1、目 錄1.引 言11.1.設計意義11.2.系統功能要求11.3.本組成員所做的工作12.方案設計13.硬件設計14.軟件設計15.系統調試26.設計總結27.附 錄A；源程序28.附 錄B；作品實物圖片29.參考文獻216×16點陣LED室內電子顯示屏的設計摘要：LED顯示屏作為一種新型的顯示器件，是由多個發光二極管按矩陣形式排列封裝而成，通常用來顯示時間、圖文等信息。本設計是基于ATS52單片機的16x16顯示屏，其中包含了硬件、軟件、調試等方案的設計。此外、該設計只需簡單的級聯就能實現顯示屏的拓展，但級聯時要注意不要超過驅動負載范圍。關鍵詞：Ats52；LED；單片機1引 言1

2、.1. 設計意義LED顯示屏是一種通過控制半導體發光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節目以及現場實況。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業企業管理和其它公共場所。它的優點：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、

3、耐沖擊、性能穩定。1.2. 系統功能要求設計一個能顯示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。1.3. 本組成員所做的工作方案原理論證：汪航，李如發，杜紹飛焊接：汪航調試：李如發設計報告：杜紹飛2方案設計2.1 總體設計列驅動器 單片機電源16X16LED顯示點陣 行驅動器2.2 設計論證圖文顯示一般有靜態和動態顯示兩種方案，靜態方案雖然設計簡單，但其使用的管腳太多，如本設計中1616的點陣共有256個發光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，如果我采用鎖存器來擴展端口，按8位的鎖存器來計算，1616的點陣需要25

4、6/8=32個鎖存器。這個數字很龐大，因為我們僅僅是1616的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態掃描的顯示方法。動態掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以實現多行（比如16行）的同名列共用一套驅動器。具體就1616的點陣來說，把所有同1行的發光管的陽極連在一起，把所有同1列的發光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應第一行發光管亮滅的數據并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數據并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄

5、滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現象，就能夠看到顯示屏上穩定的圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示數據通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數據都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數據傳輸的問題。從控制電路到列驅動器的數據傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數量大，相應的硬件數目多。當列數很多時，并列傳輸的方案是不可取的。采用串行傳輸的方法，控制電路可以只用一根信號線，

6、將列數據一位一位傳往列驅動器，在硬件方面無疑是十分經濟的。但是，串行傳輸過程較長，數據按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列數據都以傳輸到位之后，這一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數據準備（傳輸）和列數據顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數據準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到LED的亮度。解決串行傳輸中列數據準備和列數據顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數據的同時，傳送下一列數據。為了達到重疊處理的目的，列數據的顯示就需要具有所存功能。經過上述分析，就可以歸納出列驅動器電路應

7、具有的功能。對于列數據準備來說，它應能實現串入并處的移位功能；對于列數據顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數據打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數據，而不會影響本行的顯示3硬件設計3.1 電源、單片機系統及其管腳u 電源部分說明：此部分為為電源部分。若電源為家用電源，則需經過降壓，整流濾波，穩壓等步驟得到一個穩定的5V電壓，此電壓可作為主電路的電壓源。電路中二極管為電源指示燈。 u 單片機系統及其管腳常用的時鐘電路設計有兩種方式,一種是內部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。本實驗采用內部時鐘方式，將XTAL1與XTAL2之間跨接一個石英晶振和微調電容，從

8、而構成一個穩定的自激震蕩器。電容值取30pF左右，其大小將影響震蕩頻率的高低、振蕩器的穩定性和起振的快速性。為減少線間的寄生電容，晶振和電容應盡能安裝得與單片機靠近，保證晶振穩定可靠的工作。 另一部分是復位部分。上電自動復位電路是最簡單的復位電路，只需要一個1K左右電阻、一個22pF左右的電容及12MHZ的晶振。有時還需要按鍵手動復位，此時只要在電容上并聯一個按鍵即可。 單片機信號輸出采用串行輸出，因此在下一模塊的移位寄存器要與該部分的串行口P3.0（RXD）及P3.1（TXD）相連其圖形如下圖圖一 單片機接線圖 圖二 單片機管腳圖3.2點陣及其驅動部分點陣顯示用是動的態掃描來實現的。在采用掃

