【正文】 ..........................................22 4 程序設(shè)計 .....................................................................................................................25 主程序 .............................................................................................................25 顯示子程序、延時子程序 ...................................................................................25 程序編譯、仿真 ...............................................................................................19 5 基于 PROTEUS的電路仿真 .........................................................................................30 PROTEUS 繪制原理圖 ......................................................................................30 PROTEUS 對單片機(jī)內(nèi)核的仿真 ...........................................................................31 6 結(jié)束語 .......................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................35 致謝 ................................................................................................................................37 1 1 引 言 LED 漢字顯示研究背景及意義 受到體育場館用 LED 顯示屏需求快速增長的帶動，近年來，中國 LED 顯示屏應(yīng)用逐步增多。目前， LED 已經(jīng)廣泛應(yīng)用在銀行、火車站、廣告、體育場館之中。而隨著奧運(yùn)會、世博會的到來， LED 顯示屏將廣泛的應(yīng)用在體育場館以及道路交通指示中， LED 顯示屏在體育廣場中的應(yīng)用將出現(xiàn)快速增長。 2020 年，中國 LED 顯示屏市場需求額為 億元，比 2020 年增長%，這其中全彩顯示屏需求額達(dá)到 億元，占整體市場的 %，雙色顯示屏的需求額位于第二位，需求額為 億元，占整體市場的 40%，單色顯示屏需求額為 億元。 [1] 2020 年奧運(yùn)會的召開將會直接推動體育場用屏幕數(shù)量的快速增加，同時，由于奧運(yùn)會用屏對 LED 顯示屏的質(zhì)量要求也較高，因此，高端屏幕的使用比例也將會增加，數(shù)量和質(zhì)量的提高帶動 LED 顯示屏市場的增長。除了體育場館之外，奧運(yùn)會和世博會等重大活動召開的另一直接推動領(lǐng)域就是廣告領(lǐng)域國內(nèi)外的廣告公司必然會看好 奧運(yùn)會和世博會帶來的商機(jī)，因此必然會增加廣告用屏的數(shù)量來提高自身收入，從而促進(jìn)了廣告用屏市場的發(fā)展。 奧運(yùn)會和世博會等重大活動的召開必然會伴隨著很多大型活動，政府、新聞媒體和各種組織都可能會在奧運(yùn)會和世博會之間舉辦各種相關(guān)活動，某些活動可能需要大屏 LED，這些需求直接帶動顯示屏市場。圖 11 20202020年中 國 LED顯 示屏市 場規(guī) 模 LED 漢字顯示 2 目前，國內(nèi)從事 LED 顯示屏生產(chǎn)的企業(yè)眾多，同時，受到外資企業(yè) LED顯示屏價格過高的影響，在中國 LED 顯示屏市場上多以本土企業(yè)為主。目前，本土 LED 顯示屏生產(chǎn)企業(yè)除供應(yīng)國內(nèi)需求外，還不斷把產(chǎn)品出口到國外市場。而近年來，受到成 本壓力的影響，國際上一些知名的 LED 顯示屏企業(yè)也逐步把 生產(chǎn)基地移到了中國，如巴可在北京設(shè)立了顯示屏生產(chǎn)基地， Lighthouse 在惠州也擁有生產(chǎn)基地， Daktronics、萊茵堡都在國內(nèi)設(shè)立了生產(chǎn)工廠。隨著國際 LED顯示屏生產(chǎn)大廠不斷把生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至國內(nèi)， 加之國內(nèi)眾多的 LED 顯示屏本土企業(yè)，中國正在成為全球 LED 顯示屏的主要生產(chǎn)基地。 因此研究研究 LED 漢字滾動顯示屏的設(shè)計方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 使用傳統(tǒng)方法設(shè)計 LED 漢字按顯示，即使用 AT89C51 單片機(jī)控制 16*16LED屏顯示動態(tài)漢字，其中主要包括硬件元件及硬件電路，軟件編程等。該方案控制靈活， 顯示屏的設(shè)計具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。 LED 漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是通過控制與組成這些文字的各個點(diǎn)所在位置相對應(yīng)的 LED 器件發(fā)光來實(shí)現(xiàn)的。通常事先把需要顯示的文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對于只控制通斷的文字顯示屏來說，每個 LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的 1 位（ 1bit），在需要該 LED 器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1，否則填 0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣時可 行的。這樣依照所需顯示的文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個顯示數(shù)據(jù)文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計算機(jī)通用的字庫字模。組成一個字的點(diǎn)陣，其大小也可以有 16 1 24 2 32 3 48 48等不同規(guī)格。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而對于文字經(jīng)常需要變化的信息，采用 LED 漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是非常有效的。為了增強(qiáng) 顯示效果， LED 漢字點(diǎn)陣顯示 系統(tǒng)可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示 3 模式相對應(yīng)，有各種動態(tài)顯示模式，它們所顯示的文字是動態(tài)的。按照文字運(yùn)動的特點(diǎn)可分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。產(chǎn)生不同顯示模式的方法可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目的；同時調(diào)整行列順序，就能得到對角線平移的效果。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。不過當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi)時間的話，也可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲備用。 本設(shè)計以實(shí)踐為主，通過仿真與實(shí)際的演示來完成。 本設(shè)計的主要工作 用單片機(jī) AT89C51 及 LED 點(diǎn)陣顯示器為核心器件，制作一個點(diǎn)陣式漢字電子顯示屏。 本文介紹了 LED 點(diǎn)陣漢字顯示屏的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)過程。文中從顯示原理和顯示屏驅(qū)動電路設(shè)計，到計算機(jī)軟件的全部過程都分別做了分析和闡述，并給出了整套系統(tǒng)的解決方案。 該系統(tǒng)以單片機(jī)為主來控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行，采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動顯示屏主要包括三大部分：底層硬件的設(shè)計、硬件驅(qū)動程序設(shè)計、 PC 機(jī)方的主控程序。顯示屏的驅(qū)動電路設(shè)計是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它 的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到顯示的效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如何獲得最優(yōu)良的顯示效果，如何降低硬件借口復(fù)雜度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，如何降低硬件成本等一系列問題成為設(shè)計顯示屏系統(tǒng)的重點(diǎn)。顯示屏的控制板是整個顯示系統(tǒng)的中樞機(jī)構(gòu)，它是衡量系統(tǒng)的性能的重要指標(biāo)。它不僅僅是簡單的文字顯示功能，而且要表現(xiàn)各種各樣的顯示效果，還要配合計算機(jī)來更新顯示信息。計算機(jī)端的軟件是控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行控制和信息的加工，它包括信息點(diǎn)陣的提取、參數(shù)的設(shè)置和信息的傳輸。 完成電路原理圖、元器件采購、裝配及調(diào)試工作。 使用畫圖軟件完成硬件電路的繪制 ，根據(jù)需要采購元器件并進(jìn)行組裝調(diào)試。 完成該課題的程序設(shè)計、提交程序設(shè)計框圖及程序設(shè)計清單。 完成硬件與軟件的綜合調(diào)試，能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能和主要技術(shù)指標(biāo)。 LED 漢字顯示 4 2 硬件電路組成及工作原理 硬件電路組成 本 硬件電路采用以 AT89C51 單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51 芯片、時鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動電路 (74HC154)、 1616 LED點(diǎn)陣 5部分組成，如圖 21 所示。 圖 21 硬件電路 組成圖 AT89C51 簡介 AT89C51 是一種帶 4 kB 閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory， 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 MCS51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，能夠進(jìn)行 1 000 次寫／擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為 10 年。他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 芯片。 [2] 5 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線