基于單片機的Led點陣廣告牌設(shè)計

..Word文檔Word文檔.Word文檔基于單片機的LED廣告牌設(shè)計班級電子2班姓名秦地學(xué)號0902214075成績一、設(shè)計背景LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。并廣泛的應(yīng)用于公交汽車，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場合的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程，自20世紀(jì)八十年代開始，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。二、任務(wù)要求設(shè)計一個簡易的LED廣告牌，用于顯示自己的名字或其它個性信息。顯示的字符用LED發(fā)光二極管排列成固定形狀，在控制電路驅(qū)動下各字符輪流循環(huán)點亮。或者用LED點陣顯示，顯示容可更新。漢字一般是以點陣式方式存儲的，如16×16,24×24點陣。漢字的字模其實是漢字字形的圖形化。所謂16點陣字模，就是把漢字寫在一個16×16的網(wǎng)格，漢字的筆劃通過某網(wǎng)格時該網(wǎng)格就對應(yīng)1，否則該網(wǎng)格對應(yīng)0，這樣，每一網(wǎng)格均對應(yīng)1或0，把對應(yīng)1的網(wǎng)格連起來看，就是這個漢字。漢字就是這樣通過字節(jié)表示其點陣存儲在字形中的。為了方便查找所需要漢字的點陣，每個漢字都與一個雙字節(jié)的碼相對應(yīng)。通過漢字的碼可以計算出它的點陣起始字節(jié)。三、整體設(shè)計方案如圖所示，本設(shè)計通過單片機來控制行列驅(qū)動器使LED顯示屏顯示出漢字，單片機選用AT89C52芯片，行驅(qū)動器采用74HC154的P0口，列驅(qū)動器選用74HC595芯片。該系統(tǒng)主要由AT89C52芯片、電源、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、16×64LED點陣5部分組成。

單片機行驅(qū)動器列驅(qū)動器LED顯示點陣……圖3-1系統(tǒng)電路框圖四、硬件設(shè)計的MCS-51的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機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。AT89C51引腳即外觀如圖3.1所示。整個電路由單片機89C51，8個74LS373，1個74HC154，1個74LS138,4個16×16的LED。該電路所設(shè)計的電子屏可顯示多個漢字，需要4個16×16LED點陣模塊，可組成16×64的條形點陣。AT89C51是一種帶4KB可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。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)..Word文檔Word文檔.Word文檔圖4.1AT89C51的管腳圖譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件，74LS138的輸出是低電平有效，故實現(xiàn)邏輯功能時，輸出端不可接或門及或非門，74LS138與前面不同，其有使能端，故使能端必須加以處理，否則無法實現(xiàn)需要的邏輯功能。發(fā)光二極管點亮只須使其正向?qū)纯?，根?jù)LED的公共極是陽極還是陰極分為兩類譯碼器，即針對共陽極的低電平有效的譯碼器；針對共陰極LED的高電平輸出有效的譯碼器。74LS373是低功耗肖特基TTL8D鎖存器，有8個相同的D型(三態(tài)同相)鎖存器，由兩個控制端(11腳G或EN；1腳OUT、CONT、OE)控制。當(dāng)OE接地時，若G為高電平，74LS373接收由PPU輸出的地址信號；如果G為低電平，則將地址信號鎖存。工作原理：74LS373的輸出端O0—O7可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平時，O0—O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng)OE為高電平時，O0—O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時，O隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時，O被鎖存在已建立的數(shù)圖4.274LS373引腳圖74HC154為4線－12線譯碼器，當(dāng)選通端（G1、G2）均為低電平時，可將地址端（ABCD）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。若將G1和G2中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對輸出尋址，還可作1線－16線數(shù)據(jù)分配器。工作環(huán)境溫度為0～70℃，對社會的要求非常適合。所以LED的抗震性能好該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機取出第一行需要顯示的容經(jīng)延時一段時間后再進行下一行點陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過不斷的逐行掃描來實現(xiàn)漢字或字符的顯示。4.216×16LED點陣顯示制作4.2.116×16LED點陣的部結(jié)構(gòu)及工作原理以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即標(biāo)準(zhǔn)漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素圍的任何圖形。這里我們以”高”圖3.316*16LED漢字顯示用8位的AT89C51單片機控制，由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。一般把它拆分為上部和下部，上部由8×16點陣組成，下部也由8×16點陣組成。在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00—p07口。