【正文】 ers, and PC software can modify the content and effect shows, and so on. This article from the start LED display principle, elaborated on the LED display dynamic process, as well as hardware circuit design, puting and software algorithms. Key Words: MCU； Serial Data Transfer； Lattice 廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) III 目錄 摘 要 ........................................ I ABSTRACT .................................... II 第一章 緒論 .................................. 1 LED 顯示屏的設(shè)計(jì)背景 ............................ 2 LED 顯示屏的設(shè)計(jì)依據(jù) ............................ 2 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ........................ 3 方案選定 ........................................ 3 第三章 硬件設(shè)計(jì) .............................. 4 設(shè)計(jì)框圖及介紹 .................................. 4 51 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 ............................... 4 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) ..................... 8 LED 點(diǎn)陣介紹 .................................... 9 LED 顯示方式 ................................... 10 點(diǎn)陣的移動(dòng) .................................... 14 LED 陣列驅(qū)動(dòng)電路 ............................... 18 第四章 軟件設(shè)計(jì) ............................. 21 單片機(jī)延時(shí)子程 序 ............................. 21 點(diǎn)陣左移顯示的流程圖及分析 ..................... 23 PROTEUS 仿真 ................................... 26 調(diào)試 ........................................... 26 結(jié)束語(yǔ) ...................................... 26 致謝 ........................................ 28 參考文獻(xiàn) .................................... 28 附錄 ........................................ 30 附錄 A 程序代碼 .................................... 30 廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) IV 附錄 B．主要芯片介紹 ............................... 33 附錄 C．仿真電路圖 ................................. 37 廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 1 第一章 緒論 隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)以極其高的性?xún)r(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。 LED 的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。例如，按順序調(diào)整行號(hào)，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)的廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 2 位置，就可以達(dá)到左右平移的目的；刷新的時(shí)間控制，要考慮運(yùn)動(dòng)圖形文字的顯示效果。不難看出，這一電子信息技術(shù)發(fā)展的新成果，在宣傳、政治思想教育、廣告娛樂(lè)等方面的應(yīng)用日益突出。 方案論證：不難看出，選用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。使用匯編來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)會(huì)更加方便快捷。由于兩部分的電路在制板時(shí)可以放到一起，所以可以將其字庫(kù)放到控制電路部分使用串行通訊方式來(lái)與屏體電 路部分進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳送。 MCS51 系列單片機(jī)是 Intel 公司推出的通用型單片機(jī)， 8051 單片機(jī)系列指的是MCS51 系列和其他公司的 8051 衍生產(chǎn)品。 程序狀態(tài)字 PSW 是個(gè) 8 位寄存器，用來(lái)寄存本次運(yùn)算的特征信息，用到其中七位。當(dāng)帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果超出 128~+127 范圍時(shí)OV=1，否則 OV=0。 （ 2）存儲(chǔ)器組織 8051 單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，并有各自的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為哈佛結(jié)構(gòu)單片機(jī)。而 1000H~FFFFH 地址區(qū)為外部 ROM 專(zhuān)用。而 80H~FFH 是專(zhuān)門(mén)用于特殊功能寄存器（ SFR）的區(qū)域。 [6] LED 點(diǎn)陣介紹 8 8 單色點(diǎn)陣共需要 64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)二極管是放置在行線與列線的叉點(diǎn)上。下面是簡(jiǎn)單的漢字顯示屏的制作，由單片機(jī)控制漢字的顯示內(nèi)容。但串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)?位之后，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。能亮的列從左到右掃描完 16 列（相當(dāng)于位碼循環(huán)移動(dòng) 16次）即顯示出一個(gè)完整的圖像。 我們以水平方向（ x 方向）掃描 顯示漢字的 “ 江 ” 為例來(lái)說(shuō)明其掃描原理，每一個(gè)字由 16 行 16列的點(diǎn)陣組成顯示，如圖下的，如果用 8 位的 AT89S51 的單片機(jī)來(lái)控制，由于單片機(jī)的總線為 8位，一個(gè)字需要拆分成兩個(gè)部分。了解漢字的顯示原理之后，那如何得到漢字的字模信息呢？現(xiàn)在有一些現(xiàn)成的漢字字模生成軟件，可從網(wǎng)上下載 漢字字庫(kù)提取程序直接提取字庫(kù)，如圖 所示的為一種字模生成軟件，軟件打開(kāi)后輸入漢字，點(diǎn)擊 “ 檢取 ” 后，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)漢字代碼即可以自動(dòng)生成，把我們需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序即可 圖 漢字字模生成軟件 廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 14 點(diǎn)陣的移動(dòng) 以下以 16 16 點(diǎn)陣為例介紹點(diǎn)陣的移動(dòng)。掃描完前 16 個(gè)數(shù) 據(jù)之后，第 2 次掃描從點(diǎn)陣數(shù)組中取第 2~14 個(gè)數(shù)據(jù) 圖 字形法左右移動(dòng)示意圖 廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 15 （第 17 個(gè)數(shù)據(jù)與地 1 個(gè)數(shù)據(jù)同），送行碼輸出口，對(duì)應(yīng)于這 16個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)用列碼輸出口輸出列碼，仍分別控制掃地 1~16 列。 以上完成一個(gè)圖形移動(dòng)的方法，也可以看成是移動(dòng) 16個(gè)不同的字形。 假設(shè)如果原本某個(gè)漢字的字型（第一個(gè)字型），其編碼為： 00H,10H,20H,30H,40H,50H,60H,70H,80H,90H,0A0H,0B0H,0C0H,0D0H0E0H,0F0H； 第二個(gè)字型的編碼為： 10H,20H,30H,40H,50H,60H,70H,80H,90H,0A0H,0B0H,0C0H,0D0H0E0H,0F0H, 00H, 也就是把第一個(gè)字型的編碼中，第 1行顯示數(shù)據(jù)，變?yōu)榈?2 行顯示數(shù)據(jù)；第 2 行顯示數(shù)據(jù)，變成第 3行顯示數(shù)據(jù)；第 3 行顯示數(shù)據(jù)，變成第 4 行顯示數(shù)據(jù)；第 4行顯示數(shù)據(jù)，變成第 5 行顯示數(shù)據(jù) 同樣的，當(dāng)?shù)诙€(gè)字型掃描完成之后，就進(jìn)行這樣的調(diào)整動(dòng)作，以產(chǎn)生第三個(gè)字型的編碼。 原字符點(diǎn)陣數(shù) 組中的 16個(gè)數(shù)據(jù)不延長(zhǎng)，但下一幀取的 16個(gè)數(shù)據(jù)，是把上一幀的 16 個(gè)數(shù)據(jù)的位置（先后順序） “ 循環(huán)左移 ”一次，即原來(lái)第 2個(gè)移到第 1個(gè)，原來(lái)第 3個(gè)移到第 2個(gè) 當(dāng)數(shù)組中的額數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)較多時(shí)，片內(nèi) RAM 將不夠大，必須將數(shù)組定義在片外 RAM 中。若是列向組字，希望顯廣告燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 17 示向上移動(dòng)一個(gè)字符，第 1 次掃描從行碼的點(diǎn)陣數(shù)組中取第 1~16個(gè)數(shù)據(jù)，送行碼輸出口，對(duì)應(yīng)于這 16 個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)用列碼輸出口輸出列碼，分別控制掃描第 1~16 列。也有：用數(shù)組數(shù)據(jù)循環(huán)左移子程序；不用子程序，而是用變量判斷控制實(shí)現(xiàn)數(shù)組數(shù)據(jù)的循環(huán)左移。掃描信號(hào)經(jīng)限流電阻接到 PNP 晶體管的基極，晶體管的集電極接地，射極則連至 LED 點(diǎn)陣的列引腳，若要同時(shí)點(diǎn)亮該列的 16 個(gè) LED，則晶體管的電流必須大于 200 毫安才行。輸出的低態(tài)掃描信號(hào)可直接接到 PNP 晶體管的基極，如果太大的話也可以先經(jīng)過(guò)限流電阻再接到 PNP 晶體管的基極，信號(hào)最后經(jīng)過(guò)晶 體管的放大后即可推動(dòng) 16 個(gè) LED 點(diǎn)陣了。除了乘、除兩條指令是四周期指令，其余均 為單周期或雙周期指令。 （ 1）數(shù)據(jù)傳送指令 MOV 數(shù)據(jù)傳送指令功能是將數(shù)據(jù)從一個(gè)地方復(fù)制、拷貝到另一個(gè)地方。 利用以上三條指令的組合就可以比較精確地編寫(xiě)出所需要的延時(shí)程序。在主程序的開(kāi)始的延時(shí)子程序，延時(shí) 秒，既是在程序通電啟動(dòng)開(kāi)始的停頓，也作為一次移動(dòng)的末尾時(shí)到開(kāi)始下一次重復(fù)移動(dòng)開(kāi)始 之間的停頓，在上面的 “ 延時(shí)子程序 ”中已經(jīng)介紹了計(jì)算的方法?！钡組2 的循環(huán)可以計(jì)算出每個(gè)屏的停留時(shí)間，也是向左每移動(dòng)一下的時(shí)間間隔為 *16*65=104ms=。只要有字型的代碼，再稍微改一下程序就可以顯示了。利用 Proteus 實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)陣式 LED 滾動(dòng)漢字顯示屏的仿真 ,說(shuō)明程序和電路圖都沒(méi)有問(wèn)題。 本設(shè)計(jì)的是一個(gè)室內(nèi)用 16x16 的點(diǎn)陣 LED 圖文顯示屏， 能夠在目測(cè)條件下 LED 顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。 三，本文列出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案 ,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與調(diào)試等方面。希望有時(shí)間可以對(duì)程序和電路圖作更進(jìn)一步的改進(jìn)，譬如實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣的上下移動(dòng)，對(duì)角線移動(dòng)，三色顯示等。ARM7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例 [J].電子制作 , DJNZ R3,D1。//清 MOV P1,A。//輸出至 P2 口顯示 INC R0。// 口置 1 CLR 。//取碼指針存入 R0 M3: MOV A,R4。//延時(shí)程序 D1: MOV R5, 再次衷心感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，謝謝你們。 總體來(lái)說(shuō)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)很成功，達(dá)到了預(yù)想的目的：學(xué)到了知識(shí)，提高了能力，完成了任 務(wù)。 二，本文設(shè)計(jì)的 LED 顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)在目測(cè)條件下 LED 顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。但是，在實(shí)際寫(xiě)如S51 中， LED 顯示屏出現(xiàn)各種各樣的亂碼，通過(guò)再次認(rèn)真仔細(xì)分析多次修改程序后，程序能夠正常運(yùn)行。對(duì)單片機(jī)設(shè)置完畢后就可以開(kāi)始仿真了。 的意思是：在控制字型移動(dòng)完以后，返回到頭重新開(kāi)始移動(dòng)，因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)是顯示 6 個(gè)字型， 6 個(gè)字型的碼為 192 個(gè)，取碼指針的初始為 0，每次加 2，到 192 時(shí)循環(huán)結(jié)束，改變 F 的狀態(tài)，跳到程序的最上面開(kāi)始部分，開(kāi)始黃色字型的移動(dòng)顯示。 延時(shí)時(shí)間為： 1+（ 2*50） =101us≈ 下面的 “ DJNZ R6,M3。 第一句： MOV R3， 200 在整個(gè)子程序中只被執(zhí)行一次，且為單周期指令，所以耗時(shí) 1μ s 第二句： MOV R5， 250 從 ② 看到 ④ 只要 R31 不為 0，就會(huì)返回到這句，共執(zhí)行了 R3次，共耗時(shí) 200μ s 第三句： DJNZ R5， F1 只要 R51 不為 0,就反復(fù)執(zhí)行此句（內(nèi)循環(huán) R5 次），又受外循環(huán) R3 控制，所以共執(zhí)行 R3*R5 次，因是雙周期指 令，所以耗時(shí) 2*R3*R5μ s。 循環(huán)轉(zhuǎn)移指令（ DJNZ ）除了可以給定地址標(biāo)號(hào)讓其跳 轉(zhuǎn)外，還可以將地址標(biāo)號(hào)改成 $，這樣 程序就跳回本指令執(zhí)行。 了解以上概念后，那么可以依據(jù)單片機(jī)器件手冊(cè)中 89C51 的指令執(zhí) 行周期和其所用晶振頻率來(lái)完成需要精確延時(shí)時(shí)間的延時(shí)程序。 （ 2）指令周期是指單片機(jī) 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，一般利用單片機(jī)的機(jī)器周期來(lái)計(jì)量指令周期。另外 OC 腳為輸出控制引腳，當(dāng) OC 腳為高態(tài)時(shí)，輸出呈現(xiàn)高阻抗；OC 為低態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)由鎖存器輸出。 圖 所示是針對(duì)共陰性 LED 陣列而設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路，在這種驅(qū)動(dòng)電路采用低態(tài)掃描，也就是任何時(shí)間只有一個(gè)高態(tài)信號(hào)，其他則為低態(tài)。 方法 2：數(shù)組數(shù)據(jù) “ 循環(huán)左移法 ” 。第 2 次掃描從點(diǎn)陣數(shù)組中取第 2~17 個(gè)額數(shù)據(jù)（第 17 個(gè)數(shù)據(jù)與地 1個(gè)數(shù)據(jù)同），分別送列碼輸出口，對(duì)應(yīng)于這 16 個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)用行碼輸出口輸出行碼，仍分別控制地1~16 行。 數(shù)據(jù)的右移與數(shù)據(jù)的左移相似，只是取碼的順序相反而已，在此就不再贅述。 原來(lái)第 1 個(gè)移到第 16 個(gè)。注意，不是把二進(jìn)制數(shù)據(jù)按位循環(huán)左移，而是把數(shù)組中的數(shù)據(jù)按其在數(shù)組中的位置循環(huán)左