广西交通职业技术学院信息工程系作品设计报告书课程名称电子电路设计与制作_____________题目16*16 汉字点阵显示屏 _________________ 班级___________ 电信2011-1班_____________学号007 032 ____________________姓名_________________ 范杰________________任课老师_____________ 韦家正 _______________二O 一三年一月目录摘要一、系统方案选择和论证 (2)1.1设计要求 (2)2.1系统基本方案 (2)2.1.1.主控电路选择 (2)2.1.2.点阵显示屏部分 (2)2.1.3.显示屏控制部分 (3)二、电路模块的设计与分析 (3)2.1.系统程序的设计 (3)2.2.单片机系统及外围电路 (4)23 LED点阵显示 (6)24.汉字扫描的原理 (7)25.方案的实现 (7)三、系统软件设计 (8)四、系统测试与分析 (10)4.1点阵显示屏的仿真与程序调试 (10)4.2整机测试 (10)4.3系统主程序............................... 错误！未定义书签。
4.4系统测试结果分析 (21)五、设计制作总结 (21)5.1 总结 (21)5.2 致谢词 (22)六、参考文献 (22)附录一：系统主要元件清单 (14)摘要摘要LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的高亮度的LED发光二极管封装而成。
LED点阵显示屏可以显示数字或符号，通常用来显示时间、速度、系统状态等灵活的动态显示。
文章给出了一种基于MCS-51/52单片机的16X16点阵LED显示屏的设计方案，包括系统具体的硬件设计方案，软件流程图和汇编语言程序等方面内容。
在负载范围内，只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉、亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定的图文显示方案。
AbstractLED dot matrix display, as a new display device, by a nu mber of in depe ndent high-bright ness LED light-emitt ing diode packages. LED dot matrix display can display nu mbers or symbols, usually used to display time, speed, system status, and a flexible dyn amic display. Pap er, a microcomputer-based MCS-51/52 16 16 dot matrix LED display desig n, in cludi ng the system specific hardware desig n, software flowcharts and assembly Ian guage programs and other aspects. Withi n the load range, by simply cascad ing Jiu expa nsion can right display Jin Xin g, is a low cost, high brightness, low voltage Gong Hao Xiao, miniaturization, Yi Yu IC match, Qu Dong simple, Shou Ming Ion g, impact resista nee, stable performa nee, graphics and display opti ons.系统方案选择和论证1.1设计要求基本要求：①要求点阵显示屏能够显示中文汉字、英文字母、阿拉伯数字等信息。
②要求点阵显示屏能够显示三角形、矩形等各类简单的图形。
③要求通过按键进行显示模式（汉字、英文、数字、图形）的切换。
④要求整个系统只使用两节1.5V的电池进行供电。
发挥要求：①要求所显示的内容能够实现上、下、左、右的移动功能。
②移动方向和移动速度（至少分三个等级）可以通过按键进行设置。
③显示屏能够通过红外遥控的方式进行控制2.1系统基本方案2.1.1.主控电路选择方案一：数字电路控制的原理是LED点阵显示屏由单片机控制电路和显示驱动电路两大部分组成。
一般的单片机控制部分采用ATME公司的AT89S51/52系列单片机，显示驱动部分由4片8X 8 LED点阵模块和相应的驱动电路组成，位码扫描信号和段码信号都由单片机提供，并且AT89S52单片机构成的主控电路，支持ISP下载技术，控制操作简单，价格低廉，通用性强。
方案二：由CPLD器件组成的控制电路，具有很高的可靠性和设计灵活性，所实现的显示效果样式较多，但采用可编程逻辑器件CPLD的设计成本相对较高。
由于采用由单片机组成的控制电路已能完成设计的要求，且其性价比要优于采用由CPLD组成的控制电路。
因此，主控电路采用方案一作为控制电路。
2.1.2.点阵显示屏部分方案一：串行方式显示。
这种方式可同时显示4个8X 8汉字点阵的汉字、字符或数字。
点阵显示屏每个单元由4个8X8点阵LED显示模块、驱动器74HC154数据移位寄存器74HC595和行驱动器组成，单元显示屏可以接收控制器（主控制电路板）或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示屏可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的内容。
