基于51單片機的8乘8LED點陣顯示屏的設(shè)計

1、基于單片機的8*8LED點陣顯示屏的設(shè)計隨著單片機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機作控制驅(qū)動LED顯示屏也應(yīng)運產(chǎn)生。本系統(tǒng)設(shè)計使用單片機MCS-51控制掃描方法實現(xiàn)LED點陣顯示器的字符的顯示，介紹了用單片機進行顯示系統(tǒng)開發(fā)的方法，單片機軟件、硬件調(diào)試技術(shù)，還有點陣顯示驅(qū)動擴展的一般方法。1.引言1.1 研究的目的、意義LED因其體積小，耗電量低，亮度及環(huán)保等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于公共場所的大屏顯示上，LED點陣大屏可應(yīng)用于戶外廣告，交通導(dǎo)航，大廳公告，比賽的多媒體實時顯示等領(lǐng)域。本設(shè)計作品的用途正是在于實現(xiàn)大屏顯示的核心功能，即漢字的顯示，可實際應(yīng)用于簡單的顯示系統(tǒng)中，如簡單的排隊叫號顯示屏，

2、電梯顯示屏等。通過此次設(shè)計將單片機軟硬件結(jié)合起來對程序進行編輯，校驗，鍛煉實踐能力和理論聯(lián)系實際的能力。 1.2 本設(shè)計所要做的工作為了完成該設(shè)計實現(xiàn)，經(jīng)過考慮論證，決定分為以下幾個階段進行：(1)對課題進行全面的分析，明確系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，大致了解要解決的問題，制定總的設(shè)計方案；(2)根據(jù)論證設(shè)計硬件系統(tǒng)并畫出電路圖，并根據(jù)電路圖在面包板上連接電路圖；(3)在硬件的基礎(chǔ)上設(shè)計軟件程序；(4)利用仿真器編譯軟件程序，進行調(diào)試仿真；(5)把調(diào)試成功的程序利用燒入器燒入到芯片中去；(6)把固化好程序的芯片插入到實際應(yīng)用系統(tǒng)，投入到實際使用。2系統(tǒng)設(shè)計方案2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖 CPU晶振復(fù)位74HC5

3、73 8*8LED點陣顯示屏 列行3 硬件電路設(shè)計3.1 主要器件介紹3.1.1 LED點陣LED點陣顯示屏采用1個8*8共64個象素的點陣，通過LED點陣資料判斷出該點陣的引腳分布，如圖3.1所示。8*8的LED點陣為單色共陽模塊，單點的工作電壓為正向(Vf)=1.8v,正向電流(if)=8-10MA。靜態(tài)點亮器件時(64點全亮)總電流為640mA?？傠妷簽?.8v,總功率為1.15w.動態(tài)時取決于掃描頻率(1/8或1/16秒),單點瞬間電流可達80-160mA。LED點陣16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8圖3.1 點陣LED掃描法介紹點陣LED一般采

4、用掃描式顯示，實際運用分為三種方式：(1) 點掃描(2) 行掃描(3) 列掃描若使用第一種方式，其掃描頻率必須大于16*64=1024HZ，周期小于1MS即可。若使用第二和第三種方式，則頻率必須大于16*8=128HZ，周期小于7.8MS即可符合視覺暫留要求。此外一次驅(qū)動一列或一行(8顆LED)時需外加驅(qū)動電路提高電流，否則LED亮度會不足。 我們把行列總線接在單片機的IO口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。但是若將LED點陣的行列端口全部直接接入AT89S52單片機，單片機無法提供可以讓LED點亮的電流。因此，我們在實際應(yīng)用中是將LED點陣的8條行線直接接在74h

5、c573，至于列選掃描信號則是由AT89S52單片機IO口來選擇控制。漢字或字母掃描顯示的基本過程是這樣的：通電后由于電阻R1，電容C1的作用，使單片機的RST復(fù)位腳電平先高后低，從而達到復(fù)位；之后，在C2，C3，X1以及單片機內(nèi)部時鐘電路的作用下，單片機AT89S52按照設(shè)定的程序在行接口輸出與內(nèi)部漢字對應(yīng)的代碼電平送至LED點陣的行選線，同時在單片機接口輸出列選掃描信號，從而選中相應(yīng)的象素LED發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個漢字的顯示。3.1.2鎖存器74hc573M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八個鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高

6、時，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。數(shù)據(jù)鎖存當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持； 這個概念在并行數(shù)據(jù)擴展中經(jīng)常使用到。OE120VccD0219Q0D1318Q1D2417Q2D3516Q3D4615Q4D5714Q5D6813Q6D7912Q7GND1011LEOELEDQLHHHLHLLLLXQ

7、0HXXZ1腳三態(tài)允許控制端低電平有效1D8D為數(shù)據(jù)輸入端1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端74HC573引腳圖LE為鎖存控制端;OE為使能端。3.2硬件設(shè)計思想及電路圖 3.2.1硬件設(shè)計思想由單片機進行處理，并將行列信號分別通過顯示驅(qū)動輸入點陣屏，控制點陣的顯示。 （1） 單片機： 采用AT89c52單片機芯片作為主控，控制LED點陣顯示。 （2）顯示：采用8x8 LED點陣屏顯示字母。 （3）顯示驅(qū)動：考慮到驅(qū)動LED所需電流，采用74HC573芯片8位鎖存器作行驅(qū)動芯片，AT89S52的I/O口作為列驅(qū)動。3.2.2硬件電路圖 圖3.5 設(shè)計原理圖圖3.7 單片機控制電路圖4.軟件設(shè)計4.1漢字的點

8、陣顯示原理及字庫代碼獲取方法我們先以簡單的漢字顯示為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個象素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256象素范圍內(nèi)的任何圖形。如用8位的AT89S52單片機控制，由于單片機的總線為8位,一個字需要拆分為2個部分，如圖4.1所示。 圖4.1 漢字“龍”為了弄清楚漢字的點陣組成規(guī)律，首先通過列掃描方法獲取漢字的代碼。漢字可拆分為上部和下部，上部由8×16點陣組成，下部也由8×16點陣組成。通過列掃描方法首先顯示左上角的第1列

9、的上半部分，顯示漢字“龍”時，P2.4點亮，由上往下排列，為：P2.0滅，P2.1滅，P2.2滅P2.3滅，P2.4亮，P2.5滅，P2.6滅，P2.7滅。即二進制00001000，轉(zhuǎn)換為十六進制為08h。上半部一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的一列，為了方便，我們?nèi)栽O(shè)計成由上往下掃描，從圖4.1可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，十六進制則為00h。依照這個方法掃描16列，一共掃描32個8位，可以得出漢字“龍”的掃描代碼為：00H,08H,08H,08H,08H,08H,0FFH,08H0FH,48H,28H,08H,08H,18H,08H,00H00H,00H,02H,06H,30

10、H,0C4H,04H,08H0FCH,24H,44H,84H,04H,04H,3CH,00H由這個原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個方法來分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。本系統(tǒng)是設(shè)計龍巖學(xué)院字體的顯示,使用這個方法可以分析出龍巖學(xué)院這幾個字的代碼。4.2 程序流程圖軟件程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖4-2和圖4-3所示。 開始系統(tǒng)初始化R0=8,掃描8列R7=8，一個字母掃描8次載入第1個字的地址調(diào)用顯示子程序載入第2個字的地址調(diào)用顯示子程序載入第3個字的地址調(diào)用顯示子程序載入第4個字的地址調(diào)用顯示子程序 圖4-2 主程序流程圖 P1=0,列掃描計數(shù)R1=0,查表指針查表，送數(shù)據(jù)到P2口顯示一列上邊8位R1R1+1查表，送數(shù)據(jù)到P2口顯示一列下邊8位R1R1+1P1P1+18位是否掃描完重置R08一個字是否掃描8次重置R78幀延時返回主程序開始NONOyesyes圖4-3子程序流程圖4.3程序清單:5.設(shè)計結(jié)果在實際