9、描方式顯示時，由于每行要帶動十六個二極管，每行電流較大。若每個二極管安5mA計算，十六個二極管就得80mA電流，超出單片機管腳的承受范圍，因此每行都加有一個驅動器，本設計的行驅動用的是十六個pnp型三極管。三極管的發射極接5V電壓，集電極接點陣的行線，而其基級本應接單片機，但該接線方式占用為了16個單片機管腳，為了節省單片機管腳，用了一片74LS154譯碼器,這樣就只需要3個管腳了。74LS154的管腳圖及其說明如圖三。點陣及其驅動部分總體接線圖如圖五（未畫完整）各行的同名列共用一個列驅動，數據通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節的形式存放。由于列線過多，故多采用串行傳輸。由于每次要傳輸

10、16位，而且數據要逐位輸給驅動器，只有當一行中各列數據都已傳輸到位后，這一行的各列才能進行并行顯示，耗時較長。為了滿足以上要求，驅動選擇74LS595移位寄存器。74HC595是硅結構的CMOS器件，。74HC595是有8位移位寄存器和一個存儲器，三態輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數據在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存

11、器的數據輸出到總線。其特點：8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲狀態寄存器，三種狀態; 輸出寄存器可以直接清除 100MHz的移位頻率。輸出能力： 并行輸出，總線驅動；串行輸出；標準中等規模集成電路 。 74LS595的管腳圖及其說明如圖四。對3個輸入信號進行譯碼。得到8個輸出狀態。 G1,G2A,G2B,為數據允許輸出端，G2A,G2B低電平有效。G1高電平有效。A,B,C為譯碼信號輸出端，Y0Y7為譯碼輸出端，低電平有效 圖三 74LS154管腳圖管腳及其說明：QA-QH: 八位并行輸出端。QH': 級聯輸出端。SI: 串行數據輸入端。74595的控制端說明：/SCLR(10腳

12、): 低點平時將移位寄存器的數據清零。SCK(11腳)：上升沿時數據寄存器的數據移位。QA->QB->QC->.->QH；下降沿移位寄存器數據不變。（脈沖寬度：5V時，大于幾十納秒就行了）RCK(12腳)：上升沿時移位寄存器的數據進入數據存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數據不變。（5V時，大于幾十納秒就行了），更新顯示數據。/G(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產生閃爍和熄滅效果。比通過數據端移位控制要省時省力。 圖四: 74LS595管腳圖圖五 點陣及其驅動4軟件設計 本軟件要求實現如下要求：漢字要穩定、明亮并

13、且文字要以一定速度上升滾動顯示。顯示屏軟件模塊：初始化程序、主程序、多字滾動、顯示程序、掃描程序。顯示程序的主要功能是向屏體提供顯示數據，并產生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。軟件設計中，顯示屏的軟件系統分為兩層；第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統應用程序。顯示驅動程序負責向屏體送顯示數據，并負責產生行掃描信號和其他控制信號，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動器程序由定時器T0中斷程序實現。系統應用程序完成系統環境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現。4.1顯示驅動程序顯示驅動程序在進入中斷后首先要對定時器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩定，1/

14、16掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下：刷頻率（幀頻）=1/16×T0溢=1/16×f/12（65536-t） 其中f位晶振頻率，t為定時器T0初值（工作在16位定時器模式）。然后顯示驅動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區內讀取下一行的顯示數據，并通過串口發送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數據的時候產生拖尾現象，驅動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數據打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。圖六為顯示驅動程序（顯示屏掃描函數）流程圖進入中斷消 隱定時器賦初值切換顯示數據讀取行號并增加1發送新行號，打開顯示送新行顯示數據退出中斷 圖六4.2系統主程序