此方案为点阵显示屏系统中比较常用的，所用器件也比较常用，容易买到。
但是它存在一个致命的缺点，就是刷新速度不够快。
如果要驱动64列点阵显示，通用51单片机会比较吃力，出现比较严重的闪烁停滞现象。
此外，要实现文字的左右移动和调整移动速度等功能，都会给软件设计带来较多困难。
方案二：并行方式显示。
可以通过锁存器芯片来扩展I/O 口，达到控制LED 点阵的64个列线的目的。
方案中运用16片锁存器74HC154来组成8组双缓冲寄存器。
驱动LED点阵的8组列线，移位寄存器74HC595对LED点阵的16行进行扫描。
在送每一行的数据到LED点阵前，先把数据分别送到第一级的8个74HC154然后再给第二级的8个74HC154送锁脉冲，数据一起输出到LED点阵列中，这样就避免了各行数据显示不同步问题。
由于并行数据传输速度比串行快，所以字符闪烁的问题得到较好地解决，文字左右/ 上下移动也比较容易控制。
综上所述，本作品制作最终选择了方案二。
2.1.3. 显示屏控制部分方案一：单机工作模式。
采用一个单片机控制实现所有功能，其中包括LED 点阵显示屏的刷新显示、模式选择等。
只用一个单片机控制点阵显示屏可以使电路大大减化，软件设计方面也容易实现。
但是，将所有功能集成在一起，一片AT89S51/52单片机处理能力是不够的。
此时，单片机的CPU内部资源已显不足，会导致系统功能欠佳，达不到较好的性能。
方案二：主从工作模式。
采用主从单片机工作方式来控制整个系统。
其中一个单片机用于控制LED点阵显示，另外一个单片机用于扩展键盘、串口等工作。
相对单机工作方式，主从工作模式的处理能力大大提高，并且分工明确，执行速度得到很大的提高。
虽然硬件电路以及软件设计方面要求相对高了一些，更涉及到主从单片机通信问题。
至此，为了更好地实现各项性能指标，本设计采用了这种方案。
电路模块的设计与分析2.1 .系统程序的设计显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。
根据软件分层次设计的原理，可以把显示屏的软件系统分为两层；第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。
显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。
显示驱动器程序由定时器T0中断程序实现。
系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。
从有利于实现较复杂的算法（显示效果处理）和有利于程序结构化考虑，显示屏程序适宜采用汇编语言编写。
16X16 LED显示屏电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分，系统框如下所示：22单片机系统及外围电路单片机采用MSC-51或其兼容系列芯片，采用12MHZ 或更高频率晶振，以 获得较高的刷新频率，使显示更稳定。
冲:::::RP1P2.O//S6 P2」脚 P2.Z/A10 P23/A11 F2 4M 壮 P2 5/A13 P2.0/A14 Pi.7./A15 PO.i.'lrW P3.3.0trT F3.5/TI F3序極 P3.7/RD显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器TO 重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，1/16扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下：单片机PD.O 皿PD.1J/B1卩叱皿D2 P0.4/AMPD.5；^D6 PD.ej^re 叩.7阿7^13~CT" 337L2 4 35 L3 5 3£ L4 e 34 L57~33"LJ6TT"P3.0/RXD P3.1/TO 52U4A Be D刷频率（帧频）=1/16 X =1/16 X f/12 （65536-t ）其中f位晶振频率，t为定时器TO初值（工作在16位定时器模式）。
然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。
为消除在切换行/列显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐。
等显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行/列号，重新打开显示。
图1显示驱动程序流程图DATA7®C5P5*-- --- --- -- — ----74HC39SCLK*STR图223 LED 点阵显示从下图5 LED 内部结构可以看出，8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平,某一行置0电平，则相应的二极管就亮。
对应的一列为一根竖柱，或者对应的一 行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1,而行则采用扫描的方法来实现。
根横柱：对应的行置0,而列则采用扫描的方法来实现8><8点阵1±哺效电路74HC154.'VC&氓 -5」 4 4-.1. - -n rhr!■- 1 --占r* A ”B 3 F S H■n5葺 6# 7」£c J “ E 」■11*JAL —■Ji■ lbIP •图5 LED内部结构LED 点阵选用8x8模块，每2块排列字。