基于单片机汉字显示系统-毕业设计说明书（论文）

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1、xxx 航空职业技术学院航空职业技术学院 毕业设计说明书毕业设计说明书（论文）（论文） 课题名称 基于单片机控制文字的显示 航空电子设备维修 专业 班 学生姓名 xx_ 学号 xx 指导老师 xx 技术职称 高级讲师 201x 年 4 月 9 日 xx 航空职业技术学院航空职业技术学院 毕业设计毕业设计（论文）任务书（论文）任务书 学生姓名：_xx_ 班级：_xxx_ 1.毕业设计（论文）题目：_基于单片机控制文字的显示 _ 2.毕业设计（论文）使用的原始资料数据及设计技术要求：各种资料来源于书本和 互联网上查找的资料，设计的要求是利用单片机的控制系统，是文字在 LED 上清晰的 显示出来。

2、3.毕业设计（论文）工作内容及完成时间： 以 MCS-51 系列的单片机为核心器件， 组成一个点阵式汉字显示屏。而显示屏由一块 16*16LED 点阵显示器组成，可以依 次显示四个汉字“欢迎光临”。而且可以通过编程能够随时对汉字进行修改、调整。 日期：自_2015_年_4_月_9_日至_2015_年_4_月_10_日 指导老师评语： _ _ _ _ 指导老师： xx 系主任： xxx 目目 录录 1 1 引言引言 .1 1.11.1 目的及意义目的及意义 .1 2 2 总体设计的原理与实现总体设计的原理与实现 .2 2.12.1 方案论证方案论证 .2 2.1.1 汉字显示分析与论证 .2 2

3、.1.2 时间显示分析与论证 .3 2.22.2 电路原理的总体设计电路原理的总体设计 .3 2.2.1 汉字显示的工作原理 .3 2.2.2 系统结构图 4 3 3 硬件部分的设计硬件部分的设计 .5 3.13.1 硬件组成部分硬件组成部分 .5 3.23.2 相关芯片介绍相关芯片介绍 .6 3.2.1 AT89C51 的功能及说明 .6 3.33.3 硬件各部分设计硬件各部分设计 .7 3.3.1 单片机系统及外围电路 .7 3.3.2 行驱动电路 .7 3.3.3 列驱动电路 .8 3.3.4 LED 点阵显示电路 10 4 4 软件部分的设计软件部分的设计 13 4.14.1 软件总体

4、设计软件总体设计 13 4.24.2 软件各模块设计软件各模块设计 14 4.2.1 中断控制程序 14 4.2.2 串行中断程程序 14 4.2.3 程序清单 17 5 5 系统调试系统调试 21 5.15.1 常见硬件故障调试常见硬件故障调试 21 结束结束 20 致谢致谢 21 1 1 引言引言 单片机自 20 世纪 70 年代问世，经历了 SCM、MCU、SOC 三大阶段。问世 以来以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。 单片机的特点是体积小、集成度高、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。本系统是以 AT89C

5、51 单片机 为核心，采用 LED 点阵屏来实现汉字显示系统。使用该芯片控制一个列驱动器 74LS154 和两个行驱动器 74HC595 来驱 16*16 点阵屏显示汉字。采用 16*16 点阵 屏一次性只能显示一个符合国家标准的汉字，本设计实现了汉字的静止、滚动等 显示方式。本设计基于单片机 AT89C51 讲述了 16*16 LED 汉字点阵显示的基本 原理、硬件组成与程序设计等基本环节的相关技术。 1.11.1 目的及意义目的及意义 随着信息社会的到来，单片机广泛的应用于工业控制系统、数据采集系统、 自动测试系统、声学领域和微机技术等广阔的领域。而利用单片机对语音芯片进 行控制可以达到语

6、音报站的效果。因此，了解并掌握单片机智能控制技术工作原 理及特性是非常重要的。在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等 越来越多的场所需要用 LED 点阵显示图形和汉字。LED 行业已成为一个快速发展 的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED 显示作 为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨 宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交 车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息显示、高速公路可变情报板、 体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED 显示已成 为城市亮化、现代化和

7、信息化社会的一个重要标志。 LED 电子显示屏是随着计算机及相关的微电子光电子技术的迅猛发展而形 成的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成 可变面积的显示屏幕，它具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、 功耗低等优点。由于采用单元模块化结构，屏体大小可按用户要求灵活拼制；它 的超高亮度，使它在户内外显示中具有不可替代的作用。以可靠性高、使用寿命 长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示 的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。广泛应用到军事、车站、宾馆、 2 体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。目前 LE

8、D 显示屏作为 新一代的信息传播媒体， 本设计的 LED 点阵显示系统自带字库。其显示和动 态效果（主要是显示内容的滚动）的实现主要依靠硬件扫描驱动，该方法方便， 且易于实现。 2 2 总体设计的原理与实现总体设计的原理与实现 2.12.1 方案论证方案论证 根据此设计要求，我们认为此设计属于多输出量的复杂程序控制问题，结合 实际情况，我们拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证。 方案一：采用组合数字电路实现核心控制的方案 采用组合电路实现控制和处理功能，具有速度快，资源丰富的优点，但在实 现多路控制和附加功能上受到种种限制，且功能越多电路越复杂，给电路的设计 制作带来诸多不便，另外设计制作

