1、郵電與信息工程學院課程設計說明書課題名稱：16× 16 點陣 LED電子顯示屏的設計學生學號：1002030205專業班級：計科 02班學生姓名：龔建新學生成績：指導教師：王會清課題工作時間：2013年 5月6日至5月 20日計科 02 班龔建新1硬件系統課程綜合設計一、課程設計的任務的基本要求：一、設計部分設計一個能顯示 16X16點陣圖文 LED顯示屏，要求能顯示圖文或文字，顯示圖文或文字應穩定、清晰，圖文或文字顯示，以卷簾形式向上滾動顯示。2、論文部分1、學生應提交的資料：紙質課程設計說明書1 份源程序 1 份（作為附件）。2、課程設計摘要（中文）的內容包括：概述：包括該次課程

2、設計自己所作的題目，所用的編程工具等；需求分析（基本要求） 、設計（算法思想、關鍵函數的流程圖）、實現（源程序清單及注釋）；調試分析和運行結果（輸入和輸出截圖）；參考文獻（至少2 篇）3、課程設計摘要（英文）部分，只需簡要介紹設計中使用的語言和知識，以及設計實現的功能即可。指導教師簽字：王會清2013年5月20日二、進度安排：1、程序設計十一周：周一 周五 上午 8：30-11：30下午 2：30-5：002、論文撰寫十二周：周三 周四 自行安排時間3、程序演示和論文提交十二周：周五計科 02 班龔建新2硬件系統課程綜合設計三、 應收集資料及主要參考文獻：1 金龍國，單片機原理與應用 M. 中

3、國水力水電出版社， 2008.12 康華光，數字電子技術 M. 高等教育出版社 .2008 83 單片機 C 語言應用于實踐 M. 清華大學出版社 .2005 74 周潤景，基于 PROTEUS 的電路及單片機系統設計與仿真 M. 北京：北京航空航天大學出版社四、課程設計摘要（中文）注： 本程序所使用為匯編語言所使用的軟件MASM1 課題簡介1.1 LED 顯示簡介目前廣告牌具有顯示內容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統的LED顯示屏控制系統已經越來越不能滿足現代廣告宣傳業的需要。而利用PC 機通信技術控制 LED 顯示屏 ,則具有顯示內容豐富 ,信息更換靈活等優點。計科 02 班

4、龔建新3硬件系統課程綜合設計2 課題系統整體方案2.1 需要實現的功能本設計是一16 ×16 點陣 LED 電子顯示屏的設計。整機以40 腳單片機AT89C51為核心，通過該芯片控制列驅動器74HC595來驅動顯示屏顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示1 個漢字。顯示可以采用動態顯示，使得圖形或文字能夠實現靜止、移入移出等多種顯示方式。開關控制顯示“礦大電氣五班”、“電子綜合設計”的字幕。同時還要實現的功能：5V 的電壓輸入，時鐘電路的設置，復位電路的設置，單片機給74HC154芯片同時給E1 和 E2 低電平， 74LS154才能正常的工作。例如如果想使左上角L

5、ED 點亮，則 Y0=1 ，X0=0即可。應用時限流電阻可以放在X軸或 Y， 16*16LED點陣如圖所示 。圖16X16點陣 LED 工作原理說明: 16X16點陣共需要256 個發光二極管組成，計科 02 班龔建新4硬件系統課程綜合設計且每個發光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一列置1 電平，某一行置0 電平，則相應的二極管就亮；因此要實現一根柱形的亮法，對應的一列為一根豎柱，或者對應的一行為一根橫柱，因此實現柱的亮的方法如下所述：一根豎柱：對應的列置1，而行則采用掃描的方法來實現。一根橫柱：對應的行置 0 ，而列則采用掃描的方法來實現。需要實現的功能如下圖流程圖圖所示：時鐘

6、電路復位電路行掃描模塊顯示模塊16*16 點陣列掃描模塊三極管本電路使用AT89C51實現行驅動， 對顯示模塊從上至下的掃描，用 74HC154和三極管實現列驅動，對顯示模塊從左至右的掃描，然后顯示字符。在中規模集成電路中譯碼器有幾種型號，使用最廣的通常是74HC154譯碼器， 74HC154是一款高速CMOS 器件， 74HC154引腳兼容低功耗肖特基TTL（ LSTTL）系列。2.2系統軟件的設計軟件程序是整個控制系統的核心部分。顯示部分采用動態掃描的方式，實現對顯示屏要顯示的漢字、圖像、字符等數據信息進行傳輸控制以及顯示等功能。程序計科 02 班龔建新5硬件系統課程綜合設計中將數據存儲器

