点阵式汉字电子显示屏 毕业设计

点阵式汉字电子显示屏 毕业设计(论文) 毕业设计(论文)任务书题目: 题目: 任务与要求: 任务与要求: MCS- 系单片机为核心器件,组成点阵式汉字电子显示屏. 以 MCS-51 系单片机为核心器件,组成点阵式汉字电子显示屏. 点阵显示器组成, 个汉字. 显示屏由 16*16LED 点阵显示器组成,可以以此显示 4 个汉字.通过编 编译可以对汉字修改. 编译可以对汉字修改. 时间: 时间: 所属系部: 所属系部: 学生姓名: 学生姓名: 专业: 专业: 指导单位或教研室: 指导单位或教研室: 指导教师: 指导教师: 电子技术教研室 职称: 职称: 学 号: 点阵式汉字电子显示屏的设计 2010 年 4 月 15 日 点阵式汉字电子显示屏 毕业设计(论文) 毕业设计(论文)进度计划表日 期 工 作 内 容 执 行 情 况指导教师 签 字 教师对进 度计划实 施情况总 评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一. 点阵式汉字电子显示屏 目 录 第 1 章 设计内容及设计方案 .................................................4 1.1 设计要求 .............................................................................................................................. 5 1.2 总体设计方案和论证 ......................................................................................................... 5 1.2.1 LED 显示屏控制系统设计........................................................................................... 5 1.2.2 系统模块化设计........................................................................................................... 6 第 2 章系统的功能概述 ....................................................... 6 2.1 电路的基本概述 .................................................................................................................. 6 2.1.1 电路的基本组成.......................................................................................................... 6 2.1.2 电路的特点及功能....................................................................................................... 7 2.2 主要设计内容及技术指标 ................................................................................................. 7 2.2.1 主要设计内容.............................................................................................................. 7 2.2.2 主要技术指标.............................................................................................................. 8 2.3 LED 显示屏控制系统设计 .................................................................................................. 8 第 3 章 系统硬件设计 ........................................................ 8 3.1 硬件电路组成及工作原理 ................................................................................................. 8 3.3 AT89C51 单片机的结构 .................................................................................................... 10 3.3.1 AT89C5 基本结构....................................................................................................... 10 3.3.2 单片机引脚图及封装................................................................................................ 12 3.4 74 LS154 译码器芯片介绍 ............................................................................................... 15 3.5 8×8 LED 点阵显示模块的硬件设计及工作原理 ........................................................... 17 第 4 章 系统的软件设计 ..................................................... 19 4.1 软件流程 ............................................................................................................................ 19 4.2 汉字的表示及编码原理 ................................................................................................... 20 4.3 提取汉字的软件的设计及实现 ....................................................................................... 21 4.3.1 汉字的实现.............................................................................................................. 22 第 5 章 系统调试与测试结果分析 ............................................. 24 5.1 元器件清单和使用的仪器仪表 ........................................................................................ 24 5.1.1 电子设计元件清单..................................................................................................... 24 5.1.2 使用的仪器仪表........................................................................................................ 25 5.2 系统调试 .......................................................................................................................... 25 5.2.1 硬件调试..................................................................................................................... 25 5.2.2 软件调试..................................................................................................................... 25 5.2.3 硬件软件联调............................................................................................................. 27 5.3 测试结果 .......................................................................................................................... 27 总 谢 错误!

未定义书签. 结 .................................................. 错误!未定义书签. 辞 .................................................. 错误!未定义书签. 错误! 未定义书签. 参 考 文 献 ............................................................... 29 .................................................... 附录 1 电路设计总原理图 .................................................... 31 附录 2 程 序 清 单 ......................................................... 32 ......................................................... 点阵式汉字电子显示屏