15、本設計的系統軟件能使系統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。系統主程序開始以后，首先是對系統環境初始化，包括設置串口、定時器、中斷和端口；然后以“卷簾出”效果顯示圖形，停留約幾秒；接著向上滾動顯示“-”這幾個漢字及一個圖形，然后以“卷簾入”效果隱去圖形。由于單片機沒有停機指令，所以可以設置系統程序不斷的循環執行上述顯示效果。單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴展至

16、更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內容。如果想改變些事內容，先用字模產生字代碼，將用這段代碼覆蓋原來的代碼，即可顯示你想要的內容。圖七是系統主程序流程圖。開始系統初始化“卷簾出”顯示效果“上滾屏”顯示效果“卷簾入”顯示效果圖七 5系統調試u 調試主要分為硬件調試和軟件調試： 硬件調試：在焊接電路板的時候，應該從最基本的最小系統開始，分模塊，逐個進行焊接測試。在對各個硬件模塊進行測試時，要保證軟件正確的情況下去測試硬件，要不然發生錯誤時，不知道到底是哪一方出錯了。當然，在設計的過程中也存在著失誤和不足，在調試中進行修改了。焊接完成后，檢驗點陣、及線路的好壞：燒進檢驗程序，點陣將自第一排向下（上）

17、點亮。檢驗無異常，下載主程序u 軟件調試：軟件為老師所提供提供，其原理在上一模塊以作說明，在這里再作說明，軟件經調試無誤，直接將其下再到單片機中，看是否達到所要的效果軟件部分是先參考書上的例子，然后自己根據硬件電路寫程序，由于以前所學是單片機匯編語言，所以這個系統在編寫程序過程中都采用匯編語言編寫。剛剛開始，編寫不會一次性通過，經過仔細分析修改最后編譯成功。但是，在實際寫如S51中，LED顯示屏出現各種各樣的亂碼，通過再次認真仔細分析多次修改程序后，程序能夠正常運行6設計總結本文設計的616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

18、字較穩定、清晰。圖形或文字向上滾動顯示。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。 在此次設計中，我們得到以下體會：一、在這次點陣設計的過程讓我進一步熟悉KEIL及Proteus的使用。二、本次設計結果仍有缺陷，有一行總是全亮，干擾顯示。三、通過這次點陣設計，重新復習并進一步學習了MCS-52優點，明確了研究目標。四、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。圖形或文字以移入移出方式顯示。五、在后的設計中，既要想到電路器件的聯合使用，又要靈活變通，舉一反三。在焊接方面，我們了解到焊接某些

19、器件時，要先消去電烙鐵上的靜電，防止靜電對芯片特別是放大器件造成傷害，焊接二極管、三極管等芯片時要快，防止持續高溫損壞芯片。7.附 錄A；源程序*； * *； * 單個1616的點陣電子屏字符顯示器 *； * ATA89C52 12MHz晶振 *； * 2004.2.11 LRM *； *；顯示字用查表法，不占用內存，字符用1616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000FH）。；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 ；*；ORG 0000HLJMP STARTORG 000

20、3HRETIORG 000BHLJMP INTTOORG 0013HERTIORG 001BHERTIORG 0023HRETIORG 002BHRETI；*；初始化程序；*；*； 主程序 ；*；START: MOV 20H,#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 MOV A,#0FFH ；端口初始化 MOV P1,A MOV P1,AMOV P3,AMOV P0,ACLR P1.6 ；串行寄存器輸入打入輸出控制位MOV TMOD,#01H ；使用T0做16位定時器，行掃描用。MOV TH0,#0FCH ；1ms初值（12MHz）MOV TL0,#18H

