基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第1頁?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第1頁?；贏TMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告所屬系部：電子與通信工程所屬班級(jí)：20XXXX20XX年6月15日

基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第2頁。1緒論基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第2頁。1.1選題背景及研究意義LED的點(diǎn)陣圖文顯示目前被廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面，尤其當(dāng)LED點(diǎn)陣圖文顯示與功能強(qiáng)大且價(jià)格低廉的單片機(jī)，其化學(xué)效應(yīng)異常劇烈，單片機(jī)不僅豐富了LED點(diǎn)陣圖文顯示的應(yīng)用范圍，也增強(qiáng)了其實(shí)用性。1.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)在取模軟件中輸入漢字，通過編碼及下載，漢字可在LED點(diǎn)陣顯示屏上流動(dòng)顯示漢字“北京XXXX學(xué)院”。在漢字流動(dòng)顯示時(shí)，用戶可通過按鍵1控制漢字在LED顯示屏上的加速移動(dòng)；通過按鍵2控制漢字在LED顯示屏上的減速移動(dòng)；通過按鍵3控制漢字在LED顯示屏上恢復(fù)原移動(dòng)速度；在漢字流動(dòng)顯示處于加速或減速狀態(tài)時(shí)，用戶可通過串口助手發(fā)送信號(hào)使?jié)h字在LED顯示屏上恢復(fù)原移動(dòng)速度。1.3小組成員及分工XXX負(fù)責(zé)檢驗(yàn)調(diào)整單片機(jī)功能實(shí)現(xiàn)；XXX負(fù)責(zé)制作答辯PPT；XXX負(fù)責(zé)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；代碼由三位成員共同編寫。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理2.1總體設(shè)計(jì)方案本次課程設(shè)計(jì)針對(duì)ATMega16單片機(jī)作為驅(qū)動(dòng)LED的圖文顯示控制的芯片，將課堂上所學(xué)的單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理及方式，與自己查閱資料學(xué)習(xí)LED的工作方式及原理以及相關(guān)軟件的運(yùn)行相結(jié)合研究單片機(jī)對(duì)LED點(diǎn)陣顯示屏的控制技術(shù)。在以上理論為基礎(chǔ)的前提下，本小組設(shè)計(jì)了搭建基于單片機(jī)的16*16LED點(diǎn)陣顯示漢字控制的電路，利用相關(guān)的元器件，以焊接的形式，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)LED點(diǎn)陣顯示屏的圖文控制，最終達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。點(diǎn)陣顯示屏的控制系統(tǒng)是由主控系統(tǒng)、行驅(qū)動(dòng)模塊、列驅(qū)動(dòng)模塊和點(diǎn)陣顯示模塊4個(gè)部分組成。其中，主控系統(tǒng)選擇ATMega16單片機(jī)，它是使用比較普遍的一種單片機(jī)，具有低功耗、低價(jià)格的優(yōu)點(diǎn)，性能好。行列驅(qū)動(dòng)模塊的作用是接收單片機(jī)發(fā)出的信息，然后輸出給點(diǎn)陣顯示屏的行列端。本設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣顯示屏有16行列，所以這里選擇4個(gè)74HC595芯片作為驅(qū)動(dòng)器。它的八位串入并出位移寄存器與八位鎖存器結(jié)構(gòu)使本設(shè)計(jì)使用更少的單片機(jī)輸出基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第3頁?？趤韺?shí)現(xiàn)點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)?；贏TMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第3頁。2.2LED點(diǎn)陣顯示屏原理點(diǎn)陣顯示屏顯示文字的理論原理是：控制所要顯示的文字各點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光器件使其發(fā)光，形成所要的文字得到顯示結(jié)果。點(diǎn)陣顯示屏的顯示方式有：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式2種。靜態(tài)顯示方式是同時(shí)控制LED點(diǎn)陣的各個(gè)發(fā)光點(diǎn)的亮和滅。1個(gè)16*16LED點(diǎn)陣一共有256個(gè)放光二極管器件組成，而單片機(jī)不可能有那么多的端口供設(shè)計(jì)使用，所以只能采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描方式，即輪流地點(diǎn)亮每一行的LED點(diǎn)陣上的每個(gè)發(fā)光器件，如此就可以實(shí)現(xiàn)不同行的同一列共同使用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。以16*16LED點(diǎn)陣做為例子，利用共陽極的接法把控制點(diǎn)陣每一行的管腳連一起（陽極），再把每一列的管腳連一起（陰極），先送出控制第1行發(fā)光二極管亮暗的數(shù)據(jù)并且鎖存，然后選通每一列在第1行上需要亮起的發(fā)光二極管使其在一定時(shí)間內(nèi)被點(diǎn)亮，然后暗滅；再送控制第2行發(fā)光二極管亮暗的數(shù)據(jù)并且鎖存，然后選通每一列在第2行上需要點(diǎn)亮的發(fā)光二極管使其在一定時(shí)間內(nèi)被點(diǎn)亮，然后暗滅……在第16行執(zhí)行完同上步驟后重新執(zhí)行第一行，如此重復(fù)循環(huán)。當(dāng)每個(gè)循環(huán)的速度都非?？欤?4次/s以上）的時(shí)候，人的肉眼會(huì)出現(xiàn)視覺暫留現(xiàn)象，這樣就可以看到穩(wěn)定顯示在顯示屏上的圖形或者文字了。本設(shè)計(jì)需要列數(shù)據(jù)顯示具備鎖存功能，這樣就能在顯示一行上的每一列數(shù)據(jù)的同時(shí)傳輸下一行的每一列數(shù)據(jù)。