16x16点阵式汉字电子显示屏

1、郑州工程技术学院单片机原理及应用技术课程设计题 目： 点阵式电子显示屏的设计 学 号： 201550180205 姓 名： 潘 阳 同 组 人: 石国夫 专 业： 电气自动化 班 级： 15电气对口二班 指导教师： 孙建延 2016年 12 月27 日点阵式汉字电子显示屏的设计设计内容：以MCS-51系单片机为核心器件，设计一个点阵式汉字电子显示屏。任务要求：（1）显示屏为16*16LED点阵显示器；（2）可以依次显示“老师，您辛苦了！”8个汉字。设计要求： （1）设计方案选择合理，达到设计任务要求； （2）设计思路清晰，原理框图正确，元器件选择恰当，计算正确；软件流程图正确合理，源程序完整；说明书简明扼要，文字流畅，论点明确，书写工整； （3）图纸表达正确，符合制图规范；图面整洁，布局合理，图中电气连接和元器件符号符合要求。 （4）设计的有关技术指标符合国家有关规范、标准和政策要求。（5）在设计过程中认真、按时完成各阶段的设计、计算、编程、绘图、调试任务。（6）原理图绘制在A1纸，要求用PROTEUS仿真正确后，焊接实物电路板，并能测试成功。摘要本设计使用AT89C51系列高速单片机

2、作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动1616的点阵LED显示屏。利用AT89C51系列高速单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、机场、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示4个88点阵汉字，并能通过上位机软件修改显示内容和显示效果等等。把字符内码存储在空闲的单片机程序存储器空间，本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程，以及硬件电路的设计、计算和软件仿真下载实现。关键词： 动态显示；单片机；AbstractThis design USES AT89C51 series high speed single chip microcomputer as the main control module, the use of simple peripheral circuit to drive the 16 * 16 lattice LED display. Using AT89C51 series high-

3、speed microcontroller itself powerful function, can easily achieve between MCU and PC data transmission and storage, and convenient to use software to display content diversity change, on the other hand dot matrix display screen is widely used in hospitals, airports, Banks and other public places, so this design has a strong practical applicability. The LED display can be displayed in a dynamic scanning way and at the same time four 8 x 8 dot matrix Chinese characters, and can pass the PC softwa

4、re revision display content and effect, and so on. Store named character in the free microcontroller program memory space, this article obtains from the principle of LED display, LED dynamic display of the process were introduced in detail, as well as the hardware circuit design, calculation and simulation software to download. Key Words: Dynamic display; Single chip microcomputer;5目录摘要3一 绪论6二 单元电路设计与分析92.1系统设计92.2系统硬件电路的设计92.2.1单片机系统92.2.2行驱动电路112.2.3列驱动电路122.3软件设计152.3.1软件要求162.3.2 程序代码16三 电路安

5、装与调试213.1 单元模块电路测试223.2 系统整体功能测试22四 总结22五.参考文献23六 附录241元件清单242系统原理图25一 绪论 设计课题背景知识 单片微型计算机（single chip microcomputer）简称单片机，它是为各类专用控制器而设计的通用或专用微型计算机系统，高密度集成了普通计算机微处理器，一定容量的 RAM 和ROM 以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。 单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字，汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器，广告屏等。所以研究 LED 显示有实用的意义。 LED 显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由 LED 矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息

6、，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD 节目以及现场实况。LED 显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于交通运输、车站、商场、医院现代 LED 的发展很快，很多研究领域非常已经深刻，实际情况是：很多相、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。LED 显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED 之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。关的知识已经远远超出我们在校学生的能力范围， 所以在此只是简单的研究一下用单片机驱动的 LED 显示移动的汉字。目的有三：一是亲手制作一个简单实用的显示文字的 LED 点阵；二是通过制作LED 点阵增强对 LED 点阵的了解和应用，以及复习巩固单片机知识；三是通过团队合作，增强团队合作的意识，为以后走向社会工作打下

7、基础，并且增强了同学之间的友谊。汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如 1616 点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码；而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句，再由 MCU 根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。不论显示图形还是文字，都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的 LED 器件发光。 通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，在按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说，每个 LED 发光器件占据数据中的 1 位（1bit），在需要该 LE D 器件发光的数据中相应的位填 1，否则填 0。当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样时可行的。这样依照所需显示的图形文字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。显示图形的数据文件，其格式相对自由，只要能够满足显示控制的要求即可。文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵，其大小也可以有1616、2424、3232、4848 等不同规格。用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设

8、计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。图文显示屏的颜色，有单色、双色、和多色几种。最常用的是单色图文屏。单色屏多使用红色或橘红色或橙色 LED 点阵单元。 双色图文屏和多色图文屏， 在 LED 点阵的每一个“点”上布置有两个或多个不同颜色的 LED 发光器件。换句话说，对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。显示的时候，各颜色的显示点阵是分开控制的。事先设计好各种颜色的显示数据，显示时分别送到各自的显示点阵，即可实现预期效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同，因此掌握了单色图文显示屏的原理，双色屏和多色屏就不难理解了。 为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。最简单的显示模式是静态显示。与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。例如，按顺序调整行号，可以使显示图文产生上下平移；而顺序调整列显示数据的位置，就可以达到左右平移的目的；刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢，动感不显著；刷新太快了，中间过程看不清。一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。 本次设计中，由本人和王文东组成一组，王文东负责硬件部分电路图的设计和软件部分程序的设计和调试，目的是应用简单方便的电路连接和程序完成汉字的换色与移动。我负责用设计好的点阵电路制作 PCB 电路板，包括完成 PCB 板的制作，制作另外一块在面包板上连的点阵线连板子的焊接与调试，各人的分工不同只是工作侧重点的不同，大家是在一起互相学习互相帮助，共同完成设计任务。二 单元电路设计与分析2.1系统设计LED点阵总体框图如下图所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当中单片机负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行

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