本科畢業(yè)設(shè)計LED點陣廣告牌的設(shè)計

摘要本文以STC89C52RC為核心控制器，用四塊8×8共陽型點陣模塊構(gòu)建一個16×16的LED電子顯示屏，實現(xiàn)滾動漢字的的動態(tài)顯示。驅(qū)動局部使用兩個移位存儲器74HC595和兩個移位存放器74HC164組成，主要負責(zé)列掃描和行掃描。行控制電路采用8550三極管放大電流，加大掃描強度，提高點陣顯示屏亮度。軟件控制程序采用C語言編寫，通過設(shè)置LED發(fā)光二極管陽極與陰極電平的上下來控制它的亮滅。點陣顯示的字符可以直接在字模軟件中提取，字體顯示方式采用動態(tài)顯示，使文字可以實現(xiàn)左移、上移、下移的動態(tài)顯示效果。實驗說明，該系統(tǒng)的總體設(shè)計完成了LED點陣顯示滾動漢字和數(shù)字的功能，且顯示效果清晰，性能穩(wěn)定，無拖尾現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：STC單片機16*16點陣顯示動態(tài)顯示AbstractThisarticlewithSTC89C52RCasthecorecontroller,usingfour8x8totalYangtypelatticemodulestobuilda16x16LEDelectronicdisplayscreen,realizethedynamicdisplayofthescrollofChinesecharacters.Drivepartusedtwoshiftmemory74hc595areneededandshiftregister74hc164composition,ismainlyresponsibleforscanandlinescan.Linecontrolcircuitadopts8550triodeamplifier,currentscanintensity,improvethedotmatrixdisplayscreenbrightness.SoftwarecontrolprogramwrittenusingClanguage,bysettingtheanodeandcathodeLEDlight-emittingdiodes(leds)levelofhighandlowtocontrolthelightoutofit.Dotmatrixdisplayofcharacterscanbedirectlyextractedinthefontsoftware,fontdisplaymodeusingdynamicdisplay,makethetextcanrealizethedynamicdisplayoftheleft,moveupanddown.ExperimentsshowthatthesystemoveralldesigntocompletethefunctionofLEDdotmatrixdisplayscrollofChinesecharacters,anddisplayeffectisclear,stableperformance,notrailingphenomenon.Keywords:STCmicrocontroller16*16dotmatrixdisplaydynamicdisplay目錄TOC\o"1-3"\h\u7271緒論 1235701.1課題背景 1302061.2研究目的和意義 1322071.3論文主要內(nèi)容 1210742系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 327742.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計 344312.2行驅(qū)動電路設(shè)計 3141532.3列驅(qū)動電路設(shè)計4319622.4單片機最小系統(tǒng)電路 568062.5單片機芯片選擇 6305342.6LED點陣顯示器 9317372.7取字模軟件介紹 10103123系統(tǒng)軟件局部設(shè)計 1251403.1主程序設(shè)計 12242423.2顯示驅(qū)動程序設(shè)計 13297673.3顯示屏刷新率的計算 13135544系統(tǒng)調(diào)試及性能分析 1424674.1系統(tǒng)調(diào)試 14139944.2hex文件的生成 1483754.3仿真調(diào)試 16306814.4調(diào)試中出現(xiàn)的問題 16144725結(jié)論與展望18210965.1結(jié)論1898375.2展望1825891參考文獻 1922950附錄1201883附錄2211緒論1.1課題背景隨著時代的不斷開展，廣告顯示牌在宣傳中發(fā)揮著越來越重要的角色，無論是在公交車站，地鐵站，股票市場，或者學(xué)校都不能缺少它，但是，傳統(tǒng)的霓虹燈，無論是在顯示、功耗都不能滿足當(dāng)前社會的需要。因此，改良傳統(tǒng)霓虹燈是必要的。正是因為單片機超越性的開展和高亮度LED發(fā)光管的崛起,使得高亮度的點陣顯示屏壟斷了市場。LED顯示設(shè)備與傳統(tǒng)的顯示設(shè)備相比，它具有鮮明的色彩，多樣化的顯示方式，高強度的亮度顯示，并且LED顯示屏上的文字或圖像可以隨意改動，使用靈活方便。同時，點陣屏幕視野開闊、顯示方式又靈活多變，因此，被很多企業(yè)所應(yīng)用。如：銀行、股市、商業(yè)廣告和文化娛樂場所等。1.2研究目的和意義本設(shè)計的主要研究目是讓我們熟練掌握并清楚的知道單片機點陣的設(shè)計原理，并且讓我們把大學(xué)期間所學(xué)到的理論知識充分應(yīng)用于實踐，使我們更深刻的認識了理論與實踐相結(jié)合的重要性。通過設(shè)計，我們學(xué)會了如何利用計算機軟件和硬件的開發(fā)工具，并積累了珍貴的經(jīng)驗，為今后在相關(guān)行業(yè)工作積累了豐富的實踐經(jīng)驗。目前我國信息技術(shù)的開展越來越快，LED顯示屏作為顯示平面功能也更廣泛。但是不管LED技術(shù)開展再迅速，我國的生產(chǎn)水平和外國先進水平相比起來還是存在一定的距離。因此，研究這一課題為我們未來的就業(yè)或?qū)ED顯示屏技術(shù)的開展有很大的幫助。1.3論文主要內(nèi)容本課題設(shè)計主要是利用單片機來控制一個16×16點陣顯示屏，并且LED顯示屏各點能夠高亮度且均勻顯示，要求文字在顯示過程中平穩(wěn)、清晰不拖隱，文字的顯示樣式有循環(huán)的左移、上移。根據(jù)任務(wù)要求，具體的內(nèi)容如下：1.