多功能點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為低八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸 入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁 共 33 頁 圖 32 AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 16 64 點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì) 圖 33是一種 8 8 的 LED 點(diǎn)陣單色行共陰模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其單點(diǎn)工作電壓為 V，正向電流露為 8～ 10 mA。當(dāng)某一行線為低電平而某一列線為高電平時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮；而當(dāng)其某一列線為低電平時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當(dāng)某一行線為高電平時(shí)，無論列線如何，對應(yīng)這一行的點(diǎn)全部為暗。用 4個(gè) 8 8 點(diǎn)陣顯示可構(gòu)成 16 16 點(diǎn)陣顯 示器，其連接方法如圖 34 所示。圖中，將 (A)和 (B)的 8列、 (C)和 (D)的 8列分別對應(yīng)相連，同時(shí)將 (A)和 (C)的 8行、 (B)和 (D)的 8行分別對應(yīng)相連。即可形成一個(gè) 16行 (每一行有 16 個(gè) LED)、 16列 (每一列也有 16 個(gè) LED)的 16 16 點(diǎn)陣顯示器。可將這 256 個(gè)點(diǎn)稱為一頁，這樣，顯示字符時(shí)，只要對一頁中對應(yīng)的亮滅進(jìn)行控制即可。把 4 個(gè) 16 16 點(diǎn)陣顯示器相連從而構(gòu)成 16 64 的點(diǎn)陣顯示器如圖 35。 圖 33 8 8的 LED點(diǎn)陣行共陰模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁 共 33 頁 圖 34 16 16點(diǎn)陣連接圖 圖 35 16 64點(diǎn)陣連接圖 LED 點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動(dòng)電路 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)與所用控制系統(tǒng)相配合。驅(qū)動(dòng)通常分為動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)和靜態(tài)鎖存型驅(qū)動(dòng)兩大類。本文以動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例來進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)方式是指顯示屏上的 16 行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動(dòng)寄存器，然后通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作，來使每行 LED 的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的 1／ 16。只要每行的刷新速率大于 50 Hz，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。 AT89S52 單片機(jī)有四個(gè) I／ O 口 (P0、 P P P3)。每個(gè) I／ O 口有 8 位，如果都采用并行輸出，顯然不能滿足要求。因此，本設(shè)計(jì)中的行掃描驅(qū)動(dòng)采用并口輸出，而場掃描驅(qū)動(dòng)采用串口輸出。 行驅(qū)動(dòng)電路 由于 16x64 點(diǎn)陣顯示器有 16行，為充分利用單片機(jī)的接口。本電路中加入了一個(gè) 4— 16 線譯碼器 74LSl54，其輸入是一個(gè) 16進(jìn)制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號(hào)，它們的管腳示意圖如圖 26所示。把 74LSl54 的 E2引腳接地， E1 引腳作為控制端，然后以 A、 B、 C、 D 四腳為輸入端，就會(huì)形成 16種不同的輸入狀態(tài)，分別為 0000～1111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出， 即會(huì)有 16路輸出。如果一行 64 點(diǎn)全部點(diǎn)蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁 共 33 頁 亮，則通過 74LSl54 的電流將達(dá) 640 mA，而實(shí)際上， 74LSl54 譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時(shí)驅(qū)動(dòng) 64 個(gè) LED 同時(shí)點(diǎn)亮，因此，應(yīng)在 74LSl54 每一路輸出端與16x64 點(diǎn)陣顯示器對應(yīng)的每一行之間用一個(gè)反相器來將電流信號(hào)放大，本文選用的是 74HC04。這樣， 74LSl54 某一輸出腳為低電平時(shí)，對應(yīng)的反相器可以提高電流幅值，從而使點(diǎn)陣顯示器的對應(yīng)行能較清晰的顯示。 圖 36 74HC154引腳圖 列驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)列掃描驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可用串人并出 的通用集成電路 74HC595 來作為數(shù)據(jù)鎖存。 74HC595 是一個(gè)八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移位寄存，其管腳見圖 28所示，其中 DS 是串行數(shù)據(jù)的輸入端， STCP 是存儲(chǔ)寄存器的輸入時(shí)鐘， SHCP 是移位寄存器的輸入時(shí)鐘。 Q7’是串行數(shù)據(jù)的輸出 MR 是對輸入數(shù)據(jù)的輸出使能控制， Q0～Q7為串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從 DS口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的 SHCP 腳上升沿的作用下輸入到 74HC595 中。并在 STCP 腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在74HC595 中，這樣，當(dāng) MR 為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與 PC機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾，也可使用模擬串口 ～ 來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時(shí)鐘 SHCP、存儲(chǔ)信號(hào) STCP。 