方向為p00到p07，顯示漢字”高”時，p02點亮,由上往下排列,為p0.0滅，p0.1滅，p0.2亮，p0.3滅，p0.4滅，p0.5滅，p0.6滅，p0.7滅。即二進制00000100，轉(zhuǎn)換為16進制為04h。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計成由上往下掃描，即從p27向p20方向掃描，從上圖可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，16進制則為00h。然后單片機轉(zhuǎn)向上半部第二列，仍為p01點亮，為00000100，即16進制04h.這一列完成后繼續(xù)進行下半部分的掃描，p20點亮，為二進制00000010，即16進制02h.依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描32個8位，可以得出漢字“高”的掃描代碼為：02h，00h，01h，04h，0FFh，0FEh，00h，00h，1Fh，0F0h，10h，10h，10h，10h，1Fh，0F0h，00h，04h，7Fh，0FEh，40h，04h，4Fh，0E4h，48h，24h，48h，24h，4Fh，0E4h，40h，0Ch。圖4.4圖4.4點陣模塊組合4.2.2用8×8LED點陣構(gòu)成16×16LED點陣Proteus中只有5×7和8×8等LED點陣，并沒有16×16LED點陣，而在實際應(yīng)用中，要良好地顯示一個漢字，則至少需要16×16點陣。下面我們就首先介紹使用8×8點陣構(gòu)建16×16點陣的方法，并構(gòu)建一塊16×16LED點陣。首先，從Proteus7.1的元件庫中找到“MATRIX-8X8-RED”元器件，并將四塊該元器件放入Proteus文檔區(qū)編輯窗口中。右邊8個引腳是其列線（當(dāng)然，如果你是將右轉(zhuǎn)，則右邊8個引腳是行線）。然后將四個元器件對應(yīng)的行線和列線分別進行連接，引腳接一行16個LED，列線也相同。并注意要將行線和列線引出一定長度的引腳，以便下面我們使用。連接好的16×16點陣如圖3.4所示。如上圖的16×16點陣只是第一步，這樣分開的數(shù)塊并不能達到好的顯示效果,下面我們要將其進一步組合。組合實際上很簡單，首先選中如上圖中右側(cè)的兩塊8×8點陣，然后拖動并使其與左側(cè)的兩塊相并攏，如圖3.5所示。圖4.5與左側(cè)的兩塊相并攏可以看到原來的連線已經(jīng)自動隱藏了，至于線上的交點，我們不要去動。然后，我們圖4.6最后的效果圖4.3主控單片機的接口說明P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)制用口，作為輸入口時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫入“1可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期激活部上拉電阻。在Flash編程時，PO口接收指令節(jié)，而在程序校檢時，輸出指令字節(jié)，校檢時，要求外接上拉電阻。.Word文檔Word文檔.Word文檔P1口：P1口是一個帶部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口時，因為部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。Flash編程和程序校檢期間，P1接收低8位地址。P2口:P2口是一個帶部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口時，因為部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口線上的容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的容），在整個訪問期間不改變。Flash編程和校檢時，P2亦接收高位地址和其他控制信號。P3口：P3口是一個帶部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被部上拉電阻拉高并可作輸入端口，作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻，輸出電流I。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校檢的控制信號。RST:復(fù)位輸入，當(dāng)震蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE(地址鎖存允許）輸出脈沖用于所存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE乃以時鐘振動頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。4.4LED顯示驅(qū)動電路LED顯示驅(qū)動電路如圖4.7所示。圖4.7顯示驅(qū)動電路圖5軟件設(shè)計.5.1.1程序設(shè)計總體思路用簡短的匯編程序設(shè)計，實現(xiàn)LED點陣顯示容，并使顯示的容在屏幕上從左到右的滾動顯示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、延時程序、顯示子程序和串行口中斷程序。用AT89C51、74LS373、74LS138、74HC154芯片和4個16×16LED點陣顯示器構(gòu)成一個完整的16位點陣LED顯示系統(tǒng)。5.1.2程序流程圖程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖5.1單片機漢字顯示程序流程圖圖如圖5.1所示。..Word文檔Word文檔.Word文檔5.2各模塊程序設(shè)計5.2.1系統(tǒng)初始化ORG0000HAJMPSTARTORG000BHLJMPTIME0ORG0030HSTART:MOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#00HMOVR4,#00HMOVR5,#00H5.2.2LED動態(tài)顯示顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)。