【正文】 和驅(qū)動 (總電路原理圖如附錄二所示 )。 圖 3— 3 顯示屏電路 如圖 4— 4 為點陣插入模塊， R2 為亮度調(diào)節(jié)電阻。 圖 2— 2 列掃描電路 單片機(jī) P2 口高 4 位輸出的行號經(jīng) 4/16 線譯碼器 74HC154 譯碼后生成 16 條列 選通信號線， 構(gòu)成的系統(tǒng)原理圖 3— 3， 再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行線。本系統(tǒng)中，晶振為 12MHZ， C1=C2=20pf。通常， OSC 的輸出時鐘頻率 FOSC 為 6MHZ— 16MHZ，典型值為 12MHZ或 。 晶振電路 ： XTAL1 和 XTAL2 是片內(nèi)振蕩電路輸入端，這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接 80C51 單片機(jī)片內(nèi) OSC 的定時反饋回路。 復(fù)位電路工作原理： 上電瞬間 RST 引腳的電位與 VCC 等電位， RST 引腳為高電平，隨著電容 C3 充電電流的減少， RST 引腳的電位不斷下降，其充電時間常數(shù)為 T=R3*C3，此時間常數(shù)足以 RST 引腳在保持為高電平的時間內(nèi)完成復(fù)位操作。 二、系統(tǒng)硬件部分設(shè)計 系統(tǒng)硬件部分電路大致上可以分成電源電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路及外圍電路、列掃描電路、行掃描電路和 LED 顯示屏電路五部分 。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(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。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。 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法。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。 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(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。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。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}。 采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。具體就 16 16 的點陣來說，把所有同1 行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同 1 列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1 行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2 行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反復(fù)輪回。因此在 實際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。 16 16 的點陣共有 256 個發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這多 的端口，如果我采用鎖存器來擴(kuò)展端口，按 8位的鎖存器來計算， 16 16 的點陣需要 256/8=32 個鎖存器。 根據(jù)任務(wù)要求，需做的工作如下： 查閱點陣的相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)最簡單的點陣的使用方法； 將簡單點陣進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計成 16 16LED 點陣，使用 Keil uVision 軟件對硬件試驗箱進(jìn)行調(diào)試，確保硬件電路的完好； 利用 Keil uVision 軟件編寫單片機(jī)程序，編譯鏈接生成 Hex 文件，然后下載到 試驗箱中 進(jìn)行硬件仿真； 仿真調(diào)試成功后 ，對 16*16 點陣模塊做進(jìn)一步的了解跟認(rèn)識，確保設(shè) 計完美成功。 90 年代初即具備了成熟的 16 級灰度 256 色視頻控制技術(shù)及無線遙控等國際先進(jìn)水平技術(shù)，近年在全彩色 LED 點陣顯示屏、256 級灰度視頻控制技術(shù)、集群無經(jīng)線控制、多級群控技術(shù)等方面均有國內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)； LED 點陣顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路也已由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。在國內(nèi)市場上，國產(chǎn) LED 點陣顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場，四十三屆世乒賽主會場天津體育中心、京九鐵路、北京西客站、首都機(jī)場、浦東 機(jī)場等，均由國內(nèi)代表企業(yè)中標(biāo)。據(jù)不完全統(tǒng)計，至 1998 年底，年度銷售總額在1000 萬元以上的企業(yè)有 20 多家，其銷售總額達(dá) 6 億元左右，占行業(yè)市場總額的85%以上。 1995 年以來， LED 點陣顯示屏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，產(chǎn)品在質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化等方面出現(xiàn)了一系列新的問題，有關(guān)部門對 LED 點陣顯示屏的發(fā)展予以重視并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)囊?guī)范和引導(dǎo)，目前這方面的工作正在逐步深化。 LED 點陣顯示屏在平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品局面基本形成， LED 點陣顯示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。藍(lán)色 LED 晶片研制成功，全彩色 LED點陣顯示屏進(jìn)入市場，電子計算機(jī)及微電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏灰度等級實現(xiàn) 16 級灰度和 64 級灰度調(diào)灰，顯示屏的動態(tài)顯示效果大大提高。 2） 19901995 年，這一階段是 LED 點陣顯示屏迅速發(fā)展的時期。一方面，受 LED 材料器件的限制， LED 點陣顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒有廣泛展開，另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。進(jìn)入八十年代后， LED 在發(fā)光波長范圍和性能方面大大提高，并開始形成平板顯示產(chǎn)品即 LED 點陣顯示屏。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 LED 點陣顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，以可靠性高、使用 壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 LED 點陣顯示器 單塊使用時，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號， 如 5 7 點陣顯示器用于顯示西文字母， 5 8 點陣顯示器用于顯示中西文， 8 8 點陣用于顯示中文文字，也可用于圖形顯示。 點陣顯示器有單色和雙色兩類，可顯示紅，黃，綠，橙等。 