圖 37 74HC595引腳圖 蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 33 頁 圖 38列驅(qū)動(dòng)電路 將 8 片 74HC595 進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘 SHCP 及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STCP。這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 8 8=64 個(gè) SHCP 時(shí)鐘后便可將其全部移入74HC595 中，此時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STCP 將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中，并在使能信號(hào) OE 的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸出位對應(yīng)的場驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)； 同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行 LED的正端都接高，顯然，第一行 LED管的亮滅就取決于 74HC595 中的鎖存信號(hào)；此外，在第一行 LED 管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在 74HC595 中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時(shí)由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行 LED管點(diǎn)亮，以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。 圖 39行列驅(qū)動(dòng)總電路 蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁 共 33 頁 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 單片機(jī)語言的選擇 匯編語言編程，由于匯編 語言是比較低層的開發(fā)語言，它要求開發(fā)者非常熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)等等。再者匯編語言的可讀性差，一般人是很難看懂的。還有其致命的一點(diǎn)，可移植性比較差，所以使用匯編語言編程需要大量的時(shí)間用于軟件的編寫和調(diào)試。 C 語言編程，它不要求開發(fā)者深入了解單片機(jī)和硬件接口的結(jié)構(gòu)。編譯器自動(dòng)完成變量和存儲(chǔ)單元的分配，可讀性比較好，可移植性強(qiáng)，這是 C語言最大的優(yōu)勢，而且現(xiàn)在很多編譯器都能很好的支持 C 語言的編譯和調(diào)試，因此本設(shè)計(jì)采用 C 語言編程 點(diǎn)陣屏顯示原理 四個(gè) 8 8 的點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè) 16 16 的點(diǎn)陣，共 由 256個(gè) LED 構(gòu)成。如果 LED 的陰極與行相連，而陽極與列相連，那么只要給該 LED對應(yīng)的行以低電平，列以高電平，那么對應(yīng)的 LED 就發(fā)光。 圖 22畫出了可顯示一個(gè)漢字的 16 16 的點(diǎn)陣屏模塊。這種模塊由 256 個(gè)發(fā)光LED 以 16 16 的形式構(gòu)成一個(gè)正方形模塊，然后引出 2 列 16 針的引腳將內(nèi)部電路接口引出，供驅(qū)動(dòng)電路使用。 圖 41 LED 點(diǎn)陣顯示原理圖 行對應(yīng)的給 LED 的陰極，先給第一行以低電平，隨后給 16列送驅(qū)動(dòng)代碼，則第一行的第 7個(gè) LED被點(diǎn)亮，再給第二行以低電平，隨后給 16 列送驅(qū)動(dòng)代碼則第二行蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁 共 33 頁 的第 8個(gè) LED被點(diǎn)亮，接著給第三行以低電平，同時(shí)給列以驅(qū)動(dòng)代碼，這樣不斷地進(jìn)行的掃描，只要速度夠快，由于人的視覺暫留作用，就不會(huì)感覺到明顯的閃爍感。點(diǎn)陣上會(huì)看到一個(gè)清晰的“歡”字。 顯示功能簡述 顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。 根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層，第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向屏體輸送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作；系統(tǒng) 應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作，從而有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結(jié)構(gòu)化。 顯示模式 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能使 LED 顯示屏顯示圖形和中英文文字，顯示的圖形和文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有向上移入、靜止、向上移出等顯示方式。 系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置定時(shí)器、中斷等。然后“向上移動(dòng)”顯示漢字和圖形，停留約 1s，“靜止”顯示圖案和文字，接著“向上移動(dòng)”顯示漢字和圖形。由于單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷的循環(huán)執(zhí)行上述 顯示效果。單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級(jí)顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級(jí)顯示模塊單元中，因此顯示板可擴(kuò)展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內(nèi)容。控制顯示程序如下： while(1) { for(x=0。x24。x=x+4) //控制總共可以現(xiàn)實(shí)的字?jǐn)?shù) { for(i=0。i16。i++) //字符從下往上滾動(dòng)出現(xiàn) { k=1。 蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁 共 33 頁 for(j=i+1。j0。j) { write_595(display[x+3][k])。 write_595(display[x+3][k1])。 write_595(display[x+2][k])。 write_595(display[x+2][k1])。 write_595(display[x+1][k])。 write_595(display[x+1][k1])。 write_595(display[x][k])。 write_595(display[x][k1])。 k+=2。 hang=hangsz[16j]。 stcp=1。stcp=0。 } delay_ms(80)。 } TR0=1。flag=1。 while(flag) //停留 1秒，字符靜止顯示 1秒 { uchar j。 for(j=0。j16。j++) { write_595(display[x+3][j*2+1])。