7、分為三個區：顯示緩沖區、數據存儲區和接收緩沖區。單片機通過串口中斷接收PC 機傳來的數據，暫時存放在接收緩沖區，經分析處理后按一定的規律放入數據存儲區保存起來，然后再根據顯示方式依次從數據存儲器中取出數據放入顯示緩沖區中用于顯示。顯示采用逐行掃描的方式，圖5 是顯示一屏字符的程序流程圖。與 PC 機的實時通信部分主要是利用單片機串口中斷接收數據信息，實現與計算機的數據信息傳輸。3 系統硬件電路的設計3.1單片機系統及外圍電路單片機的選擇本設計選用了 AT89C51 單片機作控制芯片介紹概述： AT89C51 為 40腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業標準的 C51 內核，在內部功能及

8、管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數據RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR 的接收解碼及與主板CPU 通信等。主要管腳有：XTAL1 （ 19腳）和XTAL2 （ 18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。 RST（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（ 40腳）和 VSS（ 20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中， P0 端口（ 3239腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1

9、的相應功計科 02 班龔建新6硬件系統課程綜合設計能管腳相連接， 13腳定義為IR 輸入端， 10腳和 11 腳定義為I2C 總線控制端口，分別連接N1 的 SDAS （ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12腳、 27腳及 28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態進入的控制功能。AT89C51的引腳圖如下圖3.1 所示：圖 3.1單片機系統外圍電路單片機外圍電路一般有兩塊：時鐘電路（如圖）和復位電路（）時鐘電路由一個晶振和兩個小電容組成，用來產生時鐘頻率。復位電路由一個電阻、按鍵和一個電容組成，用來產生復位信號，使單片機計科 02

10、班龔建新7硬件系統課程綜合設計上電的時候復位。圖AT89C52單片機芯片內部有一個反向放大器構成的振蕩器，XTAL1 和 XTAL2分別為振蕩器電路的輸入端和輸出端，時鐘可由內部和外部生成，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩電路就會產生自激振蕩。系統采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶振頻率選擇12MHz ，C1 、成的電容值取 22PF, 電容的大小頻率起微調的作用圖單片機有多種復位電路，本系統采用電平式開關復位與上電復位方式，當上電時， C1 相當于短路，使單片機復位，在正常工作時，按下復位時單片機復位。在有時碰到干擾時會造成錯誤復位，但是大多數條件下，不

11、會出現單片機錯誤復位，而可能會引起內部某些寄存器錯誤復位，在復位端加一個去耦電容，則會得到很好的效果。3.2驅動電路計科 02 班龔建新8硬件系統課程綜合設計芯片簡介74HC154譯碼器可接受4 位高有效二進制地址輸入，并提供16 個互斥的低有效輸出。 74HC154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數據輸入，74HC154可充當一個1-16 的多路分配器。當其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應用的狀態。驅動電路的構成本設計的驅動電路由三極管的集

12、電極輸出給點陣顯示屏，使其足夠亮。其驅動電壓為5V 。行驅動由P0 口列驅動電路如圖所示：圖3.3 16*16LED顯示屏電路和原理16*16LED顯示屏電路在proteus仿真中由四個8*8LED點陣組成的， 其中二計科 02 班龔建新9硬件系統課程綜合設計極管的正極控制器也就是AT89C51 ，負極接譯碼器也就是74HC154 。顯示屏可以顯示字符、 漢字、動畫等任何圖形。該電路充分利用了單片機的I O 口資源使整機硬件達到最簡。16*16點陣的原理：點陣LED 掃描法介紹點陣LED 一般采用掃描式顯示，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

13、掃描頻率必須大于16 ×64=1024Hz，周期小于1ms 即可。電路如圖3.3所示：圖 3.33.4電源電路本設計采用電源線直接從家用電路中接入電源，經變壓為5V ，為電路供電。4 ，調試及性能分析4.1軟件調試將上述程序進行編譯后，打開AT89C51單片機的元件屬性編輯對話框，如圖計科 02 班龔建新10硬件系統課程綜合設計所示。在PROGRAMFILE 中，單擊文件夾圖標，選擇“程序ll.hex ”文件后，即可對系統進行仿真，整個系統的仿真結果如圖4.1.2 所示：圖計科 02 班龔建新11硬件系統課程綜合設計圖4.2性能分析本文設計的點陣LED 顯示屏控制系統以AT89C52

14、單片機為基礎，采用靜態RAM 作為數據存儲器，利用串行接口實現與PC 機的數據傳輸。在系統設計中還兼顧了單片機的抗干擾能力，有效地提高了系統運行的可靠性。可直接運用于實際場合。可實現漢字、字符及數字等內容的顯示。可以隨時更新顯示的內容。使用起來非常方便。5 實驗總結本文設計的點陣LED 圖文顯示屏，能夠在目測條件下LED 顯示屏各點亮度均勻 、充足，可顯示 圖形 和文 字，顯示 的圖 形和文字 較穩定、清 晰。在本次設計過程中，我們計科 02 班龔建新12硬件系統課程綜合設計得到以下體會：通過兩個星期和大家的一起的努力，我收獲了很多，本設計是用四個8x8 的點陣顯示模塊組成的16x16 的點陣