這樣處理之后，在此行已經(jīng)準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)在傳入并行鎖存器顯示的時(shí)候，由串并移位寄存器準(zhǔn)備次行的列數(shù)據(jù)，不影響此行的顯示時(shí)間。如圖2-1所示點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，8*8的點(diǎn)陣是由64個(gè)發(fā)光二極管組成，在行線與列線的交叉點(diǎn)上上放置一個(gè)發(fā)光二極管，如果要是某個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，只需要使對(duì)應(yīng)的行置為高電平1，使其對(duì)應(yīng)的列置為低電平0即可。圖2-18*8點(diǎn)陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.374HC595芯片工作原理74HC595是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器，其引腳圖如圖2-2?；贏TMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第4頁。Q0~Q7為8位數(shù)據(jù)并行輸出?？梢詫⑿盘?hào)輸送到LED。Q7’為串行數(shù)據(jù)輸出?；贏TMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第4頁。10號(hào)引腳MR：移位寄存器清零端，低電平有效。11號(hào)引腳SHCP：移位寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。12號(hào)引腳STCP：存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。13號(hào)引腳OE：控制輸出的使能端，低電平有效。14號(hào)引腳DS：傳送串行信號(hào)。16，8號(hào)引腳分別接VCC,GND。圖2-274HC595芯片引腳圖將4片74HC595進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘SH_CP及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)ST_CP。經(jīng)過16個(gè)SH_CP時(shí)鐘后第1行所需要顯示的全部數(shù)據(jù)就會(huì)輸入到74HC595中，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)ST_CP將數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，并能在使能信號(hào)G的作用之下執(zhí)行并行輸出串入數(shù)據(jù)的動(dòng)作，從而使各個(gè)輸出位輸出LED點(diǎn)陣顯示屏的顯示列信號(hào)；在行驅(qū)動(dòng)電路控制下產(chǎn)生信號(hào)使第一行導(dǎo)通，即相當(dāng)于讓LED點(diǎn)陣顯示屏的第一行端接高電平使其導(dǎo)通，其亮暗都是由74HC595中的鎖存信號(hào)決定；第一行的顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)，將第二行的顯示信號(hào)輸入到74HC595中，然后將其鎖存，同時(shí)由行驅(qū)動(dòng)電路控制將第一行置低電平關(guān)閉并將第二行置高電平導(dǎo)通，使LED點(diǎn)陣顯示屏的第二行相應(yīng)的發(fā)光器件點(diǎn)亮，循環(huán)16次。在足夠快的掃描速度下，肉眼看去就可形成完整的文字或者圖形。基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第5頁。2.4程序流程圖、proteus仿真圖基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第5頁。圖2-3程序流程圖圖2-4proteus仿真圖3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)果3.1系統(tǒng)效果描述將代碼燒入焊接好點(diǎn)陣顯示屏的單片機(jī)，接通最小開發(fā)板電源，點(diǎn)陣顯示屏流動(dòng)顯示“北京XXXX學(xué)院”字符，每次按下按鍵1，字符流動(dòng)速度加快，直到5次，每次按下按鍵2，字符流動(dòng)速度減慢，此時(shí)按下按鍵3時(shí)，字符流動(dòng)速度恢復(fù)初始狀態(tài)。打開串口助手，將串口基于ATMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第6頁。與電腦連接，在當(dāng)字符正處于加速或者減速的狀態(tài)下，在串口助手處發(fā)送數(shù)據(jù)1，字符流動(dòng)速度恢復(fù)初始狀態(tài)?；贏TMRGA16單片機(jī)16x16LED點(diǎn)陣顯示漢字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共6頁，當(dāng)前為第6頁。3.2實(shí)現(xiàn)結(jié)果照片圖3-1實(shí)物圖4總結(jié)與體會(huì)一個(gè)學(xué)期很快就過去了，從一開始接觸單片機(jī)到課程設(shè)計(jì)結(jié)束過程給我們最大的感受就是單片機(jī)的功能十分強(qiáng)大，但我們所掌握的知識(shí)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，今后我們還應(yīng)繼續(xù)學(xué)習(xí)。通過本次課程設(shè)計(jì)，我們更好地掌握了C語言編程的用法以及串口的添加，也親自動(dòng)手實(shí)踐了單片機(jī)和外部顯示元件的焊接，還學(xué)習(xí)了取模軟件的用法。單片機(jī)技術(shù)是一門以實(shí)踐為基礎(chǔ)的課程，我們只有把實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合起來，勤加練習(xí)，才能更好地掌握單片機(jī)編程技術(shù)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決生活中的實(shí)際問題，將理論轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。從確定自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開始，我們查閱了大量的網(wǎng)站書籍等資料，之后就著手開始設(shè)計(jì)電路模塊、代碼、仿真。設(shè)計(jì)完成原理圖之后，則開始購買元器件并對(duì)硬件電路進(jìn)行制作。檢查購買到的元器件無損