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1、郑州大学毕业设计 （论文） 题 目： 基于单片机的点阵式汉字电子显示设计 指导教师： 黄娟 职称： 讲师 学生 姓名： 邱鹏 学 号： 专 业： 电子工程 院（系） ： 完成时 间： 年 月 日 目 录 摘要 1 第第 1 1 章章 设计内容及设计方案设计内容及设计方案 .2 1.1 设计要求 .2 1.2 总体设计方案和论证.2 1.2.1 LED 显示屏控制系统设计 .2 1.2.2 系统模块化设计 .2 第第 2 2 章章 系统的功能概述系统的功能概述 .3 2.1 电路的基本概述 .3 2.1.1 电路的基本组成.3 2.1.2 电路的特点及功能 .4 2.2 主要设计内容及技术指标.
2、4 2.2.1 主要设计内容.4 2.2.2 主要技术指标.5 2.3 LED 显示屏控制系统设计 .5 第第 3 3 章章 系统硬件设计系统硬件设计 .6 3.1 硬件电路组成及工作原理.6 3.3 AT89C51 单片机的结构 .7 3.3.1 AT89C5 基本结构.7 3.3.2 单片机引脚图及封装.8 3.4 74 LS154 译码器芯片介绍.11 3.5 88 LED 点阵显示模块的硬件设计及工作原理.12 第第 4 4 章章 系统的软件设计系统的软件设计 .13 4.1 软件流程.13 4.2 汉字的表示及编码原理.14 4.3 提取汉字的软件的设计及实现.15 4.3.1 汉字
3、的实现 . 17 第第 5 5 章章 系统调试与测试结果分析系统调试与测试结果分析 .18 5.1 元器件清单和使用的仪器仪表 .18 5.1.1 电子设计元件清单 .18 5.1.2 使用的仪器仪表 .18 5.2 系统调试 .18 5.2.1 硬件调试 .19 5.2.2 软件调试 .19 5.2.3 硬件软件联调 .19 5.3 测试结果 .19 总总 结结 .20 参参 考考 文文 献献 .20 附录附录 1 1 电路设计总原理图电路设计总原理图.2 21 1 附录附录 2 2 程程 序序 清清 单单.2 22 2 致谢致谢 -2323 摘要 随着电子技术和信息技术的迅速发展，计算机技
4、术正在日益渗透到人们日常生活的 方方面面，在这一进程中，单片机起到了重要作用。 单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃且颇具生命力的 机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称微控制器( MicroController Unit, MCU)，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的 基本功能部件：中央处理器（CPU） 、存储器（MEM） 、输入/输出接口（I/O）等。因此， 单片机只需要有适当的软件和外部设备，便可组成为一个单片机控制系统。 本次设计主要使用 AT89C51 及 LED 点阵显示器，其他硬件若干。可以依次显示四个 汉字，通过编程实现对
5、汉字的修改。 关键词：单片机 集成电路 显示器 Abstract With the rapid development of electronic technology and information technology, computer technology is increasingly penetrated into every aspect of Peoples Daily life, in this process, the microcontroller has played an important role. Single chip microcomputer is an
6、important branch of microcomputer, is also a kind of very active and vitality of the model. Single chip microcomputer hereinafter referred to as SCM, especially suitable for control domain, therefore, also known as micro-controller (MicroController Unit, MCU), single chip by the monolithic integrate
7、d circuit chips, internal contains the basic function of computer components: central processing Unit (CPU), memory (MEM), input/output interface (I/O), etc. Therefore, single chip microcomputer only needs to have the appropriate software and peripheral equipment, can be composed of a single-chip mi
8、crocomputer control system. This design mainly use AT89C51 and LED dot matrix display, a number of other hardware. Can in turn according to the four Chinese characters, Chinese character changes are implemented by programming. Keywords: Single chip microcomputer The integrated circuit display 第一章 设计
9、内容及设计方案 1.1、设计要求 以 MCS-51 系单片机为核心器件，组成电阵式汉字电子显示屏。显示屏游 16*16LED 点阵显示器 组成，可依次显示 4 个汉字。通过编程可以对汉字修改。 1.2、总体设计方案和论证、 1.2.1、 LED 显示屏控制系统设计 LED 显示屏控制系统实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种方式。 方案一：动态扫描，即一行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄 存器的发光二极管像素数目，分为 1/4,1/16 扫描等； 方案二：静态锁存，即每一个发光一极管都对应有一个驱动寄存器，从而保证了每 一个发光一极管的亮度占空比为 100%； 动态扫描
