基于51單片機的led顯示設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 D四腳為輸入端，就會形成16種不同的輸入狀態，分別為0000~1111，然后使每種狀態只控制一路輸出，即會有16路輸出。如果一行64點全部點亮，則通過74LS154的電流將達640 mA，而實際上，74LS154譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時驅動64個LED同時點亮，因此，應在74LS154每一路輸出端與1664點陣顯示器對應的每一行之間用一個三極管來將電流信號放大，本文選用的是達林頓三極管TIP127。這樣，74LS154某一輸出腳為低電平時，對應的三極管發射極為高電平，從而使點陣顯示器的對應行也為高電平。 74LS154引腳圖 74LS154邏輯功能圖 行驅動電路設計上面已經論述過行掃描原理，圖中只畫出了兩行的驅動電路，但足以題。74LS154的輸入引腳A、B、C、D分別和單片機的四個I/O口相連，單片機控制I/O口產生16種不同的輸入狀態，進而使得74LS154分別驅動1664點陣LED的16行。 行掃描示意電路圖 1664點陣列掃描電路 74HC595介紹系統采用74HC595[9]作為數據鎖存。74HC595是一個八位串行輸入三態并行輸出的移位寄存器。：A串行數據輸入端口；LATCH CLOCK存儲寄存器的輸入時鐘；SHIFT CLOCK移位寄存器的輸入時鐘；OUTPUT ENABLE對輸入數據的輸出使能控制；串入數據的輸出；是串入數據的并行輸出。從A口輸入的數據可在移位寄存器的SHIFT CLOCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中，并在LATCH CLOCK腳的上升沿作用下將輸入的數據鎖存在74HC595中，這樣，當OUTPUT ENABLE為低電平時，數據便可并行輸出。為了避免與PC機串口輸入的數據相互干擾，～、移位時鐘SHIFT CLOCK、存儲信號LATCH CLOCK和并行輸出的使能信號OUTPUT ENABLE。 74HC595功能結構圖 74HC595引腳圖 列掃描電路設計列掃描電路[10]的實現是將8片74HC595進行級連，通過共用一個移位時鐘SHIFT CLOCK及數據鎖存信號LATCH CLOCK。這樣，當第一行需要顯示的數據經過88=64個SHIFT CLOCK時鐘后便可將其全部移入74HC595中，此時還將產生一個數據鎖存信號LATCH CLOCK將數據鎖存在74HC595中，并在使能信號OUTPUT ENABLE的作用下，使串入數據并行輸出；同時由行掃描控制電路產生信號使第一行掃描管導通，相當于第一行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；此外，在第一行LED管點亮的同時，再在74HC595中移入第二行需要顯示的數據，隨后將其鎖存，同時由行掃描控制電路將第一行掃描管關閉而接通第二行，使第二行LED管點亮，以此類推，當第十六行掃描過后再回到第一行，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。 列掃描電路原理示意圖，為了說明問題，上圖只畫了兩片74HC595級聯控制16列點陣LED顯示，對于1664點陣的64列掃描電路，同樣是由8片74HC595級聯而成，這8片74HC595有同一個SHIFT CLOCK移位寄存器的輸入時鐘、同一個LATCH CLOCK存儲寄存器的輸入時鐘和同一個OUTPUT ENABLE對輸入數據的輸出使能控制端。 串口通信電路 RS232串口擴展電路圖為了方便地更新1664點陣LED顯示數據，系統設計了專門和上位機進行通信的RS232串行接口[11][12]（）。采用美信公司專門為電腦的RS232標準串口設計的單電源電平轉換芯片MAX232芯片,其主要特點有：（1）、符合所有的RS232C技術標準 （2）、只需要單一 +5V電源供電 （3）、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉能力，能夠產生+10V和10V電壓V+、V （4）、功耗低，典型供電電流5mA （5）、內部集成2個RS232C驅動器 （6）、內部集成兩個RS232C接收器 （7）、高集成度，片外最低只需4個電容即可工作。其引腳功能如下：第一部分是電荷泵電路。由6腳和4只電容構成。功能是產生+12v和12v兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。 第二部分是數據轉換通道。由11114腳構成兩個數據通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數據通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數據通道。 TTL/CMOS數據從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232數據從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數據從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數據后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。4 系統軟件設計及仿真結果 軟件開發平臺及開發語言介紹 Keil開發平臺Keil C51[13]是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統。使用獨立的Keil仿真器時，要注意以下事項：（1），但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 （2）仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統。 （3）仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統中使用。 Keil工作界面圖 proteus開發軟件Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具[14]。廣泛受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等。其主要功能模塊包括：（1）智能原理圖設計（ISIS）；（2）完善的電路仿真功能（Prospice）；（3）獨特的單片機協同仿真功能（VSM）；（4）實用的PCB設計平臺。具體仿真實驗就是在PROTEUS繪制好原理圖后，調入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，這樣可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運行狀態和過程。 Proteus工作界面圖 單片機C語言介紹C語言是一種面向過程的計算機程序設計語言，它是目前眾多計算機語言中舉世公認的優秀的結構程序設計語言之一。1978后，C語言已先后被移植到大、中、小及微型機上。C語言發展如此迅速，而且成為最受歡迎的語言之一，主要因為它具有強大的功能，歸納起來C語言[17]具有下列特點：(1)語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活。(2)運算符豐富。(3)數據結構豐富，具有現代化語言的各種數據結構。(4)具有結構化的控制語言(如if…else語句、while語句、do…while語句、switch語句、for語句)。(5)語法限制不太嚴格，程序沒計自由度大。(6)C語言能進行位(bit)操作。(7)生成目標代碼質量高，程序執行效率高。(8)用C語言寫的程序可移植性好(與匯編語言相比)。C51是一種專門針對51系列微處理器的C開發工具，它提供了豐富的庫函數，具有很強的數據處理能力，編程中對8051寄存器和存儲器的分配均由編譯器自動管理，因而通常用C51來編寫主程序。當然，有時也需要在C程序中調用一些用匯編A51編寫的子程序。例如，以前用匯編語言編寫的子程序、要求較高的處理速度而必須用更簡練的匯編語言編寫的特殊函數或因時序要求嚴格而不得不使用靈活性更強的匯編語言編寫的某些接口程序等等。另一方面，在以匯編語言為主體的程序開發過程中，如果涉及到復雜的數學運算，往往需要借助C語言工具所提供的運算庫函數和強大的數據處理能力，這樣就要求在匯編中調用C函數。 系統軟件流程圖 主程序流程圖 主程序流程圖。 串行中斷子程序流程圖。 顯示程序流程圖 顯示模塊子程序流程圖。 PctoLCD2002取模軟件PCtoLCD2002是一款使用十分方便的字模軟件，其取模選項、輸出格式都十分豐富，支持所有的windows字體，可以對文字、圖形取模也可以對手繪圖形取模。處理后的字模數據可用于點陣液晶、LED顯示等領域。其主要功能如下：（1）能生成中英文數字混合的字符串的字模數據。（2）可選擇所有的windows字體，并且可獨立調整文字的長和寬，生成任意形狀的字符。具有大量文字處理和導入TXT文本文件功能，并且可以去除文本中的空白和重復字符，可以對文本進行排序，適合于生成小字庫。（3）圖形模式下可任意用鼠標作畫，左鍵畫圖，右鍵擦圖。（4）支持文字、圖像的各種旋轉，翻轉，平移等功能。（5）任意調整輸出點陣大小，并任意調整字符在點陣中的位置。（