【文章內(nèi)容簡介】 QH，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。 圖 5 74HC595 級聯(lián)圖 將 8片 74HC595進行級連 ，可共用一個移位時鐘 SCK 及數(shù)據(jù)鎖存信號 RCK。這樣，當?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 8x8=64個 SCK 時鐘后便可將其全 部移入 74HC595中，此時還將產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)鎖存信號 RCK將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595中，并在使能信號 G的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸 出位對應的場驅(qū)動管處于放大或截止狀態(tài)；同時由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導通，相當于第一行 LED 的正端都接高，顯然，第一行 LED 管的亮滅就取決于 74HC595中的鎖存信號；此外，在第一行 LED 管點亮的同時，再在 74HC595中移入第二行需要 顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時由行掃描控 制電路將第一行掃描管關閉而接通第二行，使第二行 LED 管點亮，以此類推，當?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。 由于 4點陣顯示器有 16行，為充分利用單片機的接口，本電路中加入了一個 416線譯碼器 74LS154，其輸入是一個 16進制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號，它的結構如圖 6所示。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 10 011223344556677889910101111121213131414151516A23B22C21D20E118E219 圖 6 74LS154 結構圖 74LS154 功能引腳如表 2 所示 表 2 74LS154 引腳說明 符號 引腳 描述 0Y ~ 10Y ,11Y ~ 15Y 1~11 ,13~17 輸出端 GND 12 GND 電源地 1G ~ 2G 18~19 使能輸出端 A、 B、 C、 D 20~23 地址輸出端 Vcc 24 VCC 電源正 圖 7 行驅(qū)動電路 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 如圖 7 所示的行驅(qū)動電路中 ,把 74LS154 的 E1 和 E2 引腳接地，然后以 A、 B、 C、 D 四腳為輸入端。就會形成 16 種不同的輸入狀態(tài)，分別為 0000～ 1111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出，即會有 16 路輸出。如果一行 64 點全部點亮，則通過 74LS154 的電流將達640 mA，而實際上， 74LS154 譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時驅(qū)動 64 個 LED 同時點亮，因此，應在 74LS154 每一路輸出端與 16x64 點陣顯示器對應的每一行之間用一個 74HC04 反相器來將電流信號線性放大。這樣， 74LS154 某一輸出腳為低電平時，對應的 74HC04 輸出為高電平。 16X64點陣顯示屏設計 8X8的 LED 點陣，其單點工作電壓為 V，正向電流為 8～ 10 mA。當某一行線為低電平而某一列線為高電平時，其行列交叉的點就被點亮；而當其某一列線為低電平時，其行列交叉的點為暗；當某一行線為高電平時。圖 8所示為點陣示意圖，所有同行的發(fā)光管陰極接在一起 ，所有同列的發(fā)光管陽極接在一起。每一個字由 16行 16列的點陣組成顯示，即國家標準漢字庫中的每一個字均由 256點陣來表示，我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在 256像素范圍內(nèi)的任何圖形，如圖 9所示 “?！弊?。因此我們只要知道漢字或者圖像的 C51點陣字模代碼，就能夠用單片機對漢字或者圖像進行顯示控制。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 12 圖 8 8X8點陣示意圖 圖 9 “?！弊? XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 13 顯示軟件的主要功能是向 LED 點陣屏 輸出數(shù)據(jù)信號并產(chǎn)生各種控制信號，是現(xiàn)實屏按設計要求現(xiàn)實各種文字以及圖案。