10、法可以大大减少控制器的 I/O 口，不但符合本设计的要，求而且应用较广， 因此选用方案一。 动态显示方式是指一位一位的点亮每位显示器，称为扫描，每个数码管的位选轮 流选中，多个数码管公用一组选段，段选数据仅对位选选中的数码管有效。对于每一位 显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，又于点亮时间 和时间间隔的比例有关，通过调整时间和电流的参数，既可以保证亮度，又可以保证显 示，若显示器的位数不大于八位，则显示器的公共端口只需要一个八位 i/o 接口进行动 态扫描，控制每位显示器所需要的字形也需要八位端口。 LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行
11、控制技术， 显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间，每个时钟仅传送一位数据。采 用这种方式的驱动 IC 种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元的数据 传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比，具体工程实现也较为容易。因此 本设计采用串行控制技术。 1.2.2、系统模块化设计 本系统采用单片机 AT89C51 为 LED 显示屏的控制核心，系统主要包括 LED88 点阵 显示模块、74ls154 译码器等。 图 1-1 总体硬件组成框图 系统框图如图 1-1 所示，系统主要由三大模块组成即 74ls154 译码器、AT89C51 单 片机， 88 LED 点阵显示模
12、块。 第第 2 2 章、系统的功能概述章、系统的功能概述 2.12.1、电路的基本概述、电路的基本概述 2.1.1 、电路的基本组成 由 AT89C51、4 片 74LS273 及 LED 显示屏为核心组成的点阵式 LED 汉字显示屏是主 要由时钟电路、复位电路、51 单片机、点阵阳极驱动电路、点阵阴极驱动电路、1616 显示屏 6 部分组成。 该电路采用 AT89C51 单片机最小化应用设计，P0 口作为 I/O 口，输出行数据和控制 信号。P2 口作为 I/O 口，与“写”控制信号配合，输出列控制信号。LED 显示采用动态 扫描方式实现。控制电路部分由 4 片 74LS32 和 4 片 7
13、4LS273 传输信号，传输出来的信号 通过 74LS273 输出。通过编译依次显示汉字。该 LED 显示屏用途广泛，一般用于各种公 共场所，作为宣传和广告的工具1。 2.1.2、电路的特点及功能 该装置通过点阵式 LED 汉字显示屏来显示输出汉字，通过编程能够随时对汉字进行 修改、调整。本次设计以单片机 AT89C51 为核心，1#、2#锁存器分别控制上 8 行和下 8 行，3#、4#锁存器分别控制左 8 列和右 8 列。通过软件编译，从而达到汉字显示的目的。 通过此次设计让我们能更深一层的了解 LED 汉字显示屏的工作原理、各部分电路的 功能作用以及整个电路的用途。该课题，要综合应用数字电
14、路，模拟电路，单片机等方 时钟电路 电源电路 复位电路 单片机 74ls138*2 列扫描 4 个 8*8 点阵显示器 面的知识，并且还要学习 protel、prosys、VW 软件和新的器件，使我能进一步巩固加深 所学的基本理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。并且培养我收集加工各 种信息与获取新知识的能力以及动手制作的能力。该 LED 显示屏用途广泛，一般用于各 种公共场所，作为宣传和广告的工具。对于公共设施服务有着极为重要的意义。 2.2 、主要设计内容及技术指标 2.2.1 、主要设计内容 1、用单片机 AT89C51 及 LED 点阵显示器为核心器件，制作一个点阵式汉字电子显
15、示 屏。 2、完成电路原理图、印制电路板设计、元器件采购、装配及调试工作。 3、完成该课题的程序设计、提交程序设计框图及程序设计清单。 4、完成硬件与软件的综合调试，能实现预定的功能和主要技术指标。 2.2 ,2 主要技术指标 （1）点阵式显示器能依次显示 4 个汉字。 （2）通过编程能够随时对汉字进行修改、调整。 2.3、LED 显示屏控制系统设计 现在市场上各类基于 LED 的显示屏较多, 但大部分产品为单一模式的 LED 显示屏,其 在显示内容的更换及显示屏的重组 等方面都存在不便之处.随着信息化社会的迅速发展, LED 显示屏正在向显示 内容丰富,信息更改方便等方面发展.本系统基于单片
16、机 (AT89C51)控制显示汉 字采用 1616 LED . 点阵动态扫描，即一行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器 的发光二极管像素数目，分为 1/4,1/16 扫描等，动态扫描法可以大大减少控制器的 I/O 口，不但符合本设计的要求，而且应用较广，因此选用此方案。 LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技术， 显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间，每个时钟仅传送一位数据。采 用这种方式的驱动 IC 种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元的数据 传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比，具体工程实现也较为容易。因此 本设计采用串行控制技术。 第 3 章、系统硬件设计 3.1 、硬件电路组成及工作原理 本产品采用以 AT89C51 单片机为核心芯片的电路来实现，主要由 AT89C51 芯片、时 钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HCl54)、1616LED 点阵 5 部分组成，如图 1 所 示。其中，AT89C51 是一种带 4kB 闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable
