華東交通大學理工學院本科生畢業(yè)設計（論文）資料袋刪除這個 題目名稱學生姓名學 號專 業(yè)分 院指導教師姓名職 稱序號資料名稱袋內有者劃并寫明份數(shù)序號資料名稱袋內有者劃并寫明份數(shù)1任務書7答辯專家評審表2開題報告8答辯評分表3原創(chuàng)性申明9成績匯總表 4畢業(yè)設計（論文）10圖 紙 （ ）張 5指導教師評審表11軟件或程序光盤軟盤 （ ）張 6評閱人評審表12其 它綜合評定成績華東交通大學理工學院Institute of TechnologyEast China Jiao tong University 畢 業(yè) 設 計（論 文）設計論文重復，保留設計，去掉論文 Graduation Design （Thesis）（20132014年）題 目 基于Proteus的LED漢字顯示屏電路設計 全文結構基本合理，部分內容需要修訂，此外格式存在大量問題，具體請參照批注修改！ 分 院： 電氣與信息工程分院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電信2010-3 學 號： 20100210410318 學生姓名： 涂欣欣 指導教師： 李房云 起訖日期： 2014.3.8-3.22 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是本人在導師指導下獨立進行的研究工作所取得的研究成果。設計（論文）中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料，均已在設計（論文）中特別加以標注引用，除此之外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設計（論文）版權使用授權書本畢業(yè)設計（論文）作者完全了解學院有關保留、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交設計（論文）的復印件和電子版，允許設計（論文）被查閱和借閱。本人授權華東交通大學理工學院可以將本設計（論文）的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編畢業(yè)設計（論文）。（保密的畢業(yè)設計（論文）在解密后適用本授權書） 畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 指導教師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日摘 要作為LED點陣的一個新興顯示裝置，通常是由多個獨立的發(fā)光二級管封裝而成，可以顯示數(shù)字或符號, 通常用來顯示時間、速度、系統(tǒng)狀態(tài)等。由于Proteus是目前最先進、最完整的多種型號未處理器系統(tǒng)的仿真設計平臺，單片機技術的不斷發(fā)展和高亮度LED發(fā)光管的出現(xiàn)使得大屏幕高亮度LED電子廣告屏成為可能，與傳統(tǒng)的霓虹燈廣告在顯示效果以及可修改性上都有著無法比擬的優(yōu)勢，而且單片機的日益平民化以及LED技術的不斷創(chuàng)新，使得高亮度高清晰的LED點陣廣告牌與傳統(tǒng)霓虹燈廣行間距等格式 不合要求；告牌的成本日益接近。通過對基于Proteus的LED顯示屏的研究，采用Proteus軟件實現(xiàn)1616 LED點陣漢字的分批顯示，仿真運行通過后在進行點陣顯示電路制作，大大縮減實際開發(fā)周期，節(jié)約了開發(fā)成本。關鍵詞：LED； 單片機； Proteus仿真AbstractAsa newLEDdot matrixdisplay device,usuallyconsisting of a plurality of independent lightlevel twotubepackaged can display numbers or symbols, usually used to display time, speed, and the state of the system. Because Proteus is a simulation design platform for various types of the most advanced, the most complete not processor system,the continuous development of SCM technologyand highbrightness LED light tubemakes the emergence oflarge screen and highbrightness LEDelectronic advertising screen becomes possible, and the traditional neon lights advertising in the display effect andmodificationarenotcompare the advantages,but also increasinglycommonMCU as well as the LED technology unceasing innovation,make thehigh brightness and high resolution LED lattice billboards and traditional neon light billboards