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1、-*科技大学测控技术与仪器专业单 片 机 课 程 设 计 题 目基于单片机的点阵汉字显示设计姓 名学 号 指导教师 成 绩_*科技大学机电工程学院二一五年十二月制摘要LED显示屏在我们的周围随处可见，它的应用已经普及到社会中的方方面面。作为一种新型的显示器件，在许多场合都可以见到它的身影，不仅是它的应用使呈现出来的东西更加美观，更重要的是它的应用方便，本钱很低，除了能给人视觉上的冲击外，更能给人一种美的享受。LED显示屏是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成，通常用来显示时间、图文等各种信息。本设计是基于STC89C51单片机的16*16点阵式显示屏，该LED显示屏能实现16*16个汉字，简
2、单的显示图像,然后一直循环着显示下去。该设计包含了硬件、软件、调试等方案，只需简单的级联就能实现显示屏的拓展，但要注意不要超过负载能力。本次设计的作品体积小、功能多、方便实用、花费小，电路具有构造简单、操作方便、精度高、应用广泛的特点。关键词：LED，STC89C51单片机，显示屏目录摘要i第一章 系统功能要求 11.1系统设计要求1第二章 方案论证 12.1 方案论证1第三章 系统硬件电路设计13.1 STC89C51芯片的介绍13.1.1 系统单片机选型13.1.2 STC89C51引脚功能介绍274LS595的总体特点和工作原理3.2 LED点阵介绍23.2.1LED点阵23.3系统各硬
3、件电路介绍33.3.1系统电源电路设计介绍33.3.2复位电路33.3.3晶振电路43.4系统的总的原理图4第四章 系统程序设计54.1基于PROTEUS的电路仿真54.2用PROTEUS绘制原理54.3PROTEUS对单片机内核的仿真6第五章 调试及性能分析65.1系统的调试6参考文献7附录7第一章 设计要求1.1 系统设计要求1. 以STC89C51系列的单片机为核心器件；组成一个点阵式汉字显示屏。2. 显示屏由一块16*16 LED点阵显示器组成；可以依次显示13个汉字。3. 通过编程能够随时对汉字进展修改、调整。第二章 方案论证2.1 方案论证以设计方案为指导思想选择适宜的器件来实现这
4、一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过比照选择选定STC89C51单片机为核心控制器件，由74LS138作为字位电路器件，三极管2N5551和2N5401为驱动电路器件。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。第三章 系统硬件电路设计3.1 AT89S51芯片的介绍1系统单片机选型单片机选择在整个系统中有着至关重要的作用，这里要选择一款低本钱、高运算速度、内存大等特点的单片机，经过不断的查找资料，最后我们选择了STC89C51作为主控芯片。STC89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system program
5、mable)的可反复擦写1000次以上的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚构造，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C51芯片具有以下特性：指令与8051完全兼容；8KB片内Flash程序存储器；时钟频率为033MHz；128字节片内随机读写存储器RAM；32个可编程输入/输出引脚；2个16位定时/计数器；2个外部中断，1个串口中断，3个定时器中断AT89S51有32个可编程IO，1个
6、VCC接口，1个GND接口，1个复位引脚接口，还有2个晶振接口。2STC89C51引脚功能介绍1) VCC：供电电压。2) GND：接地。3) P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进展校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。4) P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为
7、低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 5) P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进展存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2口输出其特殊功能存放器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。6)
8、P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。7) P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：8) 口管脚 备选功能9) P3.0 R*D串行输入口10) P3.1 T*D串行输出口11) P3.2 /INT0外部中断012) P3.3 /INT1外部中断113) P3.4 T0记时器0外部输入14) P3.5 T1记时器1外部输入15) P3.6 /WR外部数据存储器写选通16) P3.7 /RD外部数据存储器读
9、选通17) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。18) RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。19) ALE/PROG：当外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想制止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOV*，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。
10、如果微处理器在外部执行状态ALE制止，置位无效。20) /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。21) /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源VPP。22) *TAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。23) *TAL2：来自反向振荡器的输出。374L
11、S595的总体特点和工作原理1总体特点：74LS595是8位串行输入转并行输出移位存放器，三态输出功能，具有数据存储存放器，移位存放器和存储器是分别的时钟。数据在SHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储存放器中去。如果两个时钟连在一起，则移位存放器总是比存储存放器早一个脉冲。在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。2)工作原理每当SHcp上升沿到来时, Ds引脚当前电平值在移位存放器中左移一位，在下一个上升沿到来时移位存放器中的所有位都会向左移一位，同时Q7也会串行输出移位存放器中高位的值，这样连续进展8次，就可以把数组中每一个数8位
12、的数送到移位存放器；然后当STcp上升沿到来时，移位存放器的值将会被锁存到锁存器里，并从Q17引脚输出。74LS595的主要优点是具有数据存储存放器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，点阵没有闪烁感。74HC595在5V供电的时候能够到达30MHz的时钟速度，每个并行输出端口均能承受20mA的灌电流和拉电流。这个特点保证了不用增加额外的扩流电路即可轻松的驱动LED。它输入端允许500nS的上升下降时间，对严重畸形的时钟脉冲仍能检测。这样就可以容纳较大的传输线对地电容，使本设计的抗干扰能力增强。3.2 LED点阵介绍1LED点阵88单色点阵共需要64个发光二
13、极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上。本设计是一种实用的汉字显示屏的制作，制作的是双色点阵。考虑到元器件的易购性，没有使用88的点阵发光二极管模块，而是直接使用了256个高亮度发光管，组成了16行16 列的发光点阵。实际使用时可以根据这个原理自行扩大显示的字数。比照下面的88单色点阵和88双色点阵可以看出，其实88双色点阵就是两块88单色点阵组合在一起的。要实现用两种颜色显示，只要在电路的设计中适当的连线就可以了。88单色点阵 LED 构造如下列图3.1所示。图3.1 88单色点阵 LED 构造3.3系统各硬件电路介绍1电源电路图3.2电源电路2复位电路图3.3复位电路图3.4为系
14、统复位电路，为确保系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一局部，复位电路的第一功能是上电复位。一般单片机电路正常工作需要供电电源为5V5%，即4.755.25V。由于单片机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，单片机电路开场正常工作。这种复位电路的工作原理是：VCC上电时，C1充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C1充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下S1，C1放电。S1松手，C1又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机
