【正文】 教學(xué)環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生正確的思想和工作作風(fēng)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)等方面具有重要的意義。比如AT89C51芯片的一些工作原理是在MCS—51的基礎(chǔ)上通過改進(jìn)完成的。三極管和74LS154的工作原理也分別在模擬和數(shù)子電路里介紹過。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在學(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來，同時(shí)也能培養(yǎng)我獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和鉆研精神，為我將要踏上工作崗位做一次提前的鍛煉。2） 行列電路設(shè)計(jì)，分析電路圖確定整個(gè)系統(tǒng)大概的規(guī)模。4） 確定所需的元器件，然后通過電路圖進(jìn)行連接。6） 最終能在LED電路板上顯示所要的圖形或漢字。把系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)作為第二部分，在這部分里介紹了各種元器件以及芯片的選擇； 第三部分是硬件電路的設(shè)計(jì)；主要對(duì)AT89C51芯片的具體介紹，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，驅(qū)動(dòng)電路，8255芯片，點(diǎn)陣式漢字LED顯示屏電路設(shè)計(jì)等一些硬件進(jìn)行分析。第四部分是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，主要是用匯編語言對(duì)圖形漢字編程設(shè)計(jì)；第五部分是對(duì)全文的總結(jié)。2 系統(tǒng)總體分析本節(jié)是該設(shè)計(jì)的方案與比較部分，對(duì)設(shè)計(jì)中所采用的芯片從多方面綜合的進(jìn)行比較，最后經(jīng)過仔細(xì)的研究后決定所選的器件。對(duì)于LED8*8點(diǎn)陣顯示有以下兩種方案：靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個(gè)二極管的狀態(tài)分別用0 和1 表示,若為0 ,則表示LED 無電流,即暗狀態(tài)。若給每一個(gè)發(fā)光二極管一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,一幅畫面輸入以后,所有L ED 的狀態(tài)保持到下一幅畫。動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)一幅畫面進(jìn)行分割,對(duì)組成畫面的各部分分別顯示,是動(dòng)態(tài)顯示方式。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng),易造成亮度低,閃爍問題。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式, 復(fù)用的程度不是無限增加的, 因?yàn)槔脛?dòng)態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長短, 發(fā)光的亮度等因素。 由于靜態(tài)顯示方式,所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本高,且可靠性也較低。且動(dòng)態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學(xué)知識(shí)，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 驅(qū)動(dòng)電路的選擇驅(qū)動(dòng)電路的選擇采取并口輸入，占用大量I/O口資源。所以我選用串口輸入。為提供負(fù)載能力，接16個(gè)2N5551的NPN三極管驅(qū)動(dòng)。同樣，驅(qū)動(dòng)部分則是16個(gè)2N5401的三極管完成的。點(diǎn)陣系統(tǒng)要懸掛在墻上，電池總量大，使用會(huì)有較大安全隱患。 基于以上分析，我決定采用采用LM7805三端穩(wěn)壓器電源作為系統(tǒng)電源。技術(shù)線路為通過程序控制AT89C51芯片輸出高低電平，高低電平控制分別控制LED的亮和滅，最終達(dá)到所要顯示的內(nèi)容。本設(shè)計(jì)介紹一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購性，沒有使用8*8的點(diǎn)陣發(fā)光管模塊， 而是直接使用了256個(gè)高量度發(fā)光管，組成了16行16列的發(fā)光點(diǎn)陣。我們把行列總線接在單片機(jī)的IO口，然后把掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。因此，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中只是將LED點(diǎn)陣的16條行線直接接在P0口和P2口，至于列選掃描信號(hào)則是由416線譯碼器74LS154來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機(jī)的4個(gè)IO口，節(jié)約了很多IO資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件。 總體設(shè)計(jì)有上述工作原理，我畫出來該系統(tǒng)的框圖。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代后期開始，隨著LED制造技術(shù)的不斷完善，在國外得到了廣泛的應(yīng)用。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過程。 圖31 硬件電路圖 AT89C51芯片的介紹AT89C51是一種帶4 kB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，能夠進(jìn)行1 000次寫／擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年。因此，在智能化電子設(shè)計(jì)與制作過程中經(jīng)常用到AT89C51芯片。 AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。管腳說明：VCC:供電電壓。