cost increasingly cost to. Through the study of LED based Proteus display. Display in batches to achieve 16*16 LED dot matrixChinese charactersby using Proteus software,the simulation run throughafter thedot matrix displaycircuit,greatly reducingthe development cycle,reduce the development cost.Key words: LED, MCU, Proteus simulation目 錄摘 要4Abstract5目 錄6引 言71 系統(tǒng)總體設計方案81.1 總體設計方案的論證81.2 總設計方案的確定82 系統(tǒng)硬件電路設計102.1 單片機系統(tǒng)電路10211 AT89C51主要特性10212 管腳說明112.2 時鐘電路122.3 復位電路132.4 電源電路132.5 點陣顯示電路142.6 驅動電路153 系統(tǒng)的軟件程序設計173.1 軟件系統(tǒng)分析17311 模塊細分17312 確定算法17313 編寫程序183.2 系統(tǒng)主程序193.3 顯示驅動程序194 整體電路的設計214.1 用Proteus繪制原理圖215 字模的提取235.1 點陣原理236 軟件仿真調試256.1 Proteus軟件的介紹25611 Proteus軟件的使用25612 Proteus的工作界面266.2 創(chuàng)建源代碼仿真程序266.3 仿真調試28結 論30參考文獻31附 錄32后 記34引 言LED點陣顯示屏在國內外公共場所受到廣泛的應用。由于單片機與Proteus仿真等科技的不斷發(fā)展，高亮度LED發(fā)光管的出現(xiàn)，使得大屏幕高亮度LED電子廣告屏成為可能，與傳統(tǒng)的霓虹燈廣告在顯示效果以及可修改性上都有著無法比擬的優(yōu)勢。目前，國內的LED點陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內容相對較少，顯示花樣較單一，花費時間長，成本高。而Proteus是目前最先進、最完整的多種型號未處理器系統(tǒng)的仿真設計平臺，特別適用于單片機仿真，能夠在線、實時仿真多種類型的單片機，諸如MCS-51系列單片機、PIC單片機、AVR單片機等，能夠像硬件仿真器一樣進行軟硬件調試。本論文基于Proteus軟件實現(xiàn)16*16 LED點陣漢字的分批顯示，仿真運行通過后在進行點陣顯示電路制作，將大大縮減實際開發(fā)周期，節(jié)約了開發(fā)成本。1 系統(tǒng)總體設計方案結構上本章最好寫國內外本課題的研究現(xiàn)狀，研究的目的；研究的內容等 ，作為第一章的總論；第二章再寫系統(tǒng)總體的設計方案 ；第三章硬件設計；第四章軟件設計；第五章仿真；最后總結本章主要內容是論述1616點陣漢字滾動顯示系統(tǒng)的總體設計設計方案。本系統(tǒng)包括由單片機電路、陰極、陽極驅動電路還有1616點陣顯示電路三大部分組成，在系統(tǒng)設計之前的方案論證是十分重要的。功能模塊具體實現(xiàn)的器件不同，也將直接影響整個系統(tǒng)的性能好壞及成本大小，這樣可以達到效率高、經濟實用的目的。1.1 總體設計方案的論證從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅動顯示方式。1616的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，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(shù)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(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)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(xiàn)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(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；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(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。1.2 總設計方案的確定點陣式LED滾動漢字顯示屏硬件電路設計框圖如圖2.1所示。電路包括單片機、電源電路、時鐘電路、復位電路、驅動電路和1616 LED點陣電路等。本設計的核心是利用單片機讀取顯示字型碼，通過驅動電路對1616 LED點陣進行動態(tài)列掃描，以實現(xiàn)漢字的滾動顯示。本設計選用的AT89C51單片機，為顯示屏采用1616 LED點陣。電源電路通過變壓整流元件為單片機和其他電路提供穩(wěn)定的+5V工作電壓。時鐘電路是單片機的驅動電路，復位電路可在需要時，手動使單片機程序計數(shù)器復位清零。通過陽極驅動電路向1616點陣送字型碼，通過陰極驅動電路對1616點陣進行列掃描，本課題采用的驅動芯片為74HC154。