摘 要 随着电子技术和信息技术的迅速发展, 计算机技术正在日益渗透到人们日常 生活的方方面面,在这一进程中,单片机起到了重要作用. 单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支, 也是一种非常活跃且颇具生 命力的机种.单片微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称微控制 器( MicroController Unit, MCU),单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有 计算机的基本功能部件:中央处理器(CPU) ,存储器(MEM) ,输入/输出接口 (I/O)等.因此,单片机只需要有适当的软件和外部设备,便可组成为一个单 片机控制系统.自 20 世纪 70 年代问世以来,已经对人类社会的各个方面产生了 巨大的影响. 单片机技术开发和应用水平已经成为一个国家工业化发展水平的重 要标志.近年来,由于单片机在国防,工业,医疗,交通,通信,机器人等高精 尖技术领域的广泛应用,促进了单片机技术的迅猛发展.为了适应广泛要求,各 种新型的速度快,体积小,功能全,功耗低的单片机不断涌现出来.比较有代表 性的主要有 Intel 公司的 MCS-51 系列以及其他公司的基于 51 内核的兼容机, PIC 公司的 PIC 系列单片机,Atmel 公司的 AVR 系列单片机以及 32 位 ARM 单片机 等等. 关键字:控制,微控制器,单片机 关键字 点阵式汉字电子显示屏

第 1 章,设计内容及设计方案

1.1, 1.1,设计要求 以 MCS-51 系单片机为核心器件,组成电阵式汉字电子显示屏.显示屏游 16*16LED 点阵显示器组成,可依次显示 4 个汉字.通过编程可以对汉字修改. 1.2 ,总体设计方案和论证 1.2.1, 1.2.1, LED 显示屏控制系统设计 LED 显示屏控制系统实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种 方式. 方案一:动态扫描,即一行发光二极管共用一行驱动寄存器,根据共用一行 驱动寄存器的发光二极管像素数目,分为 1/4,1/16 扫描等; 方案二:静态锁存,即每一个发光一极管都对应有一个驱动寄存器,从而保 证了每一个发光一极管的亮度占空比为 100%; 动态扫描法可以大大减少控制器的 I/O 口,不但符合本设计的要,求而且应 用较广,因此选用方案一. LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种.日前普遍采用串行控 制技术,显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间,每个时钟仅传 送一位数据.采用这种方式的驱动 IC 种类较多,不同显示单元之间的联线较少, 可减少显示单元的数据传输驱动元件,从而提高整个系统的可靠性和性价比,具 体工程实现也较为容易.因此本设计采用串行控制技术. 点阵式汉字电子显示屏 1.2.2, 1.2.2,系统模块化设计 本系统采用单片机 AT89C51 为 LED 显示屏的控制核心,系统主要包括 LED8×8 点阵显示模块,74ls154 译码器等. 图 1-1 总体硬件组成框图 系统框图如图 1-1 所示,系统主要由三大模块组成即 74ls154 译码器, AT89C51 单片机, 8×8 LED 点阵显示模块. 第 2 章,系统的功能概述 2.1, 2.1,电路的基本概述 2.1.1 ,电路的基本组成 由 AT89C51, 片 74LS273 及 LED 显示屏为核心组成的点阵式 LED 汉字显 4 点阵式汉字电子显示屏 示屏是主要由时钟电路,复位电路,51 单片机,点阵阳极驱动电路,点阵阴极 驱动电路,16×16 显示屏 6 部分组成. 该电路采用 AT89C51 单片机最小化应用设计,P0 口作为 I/O 口,输出行数 据和控制信号.P2 口作为 I/O 口,与\写\控制信号配合,输出列控制信号.LED 显示采用动态扫描方式实现. 控制电路部分由 4 片 74LS32 和 4 片 74LS273 传输 信号,传输出来的信号通过 74LS273 输出.通过编译依次显示汉字.该 LED 显 示屏用途广泛,一般用于各种公共场所,作为宣传和广告的工具[1]. 2.1.2, 2.1.2,电路的特点及功能 该装置通过点阵式 LED 汉字显示屏来显示输出汉字,通过编程能够随时对 汉字进行修改,调整.本次设计以单片机

