单片机字符点阵课程设计

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1、摘要本设计使用单片机AT98S51构成的最小系统作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×16点阵LED显示屏。本设计通过两片74HC1383线-8线译码器作为点阵行驱动，两片74HC5958位串入并出移位锁存寄存器级联后构成点阵列驱动，最终能够实现分时循环显示“河南理工大学电气学院”十个汉字。硬件方面，主要包括四个部分：由时钟电路、复位电路构成的单片机最小系统；由两片74HC138构成的行驱动电路；由两片74HC595构成的列驱动电路；16*16LED点阵屏。软件方面，在绘制出硬件电路图的基础上，用单片机C语言C51编写出源程序后，通过proteus软件构成仿真电路，进行仿真调试，

2、找出程序的错误，直至能够调试出设计要求的结果。最后，进行硬件调试。通过烧录器，将源程序生成的HEX文件烧写入单片机，并插入已经焊好的电路板进行调试，找出虚焊及设计不合理的地方，进行修改。通过以上步棸设计出的显示屏，字体显示清晰，肉眼观察无明显闪动，能够基本满足题目要求。目录1概述31.1LED及LED显示屏31.2功能要求41.3方案论证42系统总体方案及硬件设计52.1显示屏总体方案52.2行驱动电路52.3列驱动电路73软件设计103.1系统主体流程103.2显示一个汉字103.3列驱动输出更新113.4行驱动输出更新124Proteus软件仿真134.1Proteus软件简介134

3、.2Proteus仿真过程134.3Proteus仿真效果图145课程设计体会15参考文献16附1源程序代码17附2系统原理图201概述1.1LED及LED显示屏LED发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体器件。它利用固体半导体晶片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED的内在特征，决定了它与传统光源相比具有很多的优点，如体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度低热量、环保、坚固耐用等。LED显示屏，则是利用众多LED发光二极管按一定规则排列构成的点阵显示屏，是一种通过控制灯的亮灭，来显示文字、图

4、形、图像、动画、行情、视频等各种信息的显示屏幕。LED显示屏按颜色划分，可以分为以下几种：全彩显示屏，单基色显示屏（单红、单白、单黄）和双基色显示屏（红绿色、蓝绿色）；按显示性能，则可分为：视频显示屏（一般为全彩），文本显示屏（一般为单基色），图文显示屏（一般为双基色），行情显示屏（一般为数码管或单基色）。LED点阵显示屏与其他显示屏相比，具有以下优点：（1）亮度高：户外LED显示屏的亮度大于8000mcd/m2，是目前唯一能够在户外全天候使用的大型显示终端。（2）寿命长：LED寿命长达100,000小时（十年）以上，保证了显示屏的长期有效利用。（3）视角大：室内视角可大于160度，户外

5、视角可大于120度。视角的大小取决于LED发光二极管的形状。（4）使用灵活：屏幕面积可大可小，小至不到一平米，大则可达几百、上千平米。与电脑借口简便，可方便修改显示的图像、文字内容。正是基于以上这些优点，现在的LED显示屏已经广泛运用于日常的生产生活服务中，如：商场促销宣传，发布促销广告信息，起到公告板的作用；厂矿企业、机关、学校等主要建筑正门上方，显示欢迎语，节日助词等，既烘托了气氛，又省去了悬挂横幅的浪费与麻烦；广场矗立大型显示屏，播放文明宣传图文及新闻、天气、时事等，丰富人民的文化需求……1.2功能要求设计一个16*16点阵LED显示屏，分时显示“河南理工大学电气学院”十个汉字。要

6、求屏幕各点亮度均匀、充足；显示字体清晰、稳定，无串扰及明显的闪动；相邻汉字切换时，不能因余辉而显示重叠，出现马赛克。1.3方案论证16*16点阵LED显示屏共有256个发光二极管，显然51单片机没有这么多端口。如果我们采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16×16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，这里我们仅仅是16×16的点阵，显然已不合算，而在实际中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器上的花销将是一个很庞大的数字。因此在现实应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描，简单的说就是逐行轮流扫描。具体到本设计，就是LED点阵16

7、行的每一行（LED阴极）分别连在一起，用两片74HC138的16个端口分别驱动，用于选中要显示的那一行（低电平选中）；每一列的LED阳极分别连在一起，用两片74HC595的16个端口分别驱动，用于输出字型码（高电平点亮该列的LED）。先送出对应第一行发光管亮灭的数据于74HC595的16个端口并锁存，然后选通第一行使其点亮一定的时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第二行使其点亮相同的时间，然后熄灭……第十六行之后又重新