圖1.1 硬件電路設計圖1、圖標格式錯誤，黑體五號字體；2 圖要自己繪制，不能抄襲網絡或者其他材料上的圖；3，文章中沒有關于本圖的相關描述；補充2 系統(tǒng)硬件電路設計硬件電路大致上可以分成單片機系統(tǒng)電路、陰極和陽極驅動電路、時鐘電路、復位電路、電源電路及LED點陣電路幾部分。2.1 單片機系統(tǒng)電路本設計的核心是利用單片機讀取顯示字型碼，通過驅動電路對1616 LED點陣進行動態(tài)列掃描，以實現(xiàn)漢字的滾動顯示。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機3。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。三級程序存儲器鎖定、1288位內部RAM、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內振蕩器和時鐘電路；外部引腳如圖3.1圖標和文章中的內容不匹配 所示：圖2.1 AT89C51單片機外部引腳圖1 圖標存在格式問題；2、請在proteus內找出AT89C51芯片，以此為基準進行闡述 ；3、圖中寫的是圖3.1 ，圖標和文章中的不匹配211 AT89C51主要特性與MCS51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000寫擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz至24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內部RAM32可編程IO線兩個16位定時器計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路這部分介紹過于簡單，補充完整212 管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向IO口，每腳可吸收8T1L門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)地址的第八位。在FIASH編程時，PO口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，PO輸出原碼，此時P0外部必須被拉高4文獻1的內容和這里的闡述關系不大。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向IO口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向IO口，P2口緩沖器可接收，輸出4個1vrL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號5。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向IO口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST-復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALEPROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的116。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN非的引腳表達不準確，要求準確表達，同時文章其他地方也有出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。外部程序存儲器的選通信號：在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EAVPP：當EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000HFFFFH)，不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式l時，EA將內部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2 時鐘電路AT89C51中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端6文獻6的內容和這個關系不大。這個放大器與作為負反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖3.2文章中的圖標和后面的圖標不匹配；外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋電路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分的嚴格要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，本設計使用石英晶體，其電容容量使用30PF10PF。圖2.2 時鐘電路1 圖標存在格式問題；2、請在proteus內找出AT89C51芯片，以此為基準進行闡述 ；3、圖中寫的是圖3.2 ，圖標和文章中的不匹配2.3 復位電路在這個系統(tǒng)中的復位電路是采用上電加按鈕來實現(xiàn)的。因為MCS-51單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的。