【正文】 單片機課程設計報告項 目1616點陣LED電子顯示屏的設計摘要：本文介紹了基于STC89C51單片機的1616點陣LED電子顯示屏的設計。分別介紹了顯示屏顯示的基本原理，硬件設計、控制方法及其程序的實現(xiàn)。經(jīng)過調試和分析，本設計基本滿足了題目設計的要求。關鍵字：STC89C51 1616點陣 LED 74LS154 74LS595 前言：LED電子顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。他具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點。并廣泛用于公交汽車、碼頭、商店、學校和銀行等公共場合用于信息的發(fā)布和廣告宣傳。自20世紀八十年代開始，LED電子顯示屏的應用領域已經(jīng)遍布了交通、電信、教育、廣告宣傳等各方面。LED電子顯示屏發(fā)展較快，其無論在成本和產生的社會效益等方面都有其獨特的優(yōu)勢。一、功能要求 設計一個2位1616點陣LED電子顯示屏顯示漢字，顯示的內容的切換方式可以有左移、右移、上移、下移等，程序中應要包含上位機程序，即可通過上位機（PC機）更新顯示內容。二、方案論證 LED驅動顯示方案大屏幕顯示廣泛應用于各個領域，動態(tài)大屏幕顯示系統(tǒng)顯示的文字，數(shù)字，圖形等生動逼真，立體感強。用單片機驅動LED點陣有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態(tài)顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時間多。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。如果用靜態(tài)顯示的方法，1616的點陣共有256個發(fā)光二極管，單片機沒有那么多的端口，如果用鎖存器來擴展端口，按8位鎖存器來計算，也需要32個鎖存器。兩位顯示就需要64個鎖存器。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用靜態(tài)顯示，而是采用動態(tài)掃描的顯示方法。本次設計的要求是2位的1616點陣顯示，采用動態(tài)顯示，掃描電路就可以實現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅動器。具體就1616的點陣來說，把所有同一行的發(fā)光二極管的陽極連在一起，把同一列的發(fā)光二極管的陰極連在一起（共陽接法），先送出對應的第一行發(fā)光二極管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其亮滅的時間，然后熄滅；再送對應的第二行的數(shù)據(jù)，依次下去，直到第16行。整個來回的時間只要能夠達到每秒24次以上，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就可以看到顯示在屏幕上的穩(wěn)定的圖像了。 采用掃描方式進行顯示時，每行一個行驅動器，各行的同名列共用一個列驅動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅動器上，這就存在著一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很多時，并行傳輸?shù)姆桨覆豢扇?。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅動器，在硬件方面比較經(jīng)濟。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿缓?，這一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解為列數(shù)據(jù)傳輸和列數(shù)據(jù)顯示兩個部分。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)傳輸和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。為了達到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存的功能。經(jīng)過上述分析，歸納出列驅動器電路應具備的主要功能，對于列數(shù)據(jù)段傳輸來說，應能實現(xiàn)串入并出的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應具有并行鎖存的功能。綜上所述，本次設計采用動態(tài)掃描方式驅動LED顯示，采用串入并出的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和采用并行鎖存的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。 經(jīng)過分析，給出系統(tǒng)電路原理框圖如圖11。列驅動器單片機LED點陣屏電源行驅動器圖11 系統(tǒng)電路原理框圖三、系統(tǒng)硬件電路設計硬件電路大致上可以分成單片機系統(tǒng)及外圍電路、列驅動電路和行驅動電路三部分。 本次設計采用單片機STC89C51。單片機的串口與列驅動器相連，用來送顯示數(shù)據(jù)。P1口低4位與行驅動器相連，送出行選信號；~。P0和P2空著，需要8個88LED點陣模塊，組成1632的矩形點陣。 單片機P1口低4位輸出的行號經(jīng)4/16線譯碼器74LS154譯碼后生成16條行選通信號線，再經(jīng)過驅動器驅動對應的行線當選通端（GG2）均為低電平時，可將地址端（ABCD）的二進制編碼在一個對應的輸出端，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，54/74154 還可作 1 線－16 線數(shù)據(jù)分配器。一條行線上要帶動16列的LED進行顯示，按每一LED器件20mA電流計算，32個LED同時發(fā)光時，需要640mA電流，選用三極管8550作為驅動管可滿足要求。列驅動器由集成電路74HC595構成。它具有一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器的結構，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達到重疊處理的目的。引腳SI為串行數(shù)據(jù)輸入端，與單片機串口RXD（）相連，用來傳送數(shù)據(jù)；引腳SCK為移位寄存器的移位時鐘脈沖，與單片機串口TXD()相連；引腳SCLR信號是移位寄存器的清0輸入端，低電平有效，；RCLK是輸出寄存器的打入信號，；圖12 硬件電路原路圖 四、主要元器件功能介紹 88點陣LED結構LED點陣電子顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊組成的平面顯示屏幕。88點陣是最基本的單元模塊，由4塊88點陣可構成一塊1616點陣模塊，由8塊88點陣可構成一塊1832點陣模塊。單色88點陣外形及結構如圖13：圖13 從圖13中可以看出，8X8點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則9腳接低電平13腳接高電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第9腳要接低電平，而（11116）這些引腳接高電平，那么第一行