查閱點陣的相關(guān)文獻資料，學(xué)習(xí)最簡單點陣的使用方法；2.將單一的8*8點陣擴展成16×16點陣，利用Proteus軟件對硬件系統(tǒng)電路進行仿真；3.利用keil軟件編寫單片機程序，編譯鏈接生成.hex文件，然后下載到Proteus軟件中進行硬件仿真；4.硬件電路仿真調(diào)試成功后制作實物，并且要使實物能夠完本錢設(shè)計所要實現(xiàn)的要求。2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計系統(tǒng)的整體設(shè)計是將單片機最小系統(tǒng)、行驅(qū)動電路、列驅(qū)動電路、LED點陣顯示電路，運用單片機的智能化，將每個驅(qū)動模塊系統(tǒng)的組合在一起，總體設(shè)計框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計總圖2.2行驅(qū)動電路設(shè)計行驅(qū)動電路的設(shè)計采用芯片74HC164,并利用三極管8550放大驅(qū)動電流，加大掃描強度，提高點陣屏的亮度。由于單片機的輸出端口有限，如果要控制16*16的LED點陣顯示那么需要32個端口，這樣就占用了單片機很多的I/O口，并且對單片機的擴展也帶來很大的麻煩，影響I/O口的其他擴展功能。而行驅(qū)動電路僅用7~9端口可以實現(xiàn)控制顯示，因此，使用行驅(qū)動電路大大減少占用I/O口擴展其他功能，為單片機節(jié)約了大量的空間。74HC164是屬于8位邊沿觸發(fā)移位存放器的高速硅門CMOS器件，數(shù)據(jù)采用串入并出，并且數(shù)據(jù)經(jīng)過兩個輸入端〔A或B〕串行輸入；兩個端口都可作為數(shù)據(jù)輸入端，可以相互交替來控制另外一個端口。兩個輸入端都可接高電平并且可以連接在一起，但是一定不能懸空處理。主復(fù)位(CLR)如果是低電平，那么其它輸入端均無效，此時也去除了存放器，致使所有的輸出為低電平。其引腳排列圖如下列圖2.2所示。圖2.274HC164引腳排列2.3列驅(qū)動電路設(shè)計列驅(qū)動電路是采用集成芯片74HC595組成，具有一個8位串入并出的移位存放器還有一個8位輸出鎖存器的特殊結(jié)構(gòu)，移位存放器和輸出鎖存器是相互獨立控制的，這樣的目的是先移好位，再存儲數(shù)據(jù)，并且在移位時，輸出的數(shù)據(jù)能夠保持。74HC595的輸入端擁有8個串行移位存放器，8個移位存放器的輸出都和一個鎖存器相連接。其引腳排列如圖2.2所示。圖2.274HC595引腳排列引腳SER是串行數(shù)據(jù)的輸入端，SRCLR為直接清零端,它的優(yōu)先級別最高。RCK是移位時鐘脈沖，當(dāng)脈沖到達上升沿時開始移位，同時把SER的下一個數(shù)據(jù)輸入到最低位。移位存放器時鐘〔SRCLK〕和數(shù)據(jù)存儲存放器時鐘〔RCLK〕兩個都屬于上升沿觸發(fā)有效。假設(shè)兩個時鐘相連在一起工作，那么移位存放器會始終超前于存儲存放器一個時鐘脈沖。2.4單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)是由晶振電路和復(fù)位電路兩局部組成，其總體電路圖如下列圖2.4所示。圖2.4單片機最小系統(tǒng)圖〔1〕時鐘電路系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計采用內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。STC單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反應(yīng)元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反應(yīng)回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的上下、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容值約為30pF?！?〕復(fù)位電路復(fù)位是對單片機進行初始化操作，即把特殊功能存放器的數(shù)據(jù)刷新為默認數(shù)據(jù)，單片機在運算過程中如果遇到外界干擾，存放器中的數(shù)據(jù)就會發(fā)生混亂，以至于程序不能正常運行，這樣就需要單片機復(fù)位，以使程序重新開始。復(fù)位方式一般分兩種：上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位，本設(shè)計中的復(fù)位電路既可實現(xiàn)上電自動復(fù)位也可實現(xiàn)手動復(fù)位，其電路的組成是在RST復(fù)位輸入引腳上接一個電容至VCC端，還有按鍵，下接一個電阻到地即可。2.5單片機芯片選擇單片機是把微型計算機主要局部集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機。單片機STC89C52由CPU、存儲器〔包括RAM和ROM〕、I/O接口、定時器/計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來?！?〕主要特性：●8位CPU●內(nèi)置4K字節(jié)可重復(fù)編程Flash●壽命：1000寫/擦循環(huán)●全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz●三級程序存儲器鎖定●128*8位內(nèi)部RAM●32根可編程I/O線●兩個16位定時器/計數(shù)器●5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級●可編程串行通道●低功耗的閑置和掉電模式●片內(nèi)振蕩器和時鐘電路〔2〕單片機的管腳如圖2.5所示。圖2.5STC89C52的引腳圖VCC：供電電壓GND：接地P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8個TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，他可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLISH進行校驗時，P0輸出源碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉位高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLISH進行校驗時，P1口作為第8地址接受。