9、费用高，功能固定，不能扩展，因此该方案不 被采用。 方案二：采用单片机为核心控制的方案 采用单片机作为控制和处理的核心，由于单片机功能的高度集成，能达到多 任务的处理，使得电路的复杂程度大大降低，尤其在实现汉字显示的自动控制和 时间显示、调整上显现出独特的优势。同时能使设计费用降低许多，综合考虑以 上实际情况，采用本方案。 2.1.12.1.1 汉字显示分析与论证汉字显示分析与论证 考虑到元器件的易购性和价格低廉，采用由 256 个发光二极管组成的 16*16 汉字点阵阵列作为显示系统。在显示驱动电路中我们拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 使其列选信号始终为低电平，保证列选始终

10、选中，此方案能使各个汉字呈现 出稳定的显示，但系统占用资源多，使 AT89C51 的 CPU 的使用率降低，不能发挥 主处理器应有的功能，因此不采用此方案。 方案二：采用动态显示的方案 动态显示，即使列选线按已编写好的方案有序出现低电平，点亮该列上的二 极管，由于人眼的视觉暂留，在 20ms 时间内，人的眼睛会认为仍呈现出稳定显 3 示，因此结合实际，采用译码器为列选线循环出现低电平提供有效的保证，故此 汉字显示模块采用本方案。 2.1.22.1.2 时间显示分析与论证时间显示分析与论证 对时间的显示采用数码管显示，同样也有两种设计方案 方案一：采用静态显示的方案 使其位选信号始终为低电平，保

11、证位选始终选中，从而使各个数码管始终点 亮，其特点等同于汉字静态显示的特点，因此，不采用此方案。 方案二：采用动态显示的方案 采用移位循环使位选线循环出现低电平，从而使各个数码管依次点亮，此方 案能提高 CPU 的效率，其特点等同于汉字动态显示，显现出动态显示的诸多优点， 所以此模块采用本方案。 2.22.2 电路原理的总体设计电路原理的总体设计 2.2.12.2.1 汉字显示的工作原理汉字显示的工作原理 AT89C51 是一种带 4 kB 闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM)的低电压、高性能

12、 CMOS 型 8 位微处理 器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业 标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器 组合在单个芯片中，能够进行 1 000 次写擦循环，数据保留时间为 10 年。他 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到 AT89C51 芯片。 时钟电路由 AT89C51 的 18，19 脚的时钟端(XTALl 及 XTAL2)以及 12 MHz 晶 振 X1、电容 C2，C3 组成，采用片内振荡方式。 复位电路采用简

13、易的上电复位电路，主要由电阻 R1，R2，电容 C1，开关 K1 组成，分别接至 AT89C51 的 RST 复位输入端。 4 图图 2-1 电路原理图电路原理图 LED 点阵显示屏采用 1616 共 256 个象素的点阵。我们把行列总线接在单 片机的 IO 口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字 了。但是若将 LED 点阵的行列端口全部直接接入 89S51 单片机，则需要使用 32 条 IO 口，这样会造成 IO 资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，我们在实 际应用中只是将 LED 点阵的 16 条行线直接接在 P2 口和 P3 口，至于列选扫描信 号则是由 4-1

14、6 线译码器 74HC154 来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片 机的 4 个 IO 口，节约了很多 IO 资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。 2.2.22.2.2 系统结构图系统结构图 如图 2-2 可以看出系统有以下几部分：电源电路、复位电路、晶振电路、单 片机、按键电路、行驱动、列驱动电路以及点阵屏构成。 5 图图 2-22-2 系统总体设计框图系统总体设计框图 如图 2-2 可以看出系统有以下几部分：电源电路、复位电路、晶振电路、单 片机、按键电路、行驱动、列驱动电路以及点阵屏构成。 3 3 硬件部分的设计硬件部分的设计 3.13.1 硬件组成部分硬件组成部分 硬件电路大

15、致上可分为单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路 3 部分。 单片机采用 89C51 及其兼容系列，采用 24M 晶振以获得较高的屏幕刷新率， 使显示更稳定。单片机的串口与列驱动相连，用来送显示数据。P1 口低 4 位与行 驱动相连，送行选信号。P1.5P1.7 口则用来发送控制信号。P0 口和 P2 口可在 必要时扩展 ROM 或 RAM，以显示更多的文字。 列驱动电路由 74HC595 构成，它具有一个 8 位串入并出的移位寄存器和一个 8 位输出锁存器，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现 在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，达到重叠处理的目的。 P1 口低四位输出的行号经 4 线-16 线译码器 74LS154 译码后生成 16 行选通 信号线，再经过行驱动器驱动相应的行线。1 条行线上要带动 16 列的 LED 进行显 示，按每一 LED 器件 20mA 电流计算，16 个 LED 同时发光时，需要 320mA 电流， 选用三极管 8550 作为驱动管可以满足要求。 下面我就先对硬件电路设计中使