目 錄 一、 緒論 ……………………………………………………………… 4 提出及研究背景 ……………………………………… 4 ……………………………… …… 4 所做的主要工作 ………………………………………… 6 …………………………………………… ……… …… 6 二、 系統(tǒng)硬件部分 設(shè)計 ……………………………………………… … 7 ………………………………………………… … 7 …………………………… ……………… 8 ……………………………………………………… 9 …………………………………………… ……… … 9 ………………………………………………… 10 ………………………………… 10 總體硬件電路 ………………………………………… …… … 10 三、 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 ………………………………………………… 11 系統(tǒng)主程序設(shè)計 ……………………………………………… 11 顯示驅(qū)動程序 ……………………………………… …… …… 11 四、 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析 ……………………………………… 12 結(jié)果及分析（遇到的問題及解決方案） ……………………… 12 實習(xí)心得 …………………………… …………… …………… 12 五、附錄 附錄一、系統(tǒng)總程序 ……………………………………………… 13 附錄二、系統(tǒng)總體原理圖 ………………………………………… 42 一、緒論 設(shè)計意義提出及研究背景 八十年代以來出現(xiàn)了組合型 LED 點陣顯示器，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成 。具有高亮度、功耗低、引腳少、視角大、壽命長、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點。 LED 點陣有 4 4 5 5 8 16 1 24 2 40 40 等多種；根據(jù)像素的數(shù)目分為雙基色、三基色等，根據(jù)像素顏色的不同所顯示的文字、圖像等內(nèi)容的顏色也不同，單基色點陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點亮?xí)r間，則可實現(xiàn) 256 或更高級灰度顯示，即可實現(xiàn)真彩色顯示。用多塊點陣顯示器組合則可構(gòu)成大屏幕顯示器，一般這類實用點陣顯示器常通過微機(jī)或單片機(jī)控制驅(qū)動。 LED 點陣顯示屏發(fā)展的簡要回顧： 發(fā)光二極管（ LED）是六十年代未發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件，七十年代，隨著半導(dǎo)體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和 PN 結(jié)形成技術(shù)的研究進(jìn)展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進(jìn)入批量化和實用化。 [2] LED 點陣顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了 三個階段： 1） 1990 年以前 LED 點陣顯示屏的成長形成時期。這一時期的 LED 點陣顯示屏在國外應(yīng)用較廣，國內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主，控制方式為通訊控制，灰度等級為單點 4 級調(diào)灰，產(chǎn)品的成本比較高。進(jìn)入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長，信息技術(shù)各個領(lǐng)域不斷突破， LED 點陣顯示屏在 LED材料和控制技 術(shù)方面也不斷出現(xiàn)新的成果。這一階段， LED 點陣顯示屏在我國發(fā)展速度非常迅速，從初期的幾家企業(yè)、年產(chǎn)值幾千萬元發(fā)展到幾十家企業(yè)、 年產(chǎn)值幾億元，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及金融證券、體育、機(jī)場、鐵路、車站、公路交通、商業(yè)廣告、郵電電信等諸多領(lǐng)域，特別是 1993 年證券股票業(yè)的發(fā)展更引發(fā)了 LED 點陣顯示屏市場的大幅增長。 3） 1995 年以來， LED 點陣顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一個總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時期。 我國 LED 點陣顯示屏的發(fā)展現(xiàn)狀： 產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期規(guī)模：我國的 LED 點陣顯示屏產(chǎn) 業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。全國從事 LED 點陣顯示屏的各類企業(yè)有 100 余家，從業(yè)人員近 6000人，行業(yè)年度銷售總額近 8 億元人民幣， 1996 年、 1997 年的增長速度均保持 40%左右， 1998 年略有回落。 技術(shù)水平相對領(lǐng)先：我國 LED 點陣顯示屏產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時，產(chǎn)品技術(shù)推陳出新，一直保持比較先進(jìn)的水平。 本設(shè)計所做的主要工作 本文要求設(shè)計一個由單片機(jī)驅(qū)動的 16 16 點陣 LED 圖文 顯示屏，并且在目測條件下 LED 顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形或文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。 方案實現(xiàn) 從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應(yīng)的 LED 器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(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。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是 16 16 的點陣，在實際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。 動態(tài)掃描的意思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（比如 16 行）的同名列共用一套驅(qū)動器。當(dāng) 這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。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。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。當(dāng)列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。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(qū)動器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到LED 的亮度。即在顯示本 行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具有的功能。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。 整體模塊設(shè)計 本 設(shè)計行、列驅(qū)動電路，顯示屏電路，運用單片機(jī)的智能化，系統(tǒng)的將每個功能電路模塊連接在一起，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖 1— 1 所示： 圖 1— 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計總圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 80C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路由復(fù)位電路、晶振電路兩部分組成。 當(dāng)單片機(jī)已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 S5 后再松開，也能使 RST 引腳為一段時間的高電平，從而實現(xiàn) 80C51 單片機(jī)復(fù)位。晶振起振后要能在XTAL2 端輸出一個 3V 左右的正弦波，以便使片內(nèi) OSC 電路按晶振 相同頻率自激振蕩。電容 C1 和 C2 幫助晶振起振，典型值為 30pf，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào) FOSC 的目的。 行驅(qū)動 列驅(qū)動 主控制芯片 80C51 LED 點陣顯示模塊 電源指示電路 時鐘電路 鍵盤控制模塊 行掃描電路 行 掃描電路由集成電路 74HC595 構(gòu)成如圖 2— 2 所示，列的處理信號有三個，SER、 SRCLK、 RCLK， SER 做為列移位寄存器的輸入， SRCLK 是移位時鐘，RCLK 做為鎖存時鐘當(dāng)將 16 個位數(shù)據(jù)在 SRCLK 的脈沖作用下移位寄存器后，就 可以開啟 RCLK 時鐘，使寄存器的數(shù)據(jù)存入鎖存器