P2口：P2口位一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。串口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高8位。在給地址“1”時，他利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部8位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出器特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLISH編程和校驗時接受高8位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接受輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，他們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P3口也作為STC89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD(串行輸入口)；P3.1TXD〔串行輸出口〕；P3.2/INT0〔外部中斷0〕；P3.3/INT1〔外部中斷1〕；P3.4T0〔計時器0外部輸入〕；P3.5T1〔計時器1外部輸入〕；P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)；P3.7/RD〔外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通〕；P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號；RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址所存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLISH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定是目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器是，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高，如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的的選通信號。在有外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號講不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，那么在此期間外部存儲器〔0000H-FFFFH〕，不管內(nèi)部是否有程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖存為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。XTAL1：反響放大振蕩器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入XTAL2：來自反響振蕩器的輸出。2.6LED點陣顯示器1LED點陣顯示器的介紹LED點陣顯示器是使用發(fā)光二極管點陣模塊組成的平面式顯示屏幕。它具有很多優(yōu)點：效率高、使用壽命長、顯示清晰亮眼、色彩豐富鮮明。自二十一世紀初，隨著LED技術(shù)的不斷提高與創(chuàng)新，在國外得到了廣泛的利用。LED點陣顯示器的種類有多種：根據(jù)陣列分為5×7，5×8，6×8，8×8，根據(jù)發(fā)光顏色可分為單色，雙色，三色，根據(jù)極性的排列方式可分為共陽極和陰極。LED〔8*8〕點陣顯示的根本原理：8*8的點陣是由64個發(fā)光二極管組成，每個二極管都是分布在行線與列線的交點上，當(dāng)某一列的電平為1，某一行為0時，那么對的二極管就會點亮；如圖2.6所示。圖2.68*8點陣LED根據(jù)驅(qū)動方式的不同，LED點陣屏分為計算機驅(qū)動型和單片機驅(qū)動型兩種工作方式：計算機驅(qū)動型的特點：LED點陣顯示屏由計算機驅(qū)動的，不僅可以顯示字符，圖形，還可以顯示多媒體彩色視頻內(nèi)容，但其本錢高。單片機驅(qū)動型的特點：體積小，重量輕，本錢低，無線電愛好者有一定根底，經(jīng)過一個簡單的學(xué)習(xí)后，只需要購置一些元器件，就可以使用LED點陣屏了。2用8*8LED點陣構(gòu)成16*16LED點陣在現(xiàn)實應(yīng)用中，用一個16×16的點陣就可以完整的顯示一個漢字。下面就以4塊8*8點陣構(gòu)成的16×16點陣來實現(xiàn)本課題設(shè)計的顯示任務(wù)。構(gòu)建16*16點陣時首先在Proteus軟件的元件庫中找到一塊“Matrix-8x8-red”元器件，然后復(fù)制四塊該元件并移到編輯窗口中。在放置元件時,要注意把元件左轉(zhuǎn)90°，使其水平放置，這樣它的行線和列線分別為左面8個引腳和右邊8個引腳。然后開始對四個元器件對應(yīng)的行線和列線分別進行標號，每一條行線和列線的引腳都接一行16個LED。但要注意將行線和列線的引腳都要設(shè)計長一點，為方便我們連線使用?？梢钥吹皆瓉淼倪B接線已被自動隱藏，而交叉留下的點可以不去管它。然后我們選中下面的兩塊點陣，拖動它們與上側(cè)的兩塊合攏。這樣做成的LED點陣的列線為左邊的16個位選數(shù)據(jù)線，右邊的16個引腳是用來輸入字體代碼。最終連接的效果如圖2.7所示。圖2.716*16LED點陣2.7取字模軟件介紹在設(shè)計中由于用到的是一個16*16的LED點陣，需要顯示27個漢字，如果單是手工對字體取模，將會花費很多時間，為了方便操作，我們利用字模軟件PCtoLCD2002，該軟件簡單方便易操作，省了很多工作量。軟件主界面如圖2.8所示。圖2.8取字模軟件界面1.文字輸入?yún)^(qū)輸入所需要顯示的文字，文字數(shù)目不限。2.文字輸入完畢后，點擊生成字模按鍵，然后將字模保存。3.取模原那么：以字節(jié)為單位，每取8個點作為一個字節(jié)，如果最后缺乏8個點就補滿8位。4.取模方式：可根據(jù)字體顯示移動的方向自行選擇是橫向取模還是縱向取模。5.提供圖象保存，數(shù)據(jù)保存為文本文件的功能。6.如果想要輸入漢字和字母，那就要先輸入漢字，程序會將您第一個輸入的文字作為取模寬度。