MCS-51單片機工作之后，只要在他的RST引線上加載10ms以上的高點平，單片機就能有地進行復位。我們采用的是上電加按鍵復位方式，這樣做的優(yōu)點是上電后可以直接進入復位狀態(tài)，當程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復位。單片機在啟動或斷電后，程序需要從頭開始執(zhí)行，機器內全部積存器，I/O接口等都必須重新復位。圖3.3文章中的圖標和你給的圖標不匹配是一個簡單的上電復位和按鈕復位電路，圖中上電時接通電源，電容C1相當于瞬間短路，+5V電源直接加到了RST/VPD端子表達有誤 端，該高電平使89C51全機復位，若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需要按鈕S即可，按下S則直接把+5V加到RST/VPD端從而復位。圖2.3 復位電路圖1 圖標存在格式問題；2、請在proteus內找出芯片，以此為基準進行闡述 ；3、圖中寫的是圖3.1 ，圖標和文章中的不匹配2.4 電源電路電源電路是單片機系統(tǒng)最基本的部分，所以我們應該高度重視電源部分，不能因為電源部分電路比較簡單而有所忽略，電源部分做好才能保證電路的正常工作。對電源電路來說，最重要的就是穩(wěn)壓，我們采用的是+5V電源供的直流電7文獻7與本部分內容沒有很大關系。2.5 點陣顯示電路本設計用4片LED88點陣組成一個1616點陣顯示電路8文獻8和本部分內容沒有什么關系。LED數(shù)碼管是本設計中的顯示器件下面對它作一簡單介紹。此處選用的是八段數(shù)碼管，它是由8個發(fā)光二極管組合而成的，它有共陰極和共陽極兩種形式（如圖3.4 a、b、c）文章中的圖標和所給的圖標不匹配。共陰極的內部接法為將8個發(fā)光二極管的陰極結在一起，工作時公共極接地，在8個陽極上通以不同的電平是將顯示不同的字符；共陽極接法與共陰極相反，它是將8個發(fā)光二極管的陽極接在一起，工作時公共極接+5V，在8個陰極上通以不同的電平來顯示相應的字符。本設計選用LED88點陣作為顯示器件，從顯示亮度來說要求越高,其效果越好，從節(jié)能的角度上看，LED器件較為節(jié)能，工作電壓不高，功耗又小,且性能一定要穩(wěn)定，維修方便， LED電子顯示屏以基色彩鮮亮奪目，大的顯示信息量、壽命長、耗電量小，重量輕，空間尺寸小，穩(wěn)定性高，易于操作、安裝和維護等特點將在本設計中扮演著重要的角色。等效電路看起來簡單，1腳加高電平，再在abcdefgh段加低電平，第一行的發(fā)光二極管就會亮，但是實際的器件引腳并不是一排引腳按12345678的順序排列，另一排引腳按abcdefgh的順序排列。而實際引腳通常是亂序的，不過我們可以自己測試引腳的分布情況。其電路排列如圖3.5圖圖標和后面圖形的圖標不匹配(a)和圖(b)所示。圖 2.4 LED數(shù)碼管結構圖1 圖標存在格式問題；2圖中寫的圖標和文章中的不匹配；3、a，b，c的三個圖要有文字說明。圖2.5 (a) 88 LED平面圖1 圖標存在格式問題；2圖中寫的圖標和文章中的不匹配；圖2.5（b）88 LED等效電路圖1 圖標存在格式問題；2圖中寫的圖標和文章中的不匹配；2.6 驅動電路單片機P1口低4位輸出的行號經4/16線譯碼器74HC154（如圖3.6）文章中的圖標和所給的圖標不匹配。譯碼后生成16條行選通信號線，再經過驅動器驅動對應的行線。動態(tài)掃描顯示時，74HC154用來確定某一時刻顯示的行號，保證某一時刻只有一行選中。一條行線上要帶動16列的LED進行顯示，按每一LED器件10mA電流計算，16個LED同時發(fā)光時，需要160mA電流（即16個LED點陣同時亮的情況），74HC154為一行16個LED點陣提供足夠大的驅動電流。74HC154來做列選控制只使用了單片機的4個IO口，節(jié)約了很多IO資源，為單片機系統(tǒng)擴充使用功能提供了條件。圖2.6 74HC154外形及引腳1 圖標存在格式問題；2圖中寫的圖標和文章中的不匹配；3 系統(tǒng)的軟件程序設計軟件設計是一件細致而復雜的工作，應按照合理的順序有條不絮的進行。本次畢業(yè)設計中我們在軟件設計部分依然采用模塊化的設計思想題，將整個系統(tǒng)劃分為若干個模塊，設計時將各個模塊非開來設計，最后將整個模塊連接起來，這樣易于調試，有助于發(fā)現(xiàn)問題并及時改正。3.1 軟件系統(tǒng)分析根據(jù)畢業(yè)設計的要求及該系統(tǒng)應該滿足的功能要求，決定該系統(tǒng)應該具有的部分及所需的各種元器件及其分別的型號，所起到的作用。按信息的流行向分析說明信息的性質，來源或去向，有多少數(shù)據(jù)信息、多少狀態(tài)信息，是模擬量還是數(shù)字量，是串行還是并行，數(shù)據(jù)輸入/輸出端口地址，與外設聯(lián)絡控制的方法以及輸入中斷源的類別和優(yōu)先級的安排。每一個輸入/輸出還應注意是否與其他輸入/輸出有關。311 模塊細分按照所分析的結果將整個系統(tǒng)，按不同的功能劃分為幾個相對獨立的模塊，并分析出各個模塊之間的關系幾由他兩端出現(xiàn)的信號的形式?？梢詫⒄麄€系統(tǒng)化分為：前端模塊，主機模塊，顯示模塊，輸入模塊，這樣就可以對各個模塊同時進行設計，只要保證相連模塊間滿足相應的數(shù)據(jù)流通關系就行。