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向1/0口，每腳可吸收8TTL門流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用做外部存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H—FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在Flash編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。 圖33 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R1，R2，電容C1，開關(guān)K1組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。 8255是可編程I／O口擴(kuò)展芯片。8255與單片機(jī)系統(tǒng)連接方式簡單，工作方式由程序設(shè)定，圖36為8255的引腳圖。A、B、C寄存器的數(shù)據(jù)就是引腳PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0上輸入或輸出的數(shù)據(jù)。通過CS、A0、ARD和WR對(duì)4個(gè)寄存器進(jìn)行操作。4）D0～D7為數(shù)據(jù)口。這里只介紹應(yīng)用最多的方式0。 鍵盤模塊設(shè)計(jì)鍵盤、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡單，本設(shè)計(jì)利用可編程芯片8255。每個(gè)按鍵都通過一個(gè)10K的上拉電阻接電源+Vcc,按鍵的另一端接地。 圖38 鍵盤電路 LED的特點(diǎn)以及常用的參數(shù)LED是一種固體光源，當(dāng)它兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出的過剩能量將引起光子發(fā)射。作為一種新的光源，近年來各大公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)LED的研究方興未艾，使其光效得以大大提高，飛利浦與Agilent的合資公司目前已研發(fā)并生產(chǎn)出光效達(dá)到171M/W的白色LED，已達(dá)到白熾燈的水平。s） 100000 沖擊電流010倍額定電流 耐壓擊性很 強(qiáng)易 斷 裂 壽命（h） ＞2000 ＜1000隨著對(duì)LED研究的進(jìn)一步深入，其光效將進(jìn)一步得到提高，而其成本將一步下降，在不久的將來LED取代白熾燈甚至熒光燈而發(fā)展成21世紀(jì)的一種主要的照明光源將成為一種趨勢(shì)。LED的電壓和電流的匹配。從LED的伏安曲線及數(shù)字模型看，LED在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動(dòng)將引起LED電流的很大變化，并且，環(huán)境溫度，LED老化時(shí)間等因素也將改變影響LED的電氣性能。否則，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，若LED電流失控，LED長期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命，并有可能失效。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。而藍(lán)色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED電子顯示屏隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型信息媒體，信息相關(guān)設(shè)備及手段不斷涌現(xiàn)。（2）、圖文顯示屏 該產(chǎn)品主要用計(jì)算機(jī)控制，具有處理速度快、存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)，適合顯示面積較大的圖文信息，可適時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前日歷、時(shí)間、文件等，被廣泛運(yùn)用在商場、街道、廣場、車站等人群或流動(dòng)量大的場合。該系列顯示屏可顯示真彩色圖象、電腦動(dòng)畫和電視機(jī)、錄象機(jī)、影碟機(jī)等視頻節(jié)目信息，圖象清晰穩(wěn)定，無噪點(diǎn)和閃爍感。漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與汽車報(bào)站器，廣告屏等。同時(shí)為了降低制作難度， 僅作了一個(gè)字的輪流顯示，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)這個(gè)原理自行擴(kuò)充顯示的字?jǐn)?shù)。當(dāng)相應(yīng)的行接高電平，列接低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。在顯示過程中，多采用掃描方式，利用人的視覺暫停效應(yīng)，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會(huì)有閃爍的感覺。16帶方框的為列－帶圈的為行＋15141312910321117654114131211109155431762816圖312 LED點(diǎn)陣顯示屏底視圖我們把行列總線接在單片機(jī)的IO口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。因此，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中只是將LED點(diǎn)陣的16條行線直接接在P0口和P2口，至于列選掃描信號(hào)則是由416線譯碼器74HC154來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機(jī)的4個(gè)IO口，節(jié)約了很多IO資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件。 漢字顯示的原理我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。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。圖313 16行16列的點(diǎn)陣組成顯示圖用8位的AT89C51單片機(jī)控制， 由于單片機(jī)的總線為8位，一個(gè)字需要拆分為