在軟件文字輸入?yún)^(qū)輸入某個字，按下Enter在點陣生成區(qū)就會有相對應(yīng)字的點陣生成，軟件中還可以自行設(shè)置字模的取模方式，修改圖像，參數(shù)設(shè)置等。3系統(tǒng)軟件局部設(shè)計在單片機系統(tǒng)中，硬件局部是系統(tǒng)的根底，軟件那么是在硬件的根底上對電路元件的調(diào)配和使用，最終實現(xiàn)系統(tǒng)所要到達的目標。因此，系統(tǒng)在總體設(shè)計上首先要確定程序結(jié)構(gòu)，合理分配內(nèi)置的RAM資源，劃分功能模塊，其次進行主程序和各模塊程序的設(shè)計，最后連接成一個完整的應(yīng)用程序。系統(tǒng)軟件選用C語言程序編寫，根據(jù)模塊化的設(shè)計思路進行設(shè)計。軟件的主要作用就是向點陣顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號來控制顯示屏上顯示的漢字的移動。根據(jù)軟件分層次設(shè)計的原理，將軟件系統(tǒng)分成兩大塊：一塊是顯示驅(qū)動程序，另一塊是系統(tǒng)的應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序主要負責(zé)向顯示屏傳輸顯示數(shù)據(jù)，并負責(zé)產(chǎn)生行、列掃描信號和其它的控制信號，共同實現(xiàn)點陣顯示屏的掃描顯示工作。系統(tǒng)應(yīng)用程序主要掌管系統(tǒng)整體環(huán)境的設(shè)置和顯示效果處理等工作，由主程序來完成。3.1主程序設(shè)計系統(tǒng)運行主程序后，首先是初始化系統(tǒng)環(huán)境，然后點陣進入開機狀態(tài)，進入正常顯示，顯示屏每次顯示一個漢字且連續(xù)實現(xiàn)漢字向左滾動和向上滾動。由于單片機沒有停機指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1主程序的總體結(jié)構(gòu)3.2顯示驅(qū)動程序設(shè)計顯示驅(qū)動程序首先進入中斷模塊，給定時器賦初值，然后開始查詢當(dāng)前點亮的行號，并且把下一行的顯示數(shù)據(jù)從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取出來，經(jīng)過串口輸出發(fā)送到移位存放器內(nèi)。為了防止在切換顯示數(shù)據(jù)時發(fā)生拖尾現(xiàn)象，因此，我們要提前關(guān)閉顯示屏，即消隱。等到顯示數(shù)據(jù)被輸出鎖存器鎖存后，再重新輸出新的行數(shù)據(jù)，并同時翻開顯示。顯示驅(qū)動程序流程圖如圖3.2所示。圖3.2顯示驅(qū)動程序流程圖3.3顯示屏刷新率的計算顯示驅(qū)動程序在中端程序中首先應(yīng)該對定時器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，16行掃描格式的顯示屏刷新率計算公式如下：刷新率〔幀頻〕=×〔溢出率〕=×〔3.1〕式〔3.1〕中：fosc—晶振頻率；t0—定時器T0初值〔工作在16位定時器模式〕。4系統(tǒng)調(diào)試及性能分析4.1系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩局部。硬件調(diào)試方面主要是在焊接時應(yīng)該先焊接小元器件，然后分模塊逐個進行焊接測試，防止元器件的虛焊。對硬件進行調(diào)試時要在軟件正確無誤的條件下進行，這樣即使某個模塊出現(xiàn)焊接錯誤，我們也可以逐個調(diào)試排查。當(dāng)然，在調(diào)試的時候也會出現(xiàn)一些防止不了的誤差。軟件調(diào)試方面主要是依據(jù)事先設(shè)計好的硬件電路原理圖來編寫程序。在大二期間所學(xué)的是C語言，因此，本設(shè)計在編寫軟件程序時都是采用C語言編寫的。首先是編寫不同模塊的功能程序，等全部編寫完成后將他們組合在一起。起初在編寫時總會出現(xiàn)一些意想不到的問題，但是經(jīng)過仔細分析、屢次調(diào)試還是將問題逐個擊破，將程序編譯成功。4.2hex文件的生成要生成.hex文件，首先要進行系統(tǒng)軟件調(diào)試，軟件調(diào)試主要是將每個功能模塊的程序在Keil軟件中進行編譯以驗證其功能的可實現(xiàn)性。在軟件編譯成功后生成.hex文件方可進行功能測試。1.翻開Keil編程軟件，單擊菜單欄中的“工程”選項，在下拉菜單中選擇“新建工程”，然后彈出“創(chuàng)立工程工程”對話框，輸入新建工程名稱，單擊“確定”按鈕后，在彈出的“選擇設(shè)備”的對話框中選擇適宜的單片機型號。2.單擊菜單欄中的“文件”，在下拉菜單欄中選擇“新建”，翻開一個空的文本編輯窗口后保存，創(chuàng)立新的源程序文件“16_16MOVE.c”。3.在左側(cè)的“工程”窗口的“文件”頁中單擊文件組，單擊鼠標右鍵，在彈出的窗口中選中添加文件到“源組1”選項，將“16_16MOVE.c”程序?qū)氲健霸唇M1”中。如圖4.1所示。圖4.1Project界面4.在“工程”下拉菜單中，選擇“OptionsforTarget”設(shè)置對話框,將會彈出“OptionsforTarget”窗口，在此對話框中選中“Output”選項卡中的“CreateHEXFile”選項。如圖4.2所示。圖4.2OptionsforTarget界面5.在“Project”下拉菜單中，選擇“RebuildallTargetFiles”項。如圖4.3所示。圖4.3RebuildallTargetFiles界面假設(shè)程序編譯成功，將生成“16_16MOVE.hex”文件。如圖4.4所示。圖4.4生成的.hex文件4.3仿真調(diào)試在最新版本的Proteus軟件中，沒有現(xiàn)成的16*16點陣模塊，因此，在設(shè)計過程中采用現(xiàn)有的4塊8*8點陣模塊組合成一個16*16點陣模塊。仿真時，先在Proteus中找到STC89C52芯片，單擊鼠標左鍵然后對其進行參數(shù)設(shè)置，將單片機的時鐘頻率設(shè)置為12MHz后開始加載.hex文件。等加載完成后連接好電路點擊仿真按鍵即可對系統(tǒng)進行仿真。在仿真過程當(dāng)中如果遇見硬件問題可在Proteus中直接更換修改，如果遇到軟件參數(shù)問題可在keil中直接調(diào)試更換，這樣，通過用keil軟件和Proteus軟件的共同作用就可以實現(xiàn)本設(shè)計的最終目標。