21、MOV SCON,#00H ；串口0方式傳送顯示字節MOV IE，#82H ；T0中斷允許，總中斷允許MOV SP，#70HMAIN： LCALL DISI ；顯示準備，黑屏，1.5s MOV DPTR,#TAB LCALL MOVDISP ；向上滾動顯示一頁（8個字） INC DPH LCALL MOVDISP ；向上滾動顯示一頁（8個字） INC DPH LACLL MOVDISP ；向上滾動顯示一頁（8個字） AJMP MAIN；*； 多字滾動顯示程序 ；*；每次8個字，入口時定義好DPTR值；MOVDISP: MOV B,#00H ；向上移動顯示，查表偏值暫存（從00開始）DISLOO

22、P: MOV R3,#07H ；移動速度DISMOV： MOV R2,00H ；第0行開始 MOV R1,B SETB TR0 ；開掃描(每次一幀)WAITMOV: JBC 01H,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) INC B ；顯示字的下一行（每行2字節） INC B MOV A,R1 ；R1為0，8個字顯示完 JZ MOVOUT AJMP DISLOOPMOVOUT: RET ；移動先是結束；*； 單字顯示程序 ；*；顯示表中某個字；*；DIS1: M

23、OV R3,#5AH ；靜止顯示時間控制（16ms*#=1.6s）DIS11: MOV R2,#00H ；一幀掃描初始值(行地址從000FH)MOV DPTR,#TAB ；取表首址MOV R1,#00H ；查表偏址(顯示第一個字)SETB TR0 ；開掃描（每次一幀）WAIT11: JBC 01H,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： PUSH ACCMOV TH0,#0FCH ；1ms初值重裝MOV TL0,#18HJBC 00H,GOEND ；16行掃描標志為

24、1，結束INC R1 ；取行右邊字節偏址MOV A,R1MOVC A,A+DPTR ；查表MOV SBUF,A ；串口0方式發送WAIT： JBC TI,GO ；等待發送完畢AJMP WAIT1GO: DEC R1 ；取行左邊字節偏址MOV A,R1MOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AWAIT1: JBC T1,GO1AJMP WAIT1GO1: SETB P1.7 ；關行顯示，準備刷新NOP ；串口寄存器數據穩定SETB P1.6 ；產生上升沿，行數據打入輸出端NOPNOPCLR P1.6 ；恢復低電平MOV A,R2 ；修改顯示行地址ORL A,#0F0H ；修改顯示行地址MOV

25、 R2,A ；修改顯示行地址MOV A,P1 ；修改顯示行地址ORL A,#0FH ；修改顯示行地址ANL A,R2 ；修改顯示行地址MOV P1,A ；修改完成CLR P1.7 ；開行顯示INC R2 ；下一行掃描地址值INC R1INC R1 ；下一行數據地址MOV A,R2ANL A,#0FHJNZ GO2SETB 00H ；R2為01H，現為末行掃描，置標志GO2： POP ACC RETIGOEND: CLR TR0 ；一幀掃描完畢，關掃描SETB 01H ；一幀掃描完畢，置結束標志POP ACCRETI ；退出；*； 掃描文字表 ；*；TAB:DB 0FFH,0FFH,0FFH,0

26、FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,00FFH,0FFH,0FFH ；黑屏 DB0F9H,0BFH,0C7H,0AFH,0F7H,0B7H,0F7H,0B7H,0F7H,0BFH,000H,001H,0F7H,0BFH,0F7H,0B7H ；我 DB0F1H,0D7H,0C7H,0CFH,037H,0DFH,0F7H,0AFH,0F6H,06DH,0F7H,0F5H,0D7H,0F9H,0EFH,0FDH ； DB0FFH,007H,0C0H,06FH,0EDH,0EFH,0F6H,0DFH,0C0H,001H,0DDH,0FDH,0BDH,0FFH,0C0H,003H ；愛 DB0FBH,0FFH,0F8H,00FH,0F3H,0DFH,0F4H,0BFH,0EFH,03FH,09CH,0CFH,073H,0F1H,0CFH,0FBH ； DB0F7H,0DFH,0F9H,0CFH,0FBH,0BFH,0C0H,007H,0DEH,0F