15、 LED 圖文顯示屏， 能夠在目測條件下LED 顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統具有硬件少，結構簡單，容易實現，性能穩定可靠，成本低等特點。總結本文的研究工作，主要做了下面幾點工作：一、通過查閱大量的相關資料， 詳細了解了 LED 的發光原理和LED 顯示屏的原理，了解了 LED 的現狀，清楚地了解了LED 顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優點，明確了研究目標。并且通過對單片機資料的查閱和應用，更進一步增加了對單片機知識的理解和運用能力。并證實了自己的思路：“查資料思考總結運用找出差錯，再查資料和向別人

16、詢問再次運用”的正確性。二，本文設計的LED 顯示屏能夠實現在目測條件下LED 顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。三，本文列出了系統具體的硬件設計方案,硬件結構電路圖，軟件流程圖和具體C語言程序設計與調試等方面。四，通過這次課程設計，重新復習并進一步增強了動手的能力，學以致用，把只是運用到實際生活中才是根本目的總體來說這次的課程設計不算成功，沒達到預想的目的：但學到了知識，提高了能力，完成了任務。有點缺憾是時間有限，實物沒能做成功，不能進一步深入和擴散學習和研究。希望有時間可以對程序和電路圖作更進一步的改進&

17、#183;計科 02 班龔建新13硬件系統課程綜合設計五、 課程設計摘要（英文）： The advertisingscreensystembasedonAT89C51singlechipis designedin the paper.thesystemincludesLED drivermodule ,data storage module ,PC communications module and so on.The mainfunction of A T89C51 single chip in system is to realize the word shifting,displayan

18、ddatareadingfunctionsofLEDDisplayscreen.Keywords:AT89C51;LED;Data dtorage;Advertising screen計科 02 班龔建新14硬件系統課程綜合設計六、成績評定：指導教師評語：指導教師簽字：2012年月日項 目評價項目評價調查論證工作量、工實踐能力作態度分析、解決質量問題能力創新得分計科 02 班龔建新15硬件系統課程綜合設計七、答辯紀錄：1，該軟件存在哪些問題，實現起來有什么困難？該軟件沒有考慮仿真軟件是一個理想的仿真環境，而實際連接的電路板會由于譬如連接不當，相鄰器件間的干擾等等的問題導致在仿真軟件中能良好運行

19、的程序，出現顯示問題不能顯示全（點陣模塊不知道有極性接錯導致），經過排查和合理的器件擺放焊接，問題也沒能解決。2 ，在設計過程中，涉及到一下一些沒學過的知識，你是怎么獲得的？比如在該軟件中需要學會使用 Protel 的基本使用，我們呢 先是在網上找關于其使用方法，以及去圖書館找相關書籍去了解，直到有了一個大致的了解后才去運用，以及運用到該程序中。答辯意見及答辯成績計科 02 班龔建新16硬件系統課程綜合設計答辯小組教師（簽字） ：200年月日總評成績：（教師評分× 75%+ 答辯成績× 25% ）評價內容調查論證實踐能力分析解決問題能力工作量、工作態度質量課程設計評審標準（

20、指導教師用）具體要求能獨立閱讀文獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題實施方案；有收集、 加工各種信息及獲得新知識的能力。能正確選擇研究（實驗）方法，獨立進行研究工作。如裝置安裝、調試、操作。能運用所學知識和技能去發現和解決實際問題；能正確處理實驗數據；能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。按期圓滿完成規定任務，工作量飽滿，難度較大，工作努力，遵守紀律；工作作風嚴謹務實。綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學；文字通順，技術用語準確，符號統一，編號齊全，書寫工整規范，圖表完備、整潔、正確；論文結果有應用價值。權重0.10.20.20.20.2計科 0

21、2 班龔建新17硬件系統課程綜合設計創新工作中有創新意識；對前人工作有改造或獨特見解。0.1附代碼：*；*；*單個 1616 的點陣電子屏字符顯示器*；*ATA89C5212MHz晶振*；*；*；顯示字用查表法，不占用內存，字符用16 16 共陽 LED點陣，；效果：向上滾動顯示5 個字，再重復循環。； R1：查表偏址寄存器， B：查表首址， R2：掃描地址（從 00 0FH）。； R3：滾動顯示時控制移動速度，單字顯示可控制靜止顯示的時間。； *；中斷入口程序； *；ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIORG000BHLJMPINTTOORG0013HERTI計科 02