4.4調(diào)試中出現(xiàn)的問題在調(diào)試過程中，系統(tǒng)在調(diào)用延時子程序時，假設(shè)遇到延時時間過短問題，即使能提高點陣顯示屏的亮度，也無法看到字體完整的顯示，每行的漢字尚未等顯示完整就進入了下一行的掃描，甚至鎖存器的輸出還沒到達顯示屏，就進入到下一個掃描周期；如果延時時間過長，就會造成顯示屏的亮度降低，并且掃描出來的字體斷斷續(xù)續(xù)，人眼看到的并不是一個完整的漢字，因此，以上兩種情況都是不符合設(shè)計要求，假設(shè)想要到達最正確的顯示效果，就必須依靠鎖存器的鎖存時間來準確算出掃描一行的最短時間，以獲得最正確的時間延時，顯示屏才能顯示穩(wěn)定的漢字。5結(jié)論與展望5.1結(jié)論本設(shè)計采取由淺入深，循序漸進的模式。首先簡單的介紹了半導(dǎo)體的相關(guān)知識，繼而講到在半導(dǎo)體根底上產(chǎn)生的發(fā)光二極管，接著自然聯(lián)想到由LED矩陣組成的顯示屏，這樣就談到了本次設(shè)計的核心。在設(shè)計上分為三大步。第一步是程序的設(shè)計。程序設(shè)計采用C語言編寫，在大二上學(xué)期，學(xué)習(xí)了單片機的知識，在學(xué)習(xí)期間也得到了很多同學(xué)的熱心指導(dǎo)，從而為編程以及素材上積累了廣泛的知識和經(jīng)驗，所以本次設(shè)計思路很清晰。主要由主顯示程序的設(shè)計和附加電路程序的設(shè)計。第二步是電路的仿真，通常使用Proteus仿真軟件，根據(jù)設(shè)計要求，選擇必要的器件，并將他們有機的連接起來。完成之后，將已經(jīng)生成的hex文件下載到仿真電路中的單片機上，就可以運行仿真了。第三步是實物的設(shè)計，也是本設(shè)計的又一重點。實體的設(shè)計會遇到很多實際問題，比方器件的選購，元器件的排列，以及電路的焊接。不過還好經(jīng)過老師的指導(dǎo)，同學(xué)的幫助，以及自己的一點努力，雖然幾經(jīng)曲折，最終還是完成了實物的設(shè)計。最后將程序通過下載器下載到單片機上，整個系統(tǒng)就可以正常工作了。5.2展望本設(shè)計為簡單的單色顯示屏，在工業(yè)上，單色LED屏，雙基色LED屏，以及全彩LED屏技術(shù)方興未艾，在生活中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用并將繼續(xù)發(fā)揮它們的作用。將來全彩LED顯示屏必將大放異彩。所以我不會滿足當(dāng)前所取得的微小成績，還將繼續(xù)努力，不斷充實和提高自己，為社會主義現(xiàn)代化奉獻自己的力量。參考文獻[1]張鑫．單片機原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社,2010，10．[2]涂時亮．單片微型機原理應(yīng)用，復(fù)旦大學(xué)出版社，2008，8．[3]陽進．基于單片機的LED顯示屏的漢字顯示[J]．中國科技信息，2006，12．[4]汪建．MCS-96系列單片機原理與應(yīng)用技術(shù)．武漢華中科技大學(xué)出版社，2007，8.[5]唐德禮．STC89C52RC系列單片機原理及應(yīng)用實例，華中科技大學(xué)出版社，2009．[6]宋萬杰．羅豐．CPLD技術(shù)及其應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2008．[7]楊衛(wèi)平．LED大屏幕信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計，河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010．[8]鄭剛．LED大屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計，北方工業(yè)大學(xué)出版社,2007，3．[9]李元生．LED光柱專用驅(qū)動器[J]．家庭電子，2005，(04)：1-7.[10]王亭．李瑞濤，宋召清．在Windows下PC機和單片機的串行通信[J]．微型機與應(yīng)用，2000，(1)：25-27.[11]陳新忠．基于RS232總線的單片機多機通信軟件設(shè)計[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2002，(03)：56-78.[12]喬世杰．小波圖像編碼中的對稱邊界延拓法[J]．中國圖像圖形學(xué)報，2000，5(9)：725-729.[13]李桂平．LED屏幕顯示器的設(shè)計[J]．零陵師范學(xué)院學(xué)報，2002，(9)：367-380.[14]DavidFRogers．Computergraphicsalgorithm[M].Beijing：ChinaMachinePress，2002：97-99.附錄1硬件原理圖附錄2程序清單/*16*16點陣屏的移動顯示*/#include<reg51.h>#include<intrins.h> #defineDATE_OUTP2 //指定P2口做為輸出sbitDATA=DATE_OUT^0; //列數(shù)據(jù)輸出位 sbitSCLH=DATE_OUT^1; //列掃描時鐘位sbitSCLT=DATE_OUT^2; //列數(shù)據(jù)鎖存位sbitAB=DATE_OUT^5; //行數(shù)據(jù)輸出位sbitSCK=DATE_OUT^4; //行掃描時鐘位unsignedchardate[32];//32字節(jié)RAM做為16*16點陣屏顯示緩存voiddisplay();//做為點陣掃描函數(shù)，將顯示緩存的數(shù)據(jù)輸出到點陣屏voiddisplay_time(unsignedinttimer); //指定時間掃描顯示voiddisplaymove(unsignedchar*lp,unsignedcharc,unsignedchartimer);//顯示漢字內(nèi)容的移動效果，LP指向要顯示第一個字的首地址，C表示顯示字的個數(shù)， //timer是移動的速度voiddisplaymovetb(unsignedchardin,unsignedchar*lp,unsignedchartimer);//上下移動內(nèi)容，din：1為向下，0為向上，lp指向要移入的內(nèi)容，timer為移動速度voiddelay(unsignedinta);//延時子函數(shù)codeunsignedcharxi[32]=//西{0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