0xC0,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x7F,0xFE,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x00,0x00,/*"開",27*/0x00,0x20,0x01,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xFC,0x00,0x02,0x80,0x02,0x40,0x02,0x38,0x02,0x10,0x02,0x00,0x02,0x02,0x1E,0x01,0x00,0x00,0xE0,0x00,0x40

53、,0x00,0x00,/*"心",28*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xFA,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",29*/第五章 仿真與調(diào)試本設(shè)計利用Keil Vision2， 在新建Keil項(xiàng)目時選擇AT89C51單片機(jī)作為CPU，將C語言源程序?qū)耄趉eil軟件中完成程序編寫、調(diào)試和編譯之后，

54、加載程序?yàn)?HEX文件，生成能讓單片機(jī)運(yùn)行的Hex文件，如圖5-1所示。圖5-1 在keil軟件中編程和調(diào)試5.1 用PROTEUS 繪制原理圖運(yùn)行 Proteus 的 ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。主界面由菜單欄、工具欄、預(yù)覽窗口、元件選擇按鈕、元件列表窗口、原理圖繪制窗口和仿真進(jìn)程控制按鈕組成（如圖7-2所示）。通過元件選擇按鈕 P (從庫中選擇元件命令) 命令，在彈出的 Pick Devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，對元件參數(shù)設(shè)置與元器件間連線，完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件原理圖繪制。圖5-3所示是繪制完成的電路圖。圖5-2 運(yùn)行 Proteus ISIS的主界面