AT89C51 为核心,1#,2#锁存器分别 控制上 8 行和下 8 行,3#,4#锁存器分别控制左 8 列和右 8 列.通过软件编译, 从而达到汉字显示的目的. 通过此次设计让我们能更深一层的了解 LED 汉字显示屏的工作原理,各部 分电路的功能作用以及整个电路的用途.该课题,要综合应用数字电路,模拟电 路,单片机等方面的知识,并且还要学习 protel,prosys,VW 软件和新的器件, 使我能进一步巩固加深所学的基本理论,基本技能和专业知识,使之系统化,综 合化.并且培养我收集加工各种信息与获取新知识的能力以及动手制作的能力. 该 LED 显示屏用途广泛,一般用于各种公共场所,作为宣传和广告的工具.对 于公共设施服务有着极为重要的意义. 2.2 ,主要设计内容及技术指标 2.2.1 ,主要设计内容 1,用单片机 AT89C51 及 LED 点阵显示器为核心器件,制作一个点阵式汉 点阵式汉字电子显示屏 字电子显示屏. 2,完成电路原理图,印制电路板设计,元器件采购,装配及调试工作. 3,完成该课题的程序设计,提交程序设计框图及程序设计清单. 4,完成硬件与软件的综合调试,能实现预定的功能和主要技术指标. 2.2.2 ,主要技术指标 (1)点阵式显示器能依次显示 4 个汉字. (2)通过编程能够随时对汉字进行修改,调整. 2.3,LED 2.3,LED 显示屏控制系统设计 动态扫描,即一行发光二极管共用一行驱动寄存器,根据共用一行驱动寄存 器的发光二极管像素数目,分为 1/4,1/16 扫描等,动态扫描法可以大大减少控制 器的 I/O 口,不但符合本设计的要,求而且应用较广,因此选用此方案. LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种.日前普遍采用串行控 制技术,显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间,每个时钟仅传 送一位数据.采用这种方式的驱动 IC 种类较多,不同显示单元之间的联线较少, 可减少显示单元的数据传输驱动元件,从而提高整个系统的可靠性和性价比,具 体工程实现也较为容易.因此本设计采用串行控制技术. 第 3 章,系统硬件设计 3.1 ,硬件电路组成及工作原理 点阵式汉字电子显示屏 本产品采用以 AT89C51 单片机为核心芯片的电路来实现, 主要由 AT89C51 芯片,时钟电路,复位电路,列扫描驱动电路(74HCl54),16×16LED 点阵 5 部分 组成,如图 1 所示.其中,AT89C51 是一种带 4kB 闪烁可编程可擦除只读存储 器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory,FPEROM)的低电压,高 性能 CMOS 型 8 位微处理器,俗称单片机.该器件采用 ATMEL 高密度非易失 存储器制造技术制造,工业标准的 MCS 一 5l 指令集和输出管脚相兼容.由于将 多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,能够进行 1 000 次写/擦循 环,数据保留时间为 10 年.他是一种高效微控制器,为很多嵌人式控制系统提 供了一种灵活性高且价廉的方案.因此,在智能化电子设计与制作过程中经常用 到 AT89C51 芯片. 时钟电路由 AT89C5l 的 18, 脚的时钟端(XTAI l 及 XTAL2) 19 以及 12 MHz 晶振 X,电容 C2,C3 组成,采用片内振荡方式.复位电路采用简 R2, 开关 K 组成, 分别接至 AT89C51 易的上电复位电路, 主要由电阻 R, 电容 C, 的 RST 复位输入端.LED 点阵显示屏采用 16×16 共 256 个象素的点阵,可通过 万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布. 我们把行列总线接在单片机的 I/0 口,然后把上面分析到的扫描代码送入 总线,就可以得到显示的汉字了.但是若将 LED 点阵的行列端口全部直接接入 89S5 1 单片机,则需要使用 32 条 I/0 口,这样会造成 I/0 口资源的耗尽,系 统也再无扩充的余地.因此,我们在实际应用中只是将 LED 点阵的 16 条行线直 接接在 P0 口和 P2 口,至于列选扫描信号则是由 4—16 线译码器 74HCl54 来选 择控制,这样一来列选控制只使用了单片机的 4 个 I/O 口,节约了很多 I/O 口资源,为单片机系统扩充使用功能提供了条件.考虑到 P0 口必需设置上拉电 阻, 我们采用 4. k 排电阻作为上拉电阻. 7 汉字扫描显示的基本过程是这样的: 通电后由于电阻 R,电容 c1 的作用,使单片机的 RST 复位脚电平先高后低,从 而达到复位;之后,在 C,C3,X 以及单片机内部时钟电路的作用下,单片机 89C51 按照设定的程序在 P0 和 P2 接口输出与内部汉字对应的代码电平送至 LED 点阵的行选线(高电平驱动),同时在 P1.1,P1.2,P1.3,P1.4 接口输出列 选扫描信号(低电平驱动),从而选中相应的象素 LED 发光,并利用人眼的视觉 暂留特性合成整个汉字的显示.再改变取