設(shè)計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白，然后每間隔一個“軟定時器”設(shè)定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數(shù)據(jù)并進行掃描顯示，這樣就可達到動態(tài)顯示的效果。實現(xiàn)LED從左向右移動顯示程序：TIME0:INCR5CJNER5,#3,NEXTMOVR5,#0INCDPTRINCDPTRINCR1CJNER1,#144,NEXTMOVR1,#0MOVDPTR,#TABNEXT:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HRETI5.2.3漢字顯示的原理我們以中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素圍的任何圖形。LED點陣漢字顯示程序：MAIN:MOVP1,R2MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP2,AINCR3MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP0,AINCR3MOVP3,R4LCALLDELAY1MSINCR2CJNER2,#16,MAINMOVR2,#0INCR4CJNER4,#3,MAINMOVR3,#0MOVR4,#0LJMPMAIN6系統(tǒng)功能測試6.1單元模塊電路測試在proteus仿真軟件中運行測試AT89C51、74LS373、74LS138、74HC154等芯片和LED顯示器均能正常運行并完整的顯示出了我所要的效果。所以各個模塊功能正常。6.2系統(tǒng)整體功能測試在仿真軟件proteus中運行測試系統(tǒng)整體功能，一切正常。實現(xiàn)了漢字的左移滾動顯示，完整的顯示出了浮動漢字。圖6.1單片機漢字顯示系統(tǒng)測試圖總結(jié)在本設(shè)計中我用簡短的匯編程序在LED顯示屏實現(xiàn)了漢字的左移滾動顯示。在設(shè)計中采用的芯片有AT89C51、74LS373、74LS138、74HC154和4個16×16LED點陣顯示器。其特點：1.容能從右向左浮動顯示。2.硬件結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。3.LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，工作效率高，價格低廉等。通過本次(64×16位點陣LED)的設(shè)計，理論知識學(xué)習(xí)和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富。為后繼的學(xué)習(xí)和工作奠定的基礎(chǔ)。在完成此設(shè)計過程中，我曾多次去找我的指導(dǎo)老師，封小鈺老師，每次在遇到實驗中遇到困難或者程序看不懂的時候，封老師每次都不厭其煩，不辭辛苦的給我細(xì)心講解指導(dǎo)，我才能在實驗室完成實驗，在寫論文過封中老師也給了我很大幫助，在此，我由衷的對封老師對我的指導(dǎo)和教育。..Word文檔Word文檔.Word文檔MOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVIE,#82HSETBTR0MOVDPTR,#TAB;================MAIN:MOVP1,R2;單片機輸出MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP2,AINCR3MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP0,AINCR3MOVP3,R4LCALLDELAY1MSINCR2CJNER2,#16,MAINMOVR2,#0INCR4CJNER4,#4,MAINMOVR3,#0MOVR4,#0LJMPMAIN;===============TIME0:INCR5;移動顯示CJNER5,#3,NEXTMOVR5,#0INCDPTRINCDPTRINCR1CJNER1,#144,NEXTMOVR1,#0MOVDPTR,#TABNEXT:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HRETI;================DELAY1MS:MOVR7,#2;延時DEL:MOVR6,#250DJNZR6,$DJNZR7,DELRET;================TAB:;DB000H,000H,01FH,0FCH,010H,000H,025H,000H,03BH,004H,000H,048H,00AH,050H,009H,060H;;DB07FH,0C0H,010H,0A0H,012H,090H,014H,088H,000H,08CH,000H,004H,000H,004H,000H,000HDB00H,00H,7FH,0FFH,44H,20H,5AH,10H,61H,0E1H,10H,82H,14H,84H,12H,88HDB10H,0B0H,0FFH,0C0H,10H,0B0H,12H,88H,34H,86H,11H,83H,00H,82H,00H,00HDB000H,000H,003H,000H,002H,0F8H,022H,010H,022H,050H,03FH,090H,022H,010H,022H,010HDB07FH,090H,044H,090H,044H,090H,004H,00CH,004H,030H,007H,0C0H,000H,000H,000H,000HDB000H,010H,011H,010H,011H,020H,01FH,0E0H,022H,048H,000H,048H,038H,008H,027H,048HDB025H,048H,03FH,0F0H,04AH,090H,042H,090H,07EH,010H,000H,010H,000H,000H,000H,000HDB000H,000H,000H,010H,000H,010H,000H,010H,008H,010H,008H,010H,008H,010H,00FH,0E0HDB010H,020H,010H,020H,010H,020H,000H,020H,000H,020H,000H,020H,000H,000H,000H,000HDB000H,000H,003H,020H,00EH,020H,044H,020H,024H,020H,005H,020H,04AH,024H,02AH,0C2HDB00BH,07CH,01AH,040H,0E8H,040H,008H,040H,00CH,040H,008H,000H,000H,000H,000