点阵汉字电子显示屏

1、 点阵汉字电子显示屏 绪论单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，因此单片机又长称为微型控制器，现在单片机的应用已经相当广泛，包扩下面几个方面：工业自动化、仪器仪表方面、家用电器方面、信息和通信产品方面、军事装备方面等，可谓渗透到了社会生活的各个方面。LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子、光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。LED的应用方面有：证券交易、金融信息显示、机场航班动态信息显示、港口、车站旅客引导信息显示、体育场馆信息显示、道路交通信息显示、调度指挥中心信息显示、邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息、广告媒体新产品。随着社会经济的不断进步，以及LED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将越来越深入，其应用领域将越来越广。1 总体方案设计LED点阵显示屏

2、的构成形式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库，程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样是该类型的显示屏适用范围受到限制。国内的另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不变的缺点。随着社会经济的迅速发展如今的广告牌都存在着显示内容丰富信息量大信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用PC机及通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。1.1设计思路这是一个以单片机为主控制器，扩展适当的接口电路，构成一个单片机系统，完成点阵汉字显示的显示屏。系统选用8031单片机，接口电路有系统监控程序存储器EPROM和显示

3、汉字数据存储器E2PROM，以及输入键盘电路，通过键盘可对显示数据 进行输入和修改，完成不同汉字的显示。汉字输出采用的是LED发光二极管矩阵，以16*128点阵可完成16*16点阵的8个汉字的显示。1.2系统硬件框图程序存储器单片机8255键盘地址锁存器译码器数据锁存器16*128LED点阵图1.1系统硬件框图2 LED的基本知识2.1 LED的结构及发光原理50年前人们已经了解了半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于有引线的架子上，然后四周用环氧性树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。当其处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 2.2 LED光源的特点电压：LED使用低压电源，供电电压在624V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。适用性：

4、很小，每个单元LED小片是35mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳米级。对环境污染：无有害金属汞。颜色：改变电流可以变色，方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以一次变为橙色，黄色，最后为绿色。价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯价格相当，而通常每种信号灯需由上300500只二极管构成.汉字的显示原理LED汉字显示模块采用动态扫描的方法显示汉字的关键在与显示的亮度和显示内容的稳定性。亮度的高低由单位时间内通过电流大小有关，内容的稳定性是指人眼对显示内容的感觉，在单位时间内，屏幕刷新的次数越多，人在视觉残留效应的影响下，就会感觉内容越稳定。3 MCS-51系列单片机简介 3.1单片机的应用领域由于单片机具有良好的控制性能和灵活的嵌入品质，近年来单片机在各种领域都获得了极为广泛的应用。概要的分为使以下几个方面： 1智能仪器仪表单片机用于各种仪器

5、仪表，一方面提高了仪器仪表的实用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便的完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电器测量仪表、智能传感器等。2机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。3实时工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便的实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制目标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如点击转速控制、温度控制、自动生产线等。4分布系统的前端模块在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块。系统具有运行可靠、数据采集方便灵活、成本低廉等一系列优点。5家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔

6、。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等。3.2 MCS-51系列单片机及其特点MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强。一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品。MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围是64KB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对I/O口的访问能力。MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加 减 乘 除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。MCS-51的指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令，完善的算术和逻辑运算指令，方便的逻辑操作和控制指令，对于编程来说，是相当灵活和方便的。另外，MCS-51单片机的工作频率为212MHZ，当振荡频率为12MHZ时，一个机器周期为1us，这个速

7、度来说是比较快的。MCS-51系列单片机特性表如下：型号性能805180C518751803180C3180528032程序存储器4KB ROM4KB ROM4KB EPROM8KB ROM数据存储器128B128B128B128B128B256B256B程序存储器扩展64KB64KB64KB64KB64KB64KB64KB数据存储器扩展64KB64KB64KB64KB64KB64KB64KB最高时钟频率12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ16位定时/计数器2222233并行I/O线32323232323232串行I/O线同步方式或异步方式中断线55555663.3 MCS-51单片机引脚及其功能Vcc（40脚）：电源端，接+5V。Vss（20脚）：接地端。RST/Vpd（9脚）：RST即为RESET，为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机震荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。当电源降低到低电平时，RST/线上的备用电源自动投入，以保证片内RAM中的信息不丢失。EA/Vpp（3

8、1脚）：为片内外程序存储器选用端。该引脚为低电平时，只选用片外程序存储器；该引脚为高电平时，先选用片内程序存储器，然后选用片外程序存储器。片内EPROM编程电压输入端，当选用编程时，输入21V编程电压。XTAL1（19脚）：晶体振荡器接入的一个引脚。采用外部振荡时，此引脚接地。XTAL2（18脚）：晶体振荡器接入的另一个引脚。采用外部振荡时，此引脚作为外部振荡信号的输入端。ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号输出/编程脉冲输入引脚。ALE为地址锁存允许信号输出引脚，当8051单片机上电正常工作时，自动在该引脚上输出频率为fosc/6的脉冲序列。当CPU访问外部存储器时，此信号作为锁存低8位地址的控制信号。PROG为编程脉冲输入引脚，在对片内ROM编程写入时，作为编程脉冲输入端。PSEN（29脚）：外部程序存储器选通信号，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或数据期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读取指令或数据。P0.0P0.7：8位数据/低8位地址复用总线端口。P1.0P1.7：静态通用I/O口。P2.0P2.7：高位地址总线端口。4 系统硬件电路的设计4.1 LED点阵的控制方案用18片CT74LS373提供行，列线的驱动信号，其中（1）（2）号CT74LS373提供16条行线的驱动信号，经三极管送到LED点阵的行线上，（3）至（18）号CT74LA373提供128条列线信号送到LED点阵的列线上。当CT74LS373给出的行和列信号都为1时，其交叉点的LED发亮，用表示汉字字符的信号对LED点阵进行扫描就能显示出汉字。4.2 LED点阵驱动电路的设计图4.2.1所示是单个发光二极管LED在脉冲信号作用下的发光情况，在脉冲的T1时间内LED发亮，在T2时间内熄灭，当脉冲不断变化时，LED周期性的闪烁。如果合理选择信号的周期T和低电平持续时间T1，利用人眼的视觉暂留效应，可以感觉到LED能稳定发亮。实验证明，取T1为1.2ms，T为24.15ms是合适的。9012LED6253KT1T2T图4.2.1 单个LED驱动电路对于用16*16个LED组成的发光点阵，由单片机给出行和列的扫描信号，使其中某些管发亮，某些管熄灭，就能显示出字形，图4.2.2给出了用74LS373作行和列信号的锁存器，用三极管作驱动电路的电路图

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