表地址实现汉字的滚动显示. 点阵式汉字电子显示屏 VCC VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P1.0 VCC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RST P0.7 P3.0 /EA P3.1 ALE P3.2 /PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 VSS P2.0 AT89C51 2N5401*16 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 4.7K*16 1 2 3 4 5 6 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C3 LED16*16 1K C2 22pF 1 2 C1 22pF VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 23 22 21 20 18 19 12 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 A Y5 B Y6 C Y7 D Y8 Y9 Y10 Y11 OE1 Y12 OE2 Y13 Y14 GND Y15 U1 74LS154 图 3-1 硬件电路组成 3.3, 3.3, AT89C51 单片机的结构 3.3.1, 3.3.1, AT89C5 基本结构 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 (FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能 CMOS8 位微 处理器,俗称单片机.AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储 器的单片机.单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次.该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输 出管脚相兼容. 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器,AT89C2051 是它的一种精简版本.AT89C 单 片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案. 外形及引脚排列 如图 3-2 所示 VCC 24 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 12MHz Y 2N5551*16 S1 220 4.7K*16 点阵式汉字电子显示屏 图 3-2 外形及引脚 1 2 内部结构:只读存储器即 ROM(READ ONLY MEMORY) . 外部结构:1,电源:单片机使用的是 5V 电源,其中正极接 40 引脚, 负极(地)接 20 引脚. 2,振蒎电路:单片机是一种时序电路,必须提供脉冲 信号才能正常工作,在单片机内部已集成了振荡器,使用晶体振荡器,接 18, 19 脚.3,复位引脚 3 4,EA 引脚:EA 引脚接到正电源端. 引脚功能说明: 单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类:电源,时钟,控制 和 I/O 引脚.⒈ 电源: ⑴ VCC — 芯片电源,接+5V; ⑵ VSS ---接地端; 4 时钟:XTAL1,XTAL2---晶体振荡电路反相输入端和输出端. 5 控制线:控制线共有 4 根, 点阵式汉字电子显示屏 ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲. ① ALE 功能:用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址. ② PROG 功能:片内有 EPROM 的芯片,在 EPROM 编程期间,此引 脚输入编程脉冲. (2) PSEN:外 ROM 读选通信号. (3)RST/VPD:复位/备用电源. ① RST(Reset)功能:复位信号输入端. ② VPD 功能:在 Vcc 掉电情况下,接备用电源. (4)EA/Vpp:内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源. ① EA 功能:内外 ROM 选择端,管脚接到正电源端. ② Vpp 功能:片内有 EPROM 的芯片,在 EPROM 编程期间,施 加编程电源 Vpp. 6 I/O 线 89C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口:P0,P1,P2,P3 口,共 32 个引脚.P3 口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线). 3.3.2, 单片机引脚图及封装 3.3.2, 单片机引脚图及封装 点阵式汉字电子显示屏 图 3-3 总线型引脚封装 主要特性: 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命:1000 写/擦循环 数据保留时间:10 年 全静态工作:0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明: 点阵式汉字电子显示屏 VCC:供电电压. GND:接地. P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流. 当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入.P0 能够用于外部程序数据存 储器,它可以被定义为数据/地址的第八位.在 FIASH 编程时,P0 口作为原码 输入口,当 FIASH 进行校验时,P0 输出原码,此时 P0 外部必须被拉高. P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能接 收输出 4TTL 门电流.P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故.在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收. P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,