在此次設計中顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設計的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)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(tǒng)應用程序。顯示驅動程序負責向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負責產生行掃描信號和其它控制信號，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(xiàn)。系統(tǒng)應用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現(xiàn)。312 確定算法算法設計是軟件設計很重要的階段，合理和可靠的算法將導致優(yōu)化程序設計。不同功能塊有不同的算法，同一個問題也可以有很多算法，要根據(jù)具體的情況選擇合適的算法。算法設計的總目標是，在達到要求功能的基礎上，保證程序流程結構簡單，運行可靠。313 編寫程序在手編寫各部分的程序之前，還需做兩件事：分配系統(tǒng)資源和設計流程圖。提高軟件設計總體效率的有效方法是先設計流程圖，在開始編程。程序流程圖3.1的設計過程就是程序邏輯設計的過程。流程圖直觀明了，有利于查錯和修改。明確任務題目定義題目細分明確算法確定算法設計流程設計流程編寫程序編寫程序程序有錯程序調試程序裝配綜合調試 結束圖 3.1 顯示驅動程序流程圖 圖標存在格式問題；居中排列。3.2 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，然后向左滾動顯示“單片機仿真”這5個漢字，然后以“卷簾入”效果隱去。由于單片機沒有停機指令，所以可以設置系統(tǒng)程序不斷的循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。圖3.2主程序流程圖。詳細主程序見附錄A開始初始化調出顯示程序調整數(shù)據(jù)指針是否顯示完畢YN圖3.2系統(tǒng)主程序流程圖圖標存在格式問題；居中排列。3.3 顯示驅動程序由LED點陣顯示器的內部結構可知，器件宜采用動態(tài)掃描驅動方式工作，由于LED管芯大多為高亮度型，因此某行或某列的單體 LED驅動電流可選用窄脈沖，但其平均電流應限制在20mA內多數(shù)點陣顯示器的單體LED的正向壓降約在2V左右。動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號，反復循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。圖4.3驅動程序（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖。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(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算如公式3.1所示：刷頻率（幀頻）=1/16T0溢出率 =1/16f/12（65536-t） （3.1）在公式3.1中f為晶振頻率，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(qū)內讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產生拖尾現(xiàn)象，驅動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。進入中斷定時器賦初值讀取行號并增加1送新行顯示數(shù)據(jù)消 隱切換顯示數(shù)據(jù)發(fā)送新行號，打開顯示退出中斷圖 3.3顯示驅動程序流程圖圖標存在格式問題；居中排列。4 整體電路的設計4.1 用Proteus繪制原理圖用PROTEUS 繪制原理圖：運行 Proteus 的 ISIS 程序后，進入該仿真軟件的主界面9。通過元件選擇按鈕 P (從庫中選擇元件命令) 命令，在彈出的 Pick Devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調整其相對位置，對元件參數(shù)設置及元器件間連線， 完成單片機系統(tǒng)的硬件原理圖繪制。整體電路原理圖如4.1圖。圖4.1 LED點陣顯示的整機電路原理圖1 圖標存在格式問題；2、請在proteus內找出芯片，以此為基準進行闡述 ；3、圖中寫的圖標和文章中的不匹配本文把行列控制總線接在單片機的I/O口，然后把通過軟件編譯的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。考慮到P0口必需設置上拉電阻，本文采用1k排電阻作為上拉電阻。在進行顯示時，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(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅動器上去。漢字掃描顯示的基本過程是這樣的：通電后由于電阻R1，電容C4的作用，使單片機的RST復位腳電平先高后低，從而達到復位；之后，在C2，C3，X1以及單片機內部時鐘電路的作用下，單片機89C51按照設定的程序在P0和P2口輸出與內部漢字對應的代碼電平送至LED點陣的行選線(高電平驅動)，同時在P1.1，P1.2，P1.3，P1.4口輸出列選掃描信號(低電平驅動)，從而選中相應的象素LED發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個漢字的顯示，再改變取表地址實現(xiàn)漢字的滾動顯示10文獻10和本部分內容沒有直接關聯(lián)。