x3F,0xF8,0x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0x28,0x38,0x30,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x3F,0xF8,0x20,0x08};codeunsignedcharjing[32]=//京{0x02,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x01,0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x45,0x04,0x02,0x00};codeunsignedcharxue[32]=//學(xué){0x22,0x08,0x11,0x08,0x11,0x10,0x00,0x20,0x7F,0xFE,0x40,0x02,0x80,0x04,0x1F,0xE0,0x00,0x40,0x01,0x80,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00};codeunsignedcharyuan[32]=//院{0x00,0x40,0x78,0x20,0x4B,0xFE,0x52,0x02,0x54,0x04,0x61,0xF8,0x50,0x00,0x48,0x00,0x4B,0xFE,0x48,0x90,0x68,0x90,0x50,0x90,0x41,0x12,0x41,0x12,0x42,0x0E,0x44,0x00};codeunsignedcharji[32]={//機0x10,0x00,0x10,0x10,0x11,0xF8,0x11,0x10,0xFD,0x10,0x11,0x10,0x31,0x10,0x39,0x10,0x55,0x10,0x51,0x10,0x91,0x10,0x11,0x10,0x11,0x12,0x12,0x12,0x14,0x0E,0x18,0x00};codeunsignedchardian[32]={//電0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x0A,0x01,0x02,0x01,0x02,0x00,0xFE};codeunsignedchargong[32]={//工0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00};codeunsignedcharcheng[32]={//程0x08,0x00,0x1D,0xFC,0xF1,0x04,0x11,0x04,0x11,0x04,0xFD,0xFC,0x10,0x00,0x30,0x00,0x39,0xFE,0x54,0x20,0x54,0x20,0x91,0xFC,0x10,0x20,0x10,0x20,0x13,0xFE,0x10,0x00};codeunsignedcharxie[32]={//系0x00,0xF8,0x3F,0x00,0x04,0x00,0x08,0x20,0x10,0x40,0x3F,0x80,0x01,0x00,0x06,0x10,0x18,0x08,0x7F,0xFC,0x01,0x04,0x09,0x20,0x11,0x10,0x21,0x08,0x45,0x04,0x02,0x00};codeunsignedcharzi[32]={//自0x01,0x00,0x02,0x00,0x04,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10};codeunsignedchardong[32]={//動0x00,0x40,0x00,0x40,0x7C,0x40,0x00,0x40,0x01,0xFC,0x00,0x44,0xFE,0x44,0x20,0x44,0x20,0x44,0x20,0x84,0x48,0x84,0x44,0x84,0xFD,0x04,0x45,0x04,0x02,0x28,0x04,0x10};codeunsignedcharhua[32]={//化0x08,0x80,0x08,0x80,0x08,0x84,0x10,0x88,0x10,0x90,0x30,0xA0,0x30,0xC0,0x50,0x80,0x91,0x80,0x12,0x80,0x14,0x80,0x10,0x82,0x10,0x82,0x10,0x82,0x10,0x7E,0x10,0x00};codeunsignedcharyi[32]={//10x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x1F,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x01,0x80,0x1F,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00};/*"1",0*/codeunsignedcharlin[32]={//0 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xF0,0x0C,0x18,0x18,0x0C,0x30,0x06,0x30,0x06,0x30,0x06,0x30,0x06,0x30,0x06,0x18,0x0C,0x0C,0x18,0x03,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00};/*"0",0*/codeunsignedcharling[32]={//0 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xF0,0x0C,0x18,0x18,0x0C,0x30,0x06,0x30,0x06,0x30,0x06,0x30,0x06,0x30,0x06,0x18,0x0C,0x0C,0x18,0x03,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00};/*"0",0*/codeunsignedcharer[32]={//20x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xF0,0x18,0x18,0x38,0x1C,0x38,0x1C,0x00,0x38,0x00,0x70,0x01,0xC0,0x07,0x00,0x0C,0x04,0x3F,0xFC,0x3F,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00};codeunsignedcharban[32]={//班0x00,0x80,0x00,0x80,0xF8,0xBE,0x22,0x88,0x22,0x88,0x22,0x88,0x22,0x88,0xFA,0xBE,0x22,0x88,0x24,0x88,0x20,0x88,0x39,0x08,0xE1,0x08,0x42,0x3E,0x04,0x00,0x08,0x00};codeunsignedcharzhang[32]={//張0x01,0x00,0xF9,0x08,0x09,0x08,0x09,0x10,0x09,0x20,0x79,0x40,0x41,0x00,0x47,0xFE,0x41,0x40,0x79,0x20,0x09,0x20,0x09,0x10,0x09,0x08,0x09,0x44,0x51,0x82,0x21,0x00};codeunsignedcharpeng[32]={//鵬0x00,0x10,0x77,0x20,0x55,0x7C,0x55,0x44,0x55,0x64,0x77,0x54,0x55,0x44,0x55,0x4C,0x55,0x40,0x77,0x7E,0x55,0x02,0x55,0x02,0x55,0x7A,0xB5,0x02,0x89,0x0A,0x13,0x04};codeunsignedcharzhin[32]={//制0x04,0x04,0x24,0x04,0x24,0x04,0x3F,0xA4,0x44,0x24,0x04,0x24,0xFF,0xE4,0x04,0x24,0x04,0x24,0x3F,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x26,0x84,0x25,0x04,0x04,0x14,0x04,0x08};codeunsignedcharzuo[32]={//作0x09,0x00,0x09,0x00,0x09,0x00,0x11,0xFE,0x12,0x80,0x32,0x80,0x34,0x80,0x50,0xF8,0x90,0x80,0x10,0x80,0x10,0x80,0x10,0xFC,0x10,0x80,0x10,0x80,0x10,0x80,0x10,0x80};codeunsignedcharduan[32]={//段0x06,0x00,0x38,0xF8,0x20,0x88,0x20,0x88,0x20,0x88,0x3C,0x86,0x21,0x00,0x20,0x00,0x3D,0xFC,0x20,0x84,0x20,0x88,0x2C,0x50,0xF0,0x20,0x20,0x50,0x20,0x88,0x23,0x06};codeunsignedcharjin[32]={//金0x01,0x00,0x01,0x00,0x02,0x80,0x04,0x40,0x08,0x20,0x10,0x10,0x2F,0xE8,0xC1,0x06,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0x11,0x10,0x09,0x10,0x09,0x20,0xFF,0xFE,0x00,0x00};codeunsignedcharying[32]={//英0x08,0x20,0x08,0x20,0xFF,0xFE,0x08,0x20,0x01,0x00,0x01,0x00,0x1F,0xF0,0x11,0x10,0x11,0x10,0x11,0x10,0xFF,0xFE,0x02,0x80,0x04,0x40,0x08,0x20,0x30,0x18,0xC0,0x06};codeunsignedcharlao[32]={//老0x02,0x00,0x02,0x08,0x3F,0xD0,0x02,0x20,0x02,0x40,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x02,0x00,0x0C,0x10,0x18,0xE0,0x2F,0x00,0x48,0x08,0x88,0x08,0x08,0x08,0x07,0xF8,0x00,0x00};codeunsignedcharshi[32]={//師0x08,0x00,0x0B,0xFE,0x48,0x20,0x48,0x20,0x48,0x20,0x49,0xFC,0x49,0x24,0x49,0x24,0x49,0x24,0x49,0x24,0x49,0x24,0x09,0x34,0x11,0x28,0x10,0x20,0x20,0x20,0x40,0x20};codeunsignedcharzhi[32]={//指0x11,0x00,0x11,0x04,0x11,0x38,0x11,0xC0,0xFD,0x02,0x11,0x02,0x10,0xFE,0x14,0x00,0x19,0xFC,0x31,0x04,0xD1,0x04,0x11,0xFC,0x11,0x04,0x11,0x04,0x51,0xFC,0x21,0x04};codeunsignedchardao[32]={//導(dǎo)0x00,0x00,0x3F,0xF0,0x20,0x10,0x20,0x10,0x3F,0xF0,0x20,0x04,0x20,0x04,0x1F,0xFC,0x00,0x20,0x00,0x20,0xFF,0xFE,0x08,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x00,0xA0,0x00,0x40};voidmain(void)//主入口函數(shù){ unsignedchari=0,j=0; for(i=0;i<32;i++) date[i]=xi[i];//將"西"復(fù)制到顯示緩存 while(1) { display_time(2); //顯示約2秒 displaymove(jing,27,10);//將從"京"開始的四個漢字從右向左移動 display_time(1); //等持約1秒 displaymovetb(1,0,10); //將點陣上顯示的內(nèi)容向下以10的速度移出，補上0，即清空顯示屏 display_time(1); //等待1秒 