【正文】 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計報告《4個16X16點陣LED電子顯示屏》姓 名 何淵乾 班 級 07電子（2）班 專 業(yè) 電子信息工程技術(shù)報告主體參考《單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)》一、功能設(shè)計要求……………………… 3二、方案論證…………………………… 3三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計……………… 4四、系統(tǒng)程序的設(shè)計…………………… 6五、調(diào)試及性能分析…………………… 7六、控制源程序清單…………………… 7七、收獲、體會、建議………………… 7八、焊接成品…………………………… 7九、附件 附件1………………………………… 8 附件2………………………………… 15 附件3………………………………… 15 附件4………………………………… 16 附件5………………………………… 17課題：4個16X16LED點陣電子顯示屏一、功能設(shè)計要求 設(shè)計一個能顯示4個16X16點陣圖文LED顯示屏(由于經(jīng)濟(jì)問題，由4個8X8的LED焊接成一個16X16的LED)，要求能顯示圖形或文字，顯示圖形或文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰，圖形或文字顯示有靜止、左移或右移等顯示方式。二、方案論證 從理論上講，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到想要的顯示結(jié)果。這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。每個16X16的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這么多端口。如果采用鎖存器來擴(kuò)展端口，那么按8位鎖存器來計算，一個16X16的點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因為這里僅僅是16X16的點陣，而在實際應(yīng)用中的顯示屏往往還要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應(yīng)用中，顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。所謂動態(tài)掃描，簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行（如16行）的同名列共用一套列驅(qū)動器。以16X16點陣為例，把所有同一行發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列發(fā)光管的陰極連在一起（共陽的接法），先送出第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第一行使其點亮一定的時間，然后熄滅；再送出對應(yīng)第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其點亮相同的時間，然后熄滅……第十六行之后又重新亮第一行，這樣反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上）時，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，我們就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機(jī)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(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)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(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。采用串行傳輸?shù)姆椒ǎ刂齐娐房梢灾挥靡桓盘柧€，將列數(shù)據(jù)逐位地傳往列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序逐位地輸出給列驅(qū)動器，只有當(dāng)一行中的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間相對要長一些，在行掃描周期確定的情況下，行顯示的時間就會縮短，以致會影響到LED的亮度效果。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方式來解決。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(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。經(jīng)過上述分析，可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具備的主要功能：對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，應(yīng)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(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示時間。下圖為顯示屏電路實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖：16X16LED點陣16X16LED點陣16X16LED點陣列驅(qū)動器列驅(qū)動器列驅(qū)動器列驅(qū)動器16X16LED點陣單 片 機(jī) 控 制 器行 驅(qū) 動顯示屏電路框圖三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計硬件電路大致可分成單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、STC—ISP串口下載電路、行驅(qū)動電路和列驅(qū)動電路4個部分。具體元器件見附件4。單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路單片機(jī)采用STC89C52芯片，在系統(tǒng)可編程時,無需編程器,無需仿真器，可直接在個人電腦上燒錄程序到單片機(jī)。STC89C51單片機(jī)的介紹如下：管腳圖如下：STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時鐘/機(jī)器周期和6時鐘/機(jī)器周期可任意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。特點： ，12時鐘/機(jī)器周期 8051 CPU ： （5V單片機(jī)） / （3V單片機(jī)） ：0 40 MHz，相當(dāng)于普通8051的 ～. 4K / 8K / 13K / 16K / 20K / 32K / 64K字節(jié) 1280字節(jié) / 512字節(jié) RAM （32/36個），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉 （普通8051傳統(tǒng)I/O口）口是開漏輸出P0 ，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。 （在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器/仿真器可通過串口 （）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成一片 （D版本才有），外部晶體20M以下時，可省外部復(fù)位電路 ，其中定時器0還可以當(dāng)成2個8位定時器使用 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (UART)，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART ： 0 75℃ / 40 +85℃系統(tǒng)采用12MHz或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動器相連，用來送顯示數(shù)據(jù)。P1口低4位與行驅(qū)動器相連，送出行選信號；~。P0和P2口空閑，在必要時，可以擴(kuò)展系統(tǒng)的ROM的RAM。STC—ISP串口下載電路STC—ISP串口下載電路主要采用MAX232AESE芯片及RS232通訊串口組成的電路，可實現(xiàn)在系統(tǒng)可編程時直接在個人電腦上燒錄程序到單片機(jī)。STC—ISP串口下載電路圖見附件3。行驅(qū)動電路單片機(jī)P1口低4位的行信號經(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(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行線。一條行線上要帶動16列4的LED進(jìn)行顯示，按每一LED器件mA電流計算，64個LED同時發(fā)光時，需要320mA的電流，選用三極管8550作為驅(qū)動管可滿足要求。列驅(qū)動電路列驅(qū)動電路由集成電路74LS595構(gòu)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(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的空制是各自獨立的，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(dá)到重疊處理的目的。74LS595的外形如圖所示。它的輸入側(cè)有8個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。 74LS595外形：四、系統(tǒng)程序的設(shè)計顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設(shè)計的要求顯示。