22、 班龔建新18硬件系統課程綜合設計ORG001BHERTIORG0023HRETIORG002BHRETI； *；初始化程序； *； *；主程序； *；START: MOV20H,#00H；清零標志， 00H為第 16 行開始掃描標志， 01 為 1 幀；掃描結束標志MOVA,#0FFH；端口初始化MOVP1,AMOVP1,AMOVP3,AMOVP0,ACLRP1.6；串行寄存器輸入打入輸出控制位MOVTMOD,#01H；使用 T0 做 16 位定時器，行掃描用。MOVTH0,#0FCH；1ms初值（ 12MHz）MOVTL0,#18HMOVSCON,#00H；串口 0 方式傳送顯示字節MOV

23、IE ，#82H；T0 中斷允許，總中斷允許MOVSP ，#70HMAIN： LCALLDISI；顯示準備，黑屏， 1.5sMOVDPTR,#TABLCALL MOVDISP；向上滾動顯示一頁（8 個字）INCDPHLCALL MOVDISP；向上滾動顯示一頁（8 個字）INCDPHLACLLMOVDISP；向上滾動顯示一頁（8 個字）AJMPMAIN； *；多字滾動顯示程序； *；每次 8 個字，入口時定義好DPTR值計科 02 班龔建新19硬件系統課程綜合設計；MOVDISP: MOVB,#00H；向上移動顯示，查表偏值暫存（從00 開始）DISLOOP: MOVR3,#07H；移動速度D

24、ISMOV： MOVR2,00H；第 0 行開始MOVR1,BSETB TR0；開掃描 ( 每次一幀 )WAITMOV:JBC01H,DISMOV1；標志為 1 掃描一幀結束（ 16ms為 1 幀，每行 1ms）AJMP WAITMOVDISMOV1:DJNZ R3,DISMOV；1 幀重復顯示 ( 控制移動速度 )INCB；顯示字的下一行（每行2 字節）INCBMOVA,R1；R1為 0，8 個字顯示完JZMOVOUTAJMP DISLOOPMOVOUT:RET；移動先是結束； *；單字顯示程序； *；顯示表中某個字； *；DIS1:MOVR3,#5AH；靜止顯示時間控制（ 16ms*#=1

25、.6s）DIS11:MOVR2,#00H；一幀掃描初始值 ( 行地址從 000FH)MOVDPTR,#TAB；取表首址MOVR1,#00H；查表偏址 ( 顯示第一個字 )SETB TR0；開掃描（每次一幀）WAIT11:JBC01H,DIS111；為 1，掃描一幀結束AJMP WAIT11DIS111:DJNZ R3,DIS11RET； *；掃描程序； *； 1ms刷新一次，每行顯示1sINTT0：PUSHACCMOVTH0,#0FCH； 1ms初值重裝MOVTL0,#18HJBC00H,GOEND； 16 行掃描標志為1，結束INCR1；取行右邊字節偏址MOVA,R1MOVCA,A+DPTR

26、；查表計科 02 班龔建新20硬件系統課程綜合設計MOVSBUF,A；串口 0 方式發送WAIT：JBC TI,GO；等待發送完畢AJMPWAIT1GO:DECR1；取行左邊字節偏址MOVA,R1MOVC A,A+DPTRMOVSBUF,AWAIT1:JBC T1,GO1AJMPWAIT1GO1:SETB P1.7；關行顯示，準備刷新NOP；串口寄存器數據穩定SETBP1.6；產生上升沿，行數據打入輸出端NOPNOPCLRP1.6；恢復低電平MOVA,R2；修改顯示行地址ORLA,#0F0H；修改顯示行地址MOVR2,A；修改顯示行地址MOVA,P1；修改顯示行地址ORLA,#0FH；修改顯示

27、行地址ANLA,R2；修改顯示行地址MOVP1,A；修改完成CLRP1.7；開行顯示INCR2；下一行掃描地址值INCR1INCR1；下一行數據地址MOVA,R2ANLA,#0FHJNZGO2SETB00H；R2為 01H，現為末行掃描，置標志GO2：POPACCRETIGOEND:CLR TR0；一幀掃描完畢，關掃描SETB01H；一幀掃描完畢，置結束標志POPACCRETI；退出； *；掃描文字表； *；TAB:DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,00FFH,0FFH計科 02 班龔建新21硬件系統課程綜合設計,0FFH；黑屏DB0F9H,0BFH,0C7H,0AFH,0F7H,0B7H,0F7H,0B7H,0F7H,0BFH,000H,001H,0F7H,0BFH,0F7H, 0B7H ；我DB0F1H,0D7H,0C7H,0CFH