displaymovetb(0,xi,10); //將"西"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,jing,10); //將"京"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,xue,10); //將"學(xué)"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,yuan,10); //將"院"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,ji,10); //將"機"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,dian,10); //將"電"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,gong,10); //將"工"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,cheng,10); //將"程"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,xie,10); //將"系"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,zi,10); //將"自"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,dong,10); //將"動"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,hua,10); //將"化"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,yi,10); //將"1"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,ling,10); //將"0"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,lin,10); //將"0"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,er,10); //將"2"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,ban,10); //將"班"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,zhang,10); //將"張"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,peng,10); //將"鵬"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,zhin,10); //將"制"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,zuo,10); //將"作"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,duan,10); //將"段"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,jin,10); //將"金"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,ying,10); //將"英"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,lao,10); //將"老"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,shi,10); //將"師"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,zhi,10); //將"指"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,dao,10); //將"導(dǎo)"字以10的速度向上移動 displaymovetb(0,0,10); //以10的速度向上清空 display_time(1); //等待1秒 displaymovetb(1,xi,10); //將"西"字以10的速度向下移動 }}voiddisplay()//顯示{ unsignedchari,ia,j,tmp; //定義變量 DATE_OUT=0XFF; //置位高電平做準備 AB=0; //將行數(shù)據(jù)位清0，準備移位 for(i=0;i<16;i++){ //循環(huán)輸出16行數(shù)據(jù) SCK=0; //為行移位做準備 SCLT=0; //為列鎖存做準備 for(ia=2;ia>0;){ //每行16個點，循環(huán)位移兩個字節(jié) ia--; //循環(huán)兩次 tmp=~date[i*2+ia]; //讀取點陣數(shù)據(jù)做輸出，這里用到ia目的是先讀取點陣數(shù)據(jù)的第二位字節(jié)，因一行16個點由兩個字節(jié)組成， //電路中的移位存放器最后一位對應(yīng)最后一列，所以要先輸出一行中的第二個字節(jié)數(shù)據(jù) for(j=0;j<8;j++){ //循環(huán)兩次，每次移一個字節(jié)， SCLH=0; //為列移位做準備 DATA=tmp&0x01; //將數(shù)據(jù)低位做輸出，由電路圖可知，移位存放器的最后一位對應(yīng)最后一列，因此先移最后一位 tmp>>=1; //將數(shù)據(jù)緩沖右移一位，為下次輸出做準備 SCLH=1; //將DATA上的數(shù)據(jù)移入存放器 } //移入單字節(jié)結(jié)束 } //移入兩個字節(jié)結(jié)束 DATE_OUT|=0X14; //此句可以用以下兩句來理解，如果不將兩句合為一句，將出現(xiàn)拖影現(xiàn)像 //SCK=1; //SCK拉高，行數(shù)據(jù)移位，相應(yīng)行拉低，三極管導(dǎo)通輸出電量到相應(yīng)行點陣管陽極〔共陽〕 //SCLT=1; //SCLT拉高，將數(shù)據(jù)鎖存輸出到相應(yīng)列的點陣發(fā)光管顯示，顯示一行后將保持到下一行顯示開始 AB=1; //行數(shù)據(jù)位只在第一行時為0，其它時候都為1，當(dāng)將這個0移入存放器后，從第一位開始一直移位最后一位， //移位的過程，AB就必需是1，這是因為不能同時有兩個及兩個以上0的出現(xiàn)，否那么顯示出亂 } j=64; while(j--); //每一行的顯示，保持了兩字節(jié)的移位時間，因此，最后一行的顯示，也要參加保持時間，補嘗顯示的亮度 SCK=0; // SCK=1; //將最后一行數(shù)據(jù)移出}voiddisplay_time(unsignedinttimer) //指定時間掃描顯示{ unsignedcha