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1、 课程设计说明书 第 I 页16*16 点阵设计摘 要单片机是为各类专用控制器而设计的通用或专用的微型计算机系统，高密度集成了普通计算机微处理系统，一定容量的 RAM 和 ROM 以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。它的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形来显示汉字，汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器，广告屏等。LED 显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由 LED 矩阵块组成。用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组成和变化，只要设计好
2、合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果，因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息是非常有效的。本次课程设计实现 LED 点阵屏核心功能即汉字的多样化显示。加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑，校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。关键词：单片机，LED 显示屏，点阵 课程设计说明书 第 II 页 课程设计说明书 第 III页目 录1 课题描述 .12 芯片介绍 .12.1 51 系列单片机简介 .22.2 74LS154 芯片介绍 .62.3 74LS373 芯片介绍 .73 硬件设计 .84 软件设计 .104.1
3、单片机延时子程序 .104.2 程序流程图 .124.3 程序代码 .125 调试或性能分析 .15总 结 .16致 谢 .17参考文献 .18 课程设计说明书 第 1 页 1 课题描述单片微型计算机简称单片机，它是为各类专用控制器而设计的通用或专用的微型计算机系统。自 20 世纪 70 年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形来显示汉字，汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器，广告屏等。所以研究 LED 显示有实用意义。现代 LED 的发展很快，很多研究领域已经非常深刻，实际情况是：很多相关的知识
4、已经远远超出我们在校学生的能力范围，所以在本设计中只是简单的研究一下用单片机驱动的 LED 显示移动的汉字。共有两个目的：一是制作一个简单实用的显示文字的 LED 点阵；二是通过制作 LED 点阵增强对 LED 点阵的了解和应用，以及复习和巩固单片机知识。本次设计的 16x16 点阵需要 32 个驱动，分别为 16 个列驱动及 16 个行驱动。每个行与每个列可以选中一个发光管，共有 256 个发光管，采用动态驱动方式。每次显示一行后再显示下一行。2 芯片介绍LED 点阵总体框图如图 1 所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个 51CU
5、P 和一些外围电路。在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与 PC 机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体以及它的行和列的各个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放在一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序 课程设计说明书 第 2 页 依次对各行扫描（把该行与电源的一端接通） 。另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一
6、端接通。接通的列就在该行该列点燃相应的 LEDl 未接通的列所对应的 LED 熄灭。可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换。图 1 点阵的总体框图2.1 51 系列单片机简介单片机（Microcontroller,又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器 CPU、数据存储器 RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种 I/O 接口电路。8051 单片机的基本结构见图 2。图 2 8051 单片机的基本结构8051 系列的内部结构可以划分为 CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中断逻辑几部分。（1）中央处理器 课程设计说明书 第 3 页 8051
7、的中央处理器由运算器和控制器构成，其中包括若干特殊功能寄存器（SFR ） 。算术逻辑单元 ALU 能对数据进行加、减、乘、除等算术运算；“与”、“或”、 “异或”等逻辑运算以及位操作运算。ALU 只能进行运算，运算的操作数可以事先存放到累加器 ACC 或寄存器TMP 中，运算结果可以送回 ACC 或通用寄存器或存储单元中，累加器 ACC 也可以写成 A。B 寄存器在乘法指令中可以用来存放一个乘数，在除法指令中用来存放除数，运算后 B 中为部分运算结果。ALU 主要用于完成二进制数据的算术和逻辑运算，并通过对运算结果的判断影响程序状态字寄存器 PSW 中有关位的状态。 程序状态字 PSW 是个
8、8 位寄存器，用来寄存本次运算的特征信息，用到其中七位。PSW 的格式如下所示，其各位的含义 如表 1。表 1 程序状态字 PSWCY：进位标志。在进行加法或减法运算时，若运算结果的最高位有进位或借位，CY=1 ，否则 CY=0，在执行位操作指令时，CY 作为位累加器。AC：辅助进位标志。在进行加法或减法运算时，若低半字节向高半字节有进位或借位， AC=1，否则 AC=0，AC 还作为 BCD 码运算调整时的判别位。F0：用户可设定的标志位，可置位/复位，也可供测试。RS1 和 RS0：工作寄存器组选择，如表 2 所示。表 2 RS1 和 RS0 工作寄存器组选择RS1 RS0 工作寄存器组
9、片内 RAM 地址0 0 第 0 组 00H07H 0 1 第 1 组 08H0FH 1 0 第 2 组 10H17H 1 1 第 3 组 18H1FH OV：溢出标志。当两个带符号的单字节数进行运算，结果超出-128+127的范围时，OV=1，表示有溢出，否则 OV=0 表示无溢出。P：奇偶校验标志。每条指令指行完毕后，都按照累加器 A 中“1”的个数来 课程设计说明书 第 4 页 决定 P 值，当 “1”的个数为奇数时， P=1，否则 P=0。 PSW 中的 D1 位为保留位，对于 8051 来说没有意义，对于 8052 来说为用户标志，与 F0 相同。控制器包括程序计数器 PC、指令寄存
10、器、指令译码器、数据指针 DPTR、堆栈指针 SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。程序计数器 PC：当一条指令按 PC 所指向的地址从程序存储器中取出之后，PC 的值会自动增量，即指向下一条指令。堆栈指针 SP：用来指示堆栈的起始地址。 80C51 单片机的堆栈位于片内RAM 中，而且属于“上长型”堆栈，复位后 SP 被初始化为 07H，使得堆栈实际上由 08H 单元开始。指令译码器：当指令送入指令译码器后，由译码器对该指令进行译码，CPU 根据译码器输出的电平信号使定时控制电路产生执行该指令所需要的各种控制信号。数据指针寄存器 DRTR：它是一个 16 位寄存器，由高位字节 DPH 和低位字节 DPL 组成，用来存放 16 位数据存储器的地址，以便对片外 64kB 的数据RAM 区进行读写操作。片内 RAM 有 256 个字节，其中 00H7FH 地址空间是直接寻址区，该区域内从 0