軟件可以分成兩個層次：上層系統(tǒng)程序和下層顯示驅(qū)動程序。系統(tǒng)程序主要是控制系統(tǒng)初始化、顯示效果處理，中斷等工作。顯示驅(qū)動程序主要是負責向點陣顯示屏傳送數(shù)據(jù)信號并產(chǎn)生行掃描信號和其他控制信號，配合 LED顯示屏完成整個掃描顯示工作。由于 C 語言具有可移植性強、可讀性強、效率高、運用靈活等優(yōu)點，所以本設計采用了 C 語言編寫。 顯示驅(qū)動程序 顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定， 1/16 掃描顯 示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷頻率（幀頻） =161 0T 溢出率 =161 )65536(12 0tfosc ? （ 1） 其中 f 位晶振頻率， t 為定時器 T0 初值（工作在 16 位定時器模式）。 然后顯 示驅(qū)動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。 系統(tǒng)主程序 本設計的軟件可以使 LED 點陣顯示的圖案、文字在視覺范圍內(nèi)無明顯的抖動，清晰、亮度均勻充足。通過按鍵控制可以有上下左右移動等顯示方式。 主程序開始后，先對系統(tǒng)環(huán)境進行初始化，包括串口、定時器、中斷和端口；然后通過按下不同控制按鍵，以不同的顯示方式出現(xiàn) “內(nèi)江師范學院”等字樣，并且以循環(huán)的方式一致執(zhí)行該次顯示，直到下一次控制按鍵按下后改變顯示方式。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 14 定時器賦初值 讀取行號并增 1 送新行顯示數(shù)據(jù) 消隱 切換顯示數(shù)據(jù) 送新行號、打開顯示 進入中斷 退出中斷 圖 10 顯示驅(qū)動程序流程圖 系統(tǒng)初始化 “左移”顯示效果 “右移”顯示效果 “上移”顯示效果 “下移”顯示效果 開始 圖 11 系統(tǒng)主程序流程圖 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 15 4 仿真與調(diào)試 Proteus 性能簡介 proteus 是英國 Labcenter 公司嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺。 Proteus 由兩個主要程序系統(tǒng)構成 （電路原理圖設計系統(tǒng)）和 （印刷電路版設計系統(tǒng)）。 本論文設計主要是運用 （電路原理圖設計系統(tǒng)）仿真單片機控制 16 16LED 點陣，下面將簡單介紹 proteus 的電路原理圖設計系統(tǒng)。 Proteus 的元件庫：有分離元件、集成器件、還有多種帶 CPU的可編程序器件。既有理想元件模型。還有各種不同廠家及時更新的實際元件模型。 Proteus 的電路原理圖設計系統(tǒng)的仿真實驗功能：電路不僅能做電路基礎實驗、模擬電路實驗與數(shù)字電路實驗，而且能做單片機與接口實驗。為課程設計與畢業(yè)設計提供綜合系統(tǒng)仿真。 Proteus 仿真要求 1. 建立數(shù)字電路模型，檢測數(shù)字電路模型是否連通，有無連接錯誤。 2. Keil 軟件編譯 C 語言，要求最終編譯結果程序無誤，將其導入到 Proteus 仿真軟件中。 3. Proteus 仿真電路最終能成功顯示 C語言程序編譯后的結果。 Proteus 仿真步驟 Proteus 軟件仿真 51單片機控制 16 16LED 點陣顯示屏的過程如下： (1)點擊左邊工具欄中元件模式這一項，軟件進入元件選擇和編輯狀態(tài)。 (2)在工具欄的右側找到如圖 12所示的總電路縮略框，編輯完電路后可在此窗口看到整體電路的縮略圖，方便移動到所需修改的區(qū)域?？s略框圖下方有 P 和 L 兩個按鍵，單擊 P，出現(xiàn)元件搜索框如圖 13所示，關鍵字中輸入 AT89C52。右端出現(xiàn)元件引腳和封裝的圖，可在 結果框圖內(nèi)上下點擊選擇你所需要的元件的正確型號后，單擊確定。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 16 圖 12 總電路縮略框 圖 13 元件搜索框 (3)在主屏中雙擊鼠標，即可將你選擇好的元件放入電路編輯窗口中，放好后如圖 14所示。 圖 14 元件引腳圖 (4) 通過上述方法放置其他元件，單擊所要連接的引腳，當鼠標變成鉛筆形狀后，再點任一點可使線折成 90176。 轉(zhuǎn)向，再點擊目標引腳，連好各引腳。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 17 (5) 很多線路太過復雜，我們使用網(wǎng)絡標號使電路簡潔。單擊左邊工具欄中的網(wǎng)絡標號工具，軟件就進入網(wǎng)絡標號編輯狀態(tài)，單擊要做網(wǎng)絡標號的連線，雙擊即可顯 示如圖15所示的網(wǎng)絡標號設置窗口，在標號后面的編輯框內(nèi)輸入對應的網(wǎng)絡標號。 圖 15 網(wǎng)絡標號設置圖 全部電路連好后，在 keil 軟件中編譯程序 無誤 ，生成的 .hex 文件，雙擊單片機元件，彈出編輯元件框圖。在 Program File 的編輯框右邊單擊文件夾圖樣的按鍵，找到 .hex 文件確定將其導入，再次確定后返回原界面，此時已將單片機控制 LED 點陣的程序?qū)懭敕抡骐娐返膯纹瑱C中。 Proteus 仿真結果 在軟件界面的最左下角有四個實時仿真按鍵，單擊最左邊的播放按鍵，開始仿真，本畢業(yè)設計電路連接正確，程 序無誤，最終仿真成功。 LED 顯示部分和 C 語言程序編程結一致，分別以上下移動，左右移動，顯示“內(nèi)江師范學院”的字樣。仿真結果如圖所示。 圖 16 Proteus 仿真截圖 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 18 仿真問題與解決 在 Proteus 仿真軟件中，仿真電路中并沒有電源，時鐘和復位電路這些電路，但一樣可以仿真通過。因為 Proteus 是一款很智能的專用仿真軟件，為了更快捷地得到仿真結果，部分外圍電路軟件自帶而無需我們繪制出來。但事實是，即使添加這些電路，在實際電路中也無法正常顯示，這是因為實際當中 51 單片機的各個引腳負載能力有限，必須 還要通過外接驅(qū)動電路才能很好的顯示，如外接三極管放大、接鎖存器鎖存等等來增強驅(qū)動能力，本設計采用了反相器線性放大的方法成功調(diào)試出較好的顯示效果。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 19 5 結束語 文主要講述的是如何用 51 系列單片機控制點陣 LED 顯示屏將文字，單色簡單圖片動態(tài)地顯示出來。 本論文完成的主要工作有： （ 1）對整個設計的工作原理做了大概的介紹，從 51 單片機內(nèi)部模塊、引腳功能、外圍電路，點陣 LED 顯字原理及驅(qū)動電路等方面，詳細了解整個設計的構成。 （ 2）本次論文設計完成了用 16 個 8 8 點陣構成的 16 64 的單色點陣?？梢燥@示漢字和 簡單的圖像。 （ 3）通過 Keil 和 Proteus 軟件對此設計進行程序調(diào)試和仿真，驗證了前面原理論證的實現(xiàn)，從而完成整個設計。 本次論文設計能夠顯示 16 64 規(guī)格的 LED 點陣，一次可以顯示 4 個字。但在功能上還比較單一，會在以后的學習中深入研究。 隨著 LED 彩色超大廣告屏的應用與推廣， LED 顯示屏在彩色，顯示視頻信號方面的研究將進一步深化。 XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 20 參考文獻 [1] 關積珍 . [J].世界電子元器件， 2021, (02)： 277301. [2] 關積珍 .陸家和 .我國 LED 顯示屏技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展及展望 .現(xiàn)代顯示， 2021， (02)： 3437. [3] 全國大學生 電子設計競賽組委會 .第六屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編（ 2021） .北京：北京理工大學出版社， 2021 年 [4] 繆思恩 .LED 大屏幕顯示電路設計 [J].電子技術應用， 1996， (08)： 5677. [5] 盧彌堅 .主從分布式 LED 大屏幕顯示系統(tǒng) [J].電腦與信息技術， 1997， (04)： 613. [6] 文哲雄 .用單片機控制 LED 顯示屏 [D].佛山：佛山科學技術學院， 1995. [7] 鄭剛 .李宇成 .LED 大屏幕顯示系統(tǒng)的設計 [J].北方工業(yè)大學學報， 2021，（ 03）： 4347. [8] 李 桂平 .LED 屏幕顯示器的設計 [J].零陵師范學院學報， 2021， (9)： 367380. XXXX 學院本科畢業(yè)設計（論文） 21 附錄 1 系統(tǒng)程序： include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit E1=P1^7。 sbit DS=P2^0。 sbit SRCK=P2^1。 sbit RCK=P2^2。 sbit key_a=P1^0。 sbit key_b=P1^1。 sbit key_c=P1^2。 sbit key_d=P1^3。 uchar flag_left。 uchar flag_right。 uchar flag_up。 uchar flag_do