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1、单片机课程设计点阵汉字显示系统 课程设计课题名称 点阵汉字显示系统设计 姓 名 学 号 班 级 电子 专 业 电子技术系 指导教师 完成日期 2009. 12.24 点阵汉字显示系统设计摘要：本文阐明用单片机控制单色显示屏的方法，对LED显示模块单元如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究。讨论了单片机控制系统中关键的数据处理以及发送问题，结果表明采用并行数据输入、串行数据及同步时钟输出的专用电路可大大减少CPU的辅助时间，提高数据的发送速度。关键词 LED；单片机；显示屏；驱动；扫描A LED Display System Control Base On MCUStudent:
2、XU YU Teacher: SHEN ZHICHUNAbstract：This text clarifies to use a singlechip control monochrome manifestation to hold of method, show the mold piece how the unit carry on the row or column signal control and signal to deliver to the LED medium of drove a problem to research. Discussing a problem of s
3、inglechip in a control system how dose it processing the key data and sending out, result indicate adoption parallel communication, string data in line and synchronous the clock outputs appropriation electric circuit can reduce CPU assistant time consumedly, the exaltation data sends out speed.Keywo
4、rds：LED；Surface Mount Assemblies；Display；Driver；Scan 目 录 摘要2一课程提出的背景 4二设计内容与要求 4三系统整体方案设计 4四.系统硬件电路的设计 64.1 单片机系统及外围电路4.2 列驱动电路4.3 行驱动电路4.4 硬件电路五基本显示原理 85.1 点阵原理5.2 移位锁存器74HC595原理5.3 达林顿晶体管ULN2803简介 六程序设计116.1 定时中断程序6.2 串行中断程程序七程序清单14八总结,感悟19九参考文献20一课题提出的背景在大型商场、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
5、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、餐馆报价信息豆示、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、现代化和信息化社会的一个重要标志。二设计内容与要求 构建一个单片机应用系统，用来控制点阵汉字显示，汉字显示内容“天津电子信息职业技术学院”，单片机的应用系统由硬件和软件两部分组成。硬件系统需要围绕
6、单片机芯片组建一个能完成特定应用功能的硬件组合实体。软件系统需要借助其它微型计算机配之以相应的软件进行编程。最终通过LED发光二极管构成16*16的点阵，来显示汉字，显示的过程和显示的内容也可以自己发挥。三系统总体方案设计LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以1616点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第
7、16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），每行LED的点亮时间占总时间的116,由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。显示数据传输采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮
8、度。采用串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要有锁存功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串行移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能：对数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打人并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。同时为了L
9、ED显示的亮度，采用8行扫描，每个汉字上面有2个16列驱动器驱动，列驱动器的位置应该是在第1行跟第9行，即每个16*16的汉字点阵是有4个8*8的点阵组成的阵列，扫描的时候同时扫描显示第1行跟第9行，第二次扫描的时候显示第2行跟第10行，以此类推，最后显示第8行跟第16行，如图1所示：第1行全亮 | 第2行不亮 | 第3行不亮 | 第4行不亮 | 第5行不亮 | 第6行不亮 | 第7行不亮 | 第8行不亮 | 第9行全亮 | 第10行不亮 | 第11行不亮 | 第12行不亮 | 第13行不亮 | 第14行不亮 | 第15行不亮 | 第16行不亮 | 图1共阳型LED点阵单元（8X8）的结构示意
10、图如图2，由行输入高电平点亮。 图2 LED点阵单元结构示意图四系统硬件电路的设计硬件电路大致上可以分为单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。1.单片机系统及外围电路本系统由AT89C52构成单片机最小应用系统同时配有110592 MHz晶振和按键复位电路等。系统外扩的一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用来存储由PC机串口送来的点阵信息(通过软件将图像或文字转 换成与LED显示屏的像素相对应的点阵信息)。该Flash存储器是一种非易失性存储器，它在供电电源关闭后仍能保持片内信息。由于29F040的容量为 512 KB(该芯片内部由8个64 Kbyte的读写块组成，可
11、分块进行读、写和擦除等操作)，而AT89C52只能管理64KB的数据空间，所以，需将29F040分成8页，每页 64KB。其页码可由单片机的P32P34来选择。另外，采用MAX232可完成RS232与TTL电平的转换，以便使PC机与单片机交换信息。2. 列驱动电路列输入驱动由八个8位串行输入，串行或并行输出三态移位寄存器74HC595实现。该芯片具有串行输入、并行输出两个独立的时钟信号。输入数据在串行移位时钟SRCLK上升沿由串行输入端SER输入到芯片内部串行移位寄存器中，同时,SQH端串行输出；在锁存时钟信号RCLK上升沿到来时，芯片将内部串行移位寄存器8位数据并行输出。正常工作时，应将复位
12、端SRCLR与使能端RCLK分别接高电平、低电平。单片机输出信号直接与串入并出移位寄存器74HC595的锁存器输出端连接。它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿将发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出寄存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，器上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高阻态。SCLR信号是移位寄存器的清0输入端，当其为低时移位寄存器的输出全为O。由于SCK和RCK两个信号是相互独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存器互不干扰。芯片的输出端为QA-QH，最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但因QH受输出锁存器打入控制，所以还从输出锁存器前引出了QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。3行驱动电路 每一路输出端与16x64点阵显示器对应的每一行之间用ULN2803将电流信号放大，本文选用的是达林顿晶体管。这样
