【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 QH，作為與移位寄存器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。 圖 5 74HC595 級(jí)聯(lián)圖 將 8片 74HC595進(jìn)行級(jí)連 ，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘 SCK 及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) RCK。這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 8x8=64個(gè) SCK 時(shí)鐘后便可將其全 部移入 74HC595中，此時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) RCK將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595中，并在使能信號(hào) 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(duì)應(yīng)的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)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(hào)；此外，在第一行 LED 管點(diǎn)亮的同時(shí)，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(shí)由行掃描控 制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行 LED 管點(diǎn)亮，以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^(guò)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(diǎn)陣顯示器有 16行，為充分利用單片機(jī)的接口，本電路中加入了一個(gè) 416線譯碼器 74LS154，其輸入是一個(gè) 16進(jìn)制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號(hào)，它的結(jié)構(gòu)如圖 6所示。 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 011223344556677889910101111121213131414151516A23B22C21D20E118E219 圖 6 74LS154 結(jié)構(gòu)圖 74LS154 功能引腳如表 2 所示 表 2 74LS154 引腳說(shuō)明 符號(hào) 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(dòng)電路 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 如圖 7 所示的行驅(qū)動(dòng)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(huì)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(huì)有 16 路輸出。如果一行 64 點(diǎn)全部點(diǎn)亮，則通過(guò) 74LS154 的電流將達(dá)640 mA，而實(shí)際上， 74LS154 譯碼器提供不了足夠的吸收電流來(lái)同時(shí)驅(qū)動(dòng) 64 個(gè) LED 同時(shí)點(diǎn)亮，因此，應(yīng)在 74LS154 每一路輸出端與 16x64 點(diǎn)陣顯示器對(duì)應(yīng)的每一行之間用一個(gè) 74HC04 反相器來(lái)將電流信號(hào)線性放大。這樣， 74LS154 某一輸出腳為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的 74HC04 輸出為高電平。 16X64點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì) 8X8的 LED 點(diǎn)陣，其單點(diǎn)工作電壓為 V，正向電流為 8～ 10 mA。當(dāng)某一行線為低電平而某一列線為高電平時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮；而當(dāng)其某一列線為低電平時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當(dāng)某一行線為高電平時(shí)。圖 8所示為點(diǎn)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(yáng)極接在一起。每一個(gè)字由 16行 16列的點(diǎn)陣組成顯示，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由 256點(diǎn)陣來(lái)表示，我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)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 “模”字。因此我們只要知道漢字或者圖像的 C51點(diǎn)陣字模代碼，就能夠用單片機(jī)對(duì)漢字或者圖像進(jìn)行顯示控制。 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 8 8X8點(diǎn)陣示意圖 圖 9 “?！弊? XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 顯示軟件的主要功能是向 LED 點(diǎn)陣屏 輸出數(shù)據(jù)信號(hào)并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，是現(xiàn)實(shí)屏按設(shè)計(jì)要求現(xiàn)實(shí)各種文字以及圖案。軟件可以分成兩個(gè)層次：上層系統(tǒng)程序和下層顯示驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序主要是負(fù)責(zé)向點(diǎn)陣顯示屏傳送數(shù)據(jù)信號(hào)并產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合 LED顯示屏完成整個(gè)掃描顯示工作。由于 C 語(yǔ)言具有可移植性強(qiáng)、可讀性強(qiáng)、效率高、運(yùn)用靈活等優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用了 C 語(yǔ)言編寫。 顯示驅(qū)動(dòng)程序 顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)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(jì)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(shí)器 T0 初值（工作在 16 位定時(shí)器模式）。 然后顯 示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的行號(hào)，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過(guò)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(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)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(hào)，重新打開顯示。 系統(tǒng)主程序 本設(shè)計(jì)的軟件可以使 LED 點(diǎn)陣顯示的圖案、文字在視覺范圍內(nèi)無(wú)明顯的抖動(dòng)，清晰、亮度均勻充足。通過(guò)按鍵控制可以有上下左右移動(dòng)等顯示方式。 主程序開始后，先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行初始化，包括串口、定時(shí)器、中斷和端口；然后通過(guò)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(xué)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 定時(shí)器賦初值 讀取行號(hào)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(hào)、打開顯示 進(jìn)入中斷 退出中斷 圖 10 顯示驅(qū)動(dòng)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 4 仿真與調(diào)試 Proteus 性能簡(jiǎn)介 proteus 是英國(guó) Labcenter 公司嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺(tái)。 Proteus 由兩個(gè)主要程序系統(tǒng)構(gòu)成 （電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)）和 （印刷電路版設(shè)計(jì)系統(tǒng)）。 本論文設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用 （電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)）仿真單片機(jī)控制 16 16LED 點(diǎn)陣，下面將簡(jiǎn)單介紹 proteus 的電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 Proteus 的元件庫(kù)：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(shí)更新的實(shí)際元件模型。 Proteus 的電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)功能：電路不僅能做電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、模擬電路實(shí)驗(yàn)與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，而且能做單片機(jī)與接口實(shí)驗(yàn)。為課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)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(cè)數(shù)字電路模型是否連通，有無(wú)連接錯(cuò)誤。 2. Keil 軟件編譯 C 語(yǔ)言，要求最終編譯結(jié)果程序無(wú)誤，將其導(dǎo)入到 Proteus 仿真軟件中。 3. Proteus 仿真電路最終能成功顯示 C語(yǔ)言程序編譯后的結(jié)果。 Proteus 仿真步驟 Proteus 軟件仿真 51單片機(jī)控制 16 16LED 點(diǎn)陣顯示屏的過(guò)程如下： (1)點(diǎn)擊左邊工具欄中元件模式這一項(xiàng)，軟件進(jìn)入元件選擇和編輯狀態(tài)。 (2)在工具欄的右側(cè)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(dòng)到所需修改的區(qū)域?？s略框圖下方有 P 和 L 兩個(gè)按鍵，單擊 P，出現(xiàn)元件搜索框如圖 13所示，關(guān)鍵字中輸入 AT89C52。右端出現(xiàn)元件引腳和封裝的圖，可在 結(jié)果框圖內(nèi)上下點(diǎn)擊選擇你所需要的元件的正確型號(hào)后，單擊確定。 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(biāo)，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(guò)上述方法放置其他元件，單擊所要連接的引腳，當(dāng)鼠標(biāo)變成鉛筆形狀后，再點(diǎn)任一點(diǎn)可使線折成 90176。 轉(zhuǎn)向，再點(diǎn)擊目標(biāo)引腳，連好各引腳。 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 (5) 很多線路太過(guò)復(fù)雜，我們使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)使電路簡(jiǎn)潔。單擊左邊工具欄中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)工具，軟件就進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)編輯狀態(tài)，單擊要做網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的連線，雙擊即可顯 示如圖15所示的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)設(shè)置窗口，在標(biāo)號(hào)后面的編輯框內(nèi)輸入對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。 圖 15 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)設(shè)置圖 全部電路連好后，在 keil 軟件中編譯程序 無(wú)誤 ，生成的 .hex 文件，雙擊單片機(jī)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(dǎo)入，再次確定后返回原界面，此時(shí)已將單片機(jī)控制 LED 點(diǎn)陣的程序?qū)懭敕抡骐娐返膯纹瑱C(jī)中。 Proteus 仿真結(jié)果 在軟件界面的最左下角有四個(gè)實(shí)時(shí)仿真按鍵，單擊最左邊的播放按鍵，開始仿真，本畢業(yè)設(shè)計(jì)電路連接正確，程 序無(wú)誤，最終仿真成功。 LED 顯示部分和 C 語(yǔ)言程序編程結(jié)一致，分別以上下移動(dòng)，左右移動(dòng)，顯示“內(nèi)江師范學(xué)院”的字樣。仿真結(jié)果如圖所示。 圖 16 Proteus 仿真截圖 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)鐘和復(fù)位電路這些電路，但一樣可以仿真通過(guò)。因?yàn)?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(jié)果，部分外圍電路軟件自帶而無(wú)需我們繪制出來(lái)。但事實(shí)是，即使添加這些電路，在實(shí)際電路中也無(wú)法正常顯示，這是因?yàn)閷?shí)際當(dāng)中 51 單片機(jī)的各個(gè)引腳負(fù)載能力有限，必須 還要通過(guò)外接驅(qū)動(dòng)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(lái)增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，本設(shè)計(jì)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 5 結(jié)束語(yǔ) 文主要講述的是如何用 51 系列單片機(jī)控制點(diǎn)陣 LED 顯示屏將文字，單色簡(jiǎn)單圖片動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)。 本論文完成的主要工作有： （ 1）對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的工作原理做了大概的介紹，從 51 單片機(jī)內(nèi)部模塊、引腳功能、外圍電路，點(diǎn)陣 LED 顯字原理及驅(qū)動(dòng)電路等方面，詳細(xì)了解整個(gè)設(shè)計(jì)的構(gòu)成。 （ 2）本次論文設(shè)計(jì)完成了用 16 個(gè) 8 8 點(diǎn)陣構(gòu)成的 16 64 的單色點(diǎn)陣?？梢燥@示漢字和 簡(jiǎn)單的圖像。 （ 3）通過(guò) Keil 和 Proteus 軟件對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行程序調(diào)試和仿真，驗(yàn)證了前面原理論證的實(shí)現(xiàn)，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 本次論文設(shè)計(jì)能夠顯示 16 64 規(guī)格的 LED 點(diǎn)陣，一次可以顯示 4 個(gè)字。但在功能上還比較單一，會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中深入研究。 隨著 LED 彩色超大廣告屏的應(yīng)用與推廣， LED 顯示屏在彩色，顯示視頻信號(hào)方面的研究將進(jìn)一步深化。 XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 參考文獻(xiàn) [1] 關(guān)積珍 . [J].世界電子元器件， 2021, (02)： 277301. [2] 關(guān)積珍 .陸家和 .我國(guó) LED 顯示屏技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展及展望 .現(xiàn)代顯示， 2021， (02)： 3437. [3] 全國(guó)大學(xué)生 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .第六屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（ 2021） .北京：北京理工大學(xué)出版社， 2021 年 [4] 繆思恩 .LED 大屏幕顯示電路設(shè)計(jì) [J].電子技術(shù)應(yīng)用， 1996， (08)： 5677. [5] 盧彌堅(jiān) .主從分布式 LED 大屏幕顯示系統(tǒng) [J].電腦與信息技術(shù)， 1997， (04)： 613. [6] 文哲雄 .用單片機(jī)控制 LED 顯示屏 [D].佛山：佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 1995. [7] 鄭剛 .李宇成 .LED 大屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021，（ 03）： 4347. [8] 李 桂平 .LED 屏幕顯示器的設(shè)計(jì) [J].零陵師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021， (9)： 367380. XXXX 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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