5 字模的提取子模提取僅僅說了一點原理，沒有展開闡述本設計中涉及的字模設計過程，補充 5.1 點陣原理在UCDOS中文宋體字庫中，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。如果用 8位我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示11。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字， 也可以顯示在256像素范圍內的任何圖形。我們以顯示漢字的89S51單片機為例， 由于單片機的總線為8位一個字需要拆分為2個部分。 一般我們把它拆分為上部和下部，上部由816點陣組成，下部也由816點陣組成。 在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第一列的P0.0-P0.7口。方向為P0.0到P0.7 ,顯示漢字“大”時，P0.5點亮,由上往下排列，為P0.0滅，P0.1 滅, P0.2 滅P0.3 滅, P0.4 滅, P0.5 亮, P0.6 滅, P0.7 滅。即二進制00000100轉換為16進制為 04H.。 上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們仍設計成由上往下掃描，即從P27向P20方向掃描，可以看出此部分沒有燈亮，二進制碼為00000000，即16位的00H。從圖6.1看圖標和圖形不匹配出，第二列掃描時仍為P0.5點亮，為00000100，即16進制04H. 這一列完成后繼續(xù)進行下半部分的掃描，P2.1點亮，為二進制00000010，即16進制02H. 依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描32個8位，可以得出漢字大。 圖 5.1 點陣原理1 圖標存在格式問題；2、圖中寫的圖標和文章中的不匹配它的掃描代碼為：04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H 04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H 05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H 04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H 如果通過描點來造字的話，任務量太大。現(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件， 我們就不必自己去畫表格算代碼了。軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，但是我們要根據(jù)自己硬件的連接方式來在選項中選擇取碼方式，然后把我們所需要的數(shù)據(jù)復制到我們的程序中即可。我們把行列總線接在單片機的I/0口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。通過軟件提取 “單片機仿真”的單片機編程打下基礎。字模提取軟件是完成本設計的一個重要的輔助軟件，它能夠很容易的將需要的漢字翻譯成1616的漢字字模。6 軟件仿真調試6.1 Proteus軟件的介紹Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大11。611 Proteus軟件的使用雙擊桌面上的ISIS 7 Professional圖標或者單擊屏幕左下方的“開始”“程序”“Proteus 7 Professional” “ISIS 7Professional”，出現(xiàn)如圖6.1所示屏幕，表明進入Proteus ISIS集成環(huán)境。圖6.1 Proteus ISIS啟動時的屏幕612 Proteus的工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，如圖7.2所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。以下為主窗口和四個輸出窗口的主要菜單項。對于主窗口，在菜單項旁邊同時列出工具條中對應的快捷鼠標按鈕。圖6.2 Proteus ISIS的工作界面6.2 創(chuàng)建源代碼仿真程序PROTEUS虛擬仿真系統(tǒng)將源代碼的編輯與編譯整合在統(tǒng)一設計環(huán)境中，所以我們可以直接編輯原程序和生成仿真代碼，所以使用時先要設置代碼生成具，單機“Source”下拉菜單中“DEFINE CODE GENERATION TOOLS”選項，會出現(xiàn)如6.3所示點擊OK。點擊“Source”下拉菜單中“ADD/REMOVE SOURCE CODE FILES”對話框。在“CODE GENERATION TOOL”欄內選擇ASEM51，再點擊“NEW”按鈕，查找程序源，點擊“打開”，然后單機“Source”下拉菜單“BUILD ALL”選項，生成可執(zhí)行的十六進制的文件（.ASM）如圖6.4源程序在軟件中的編譯結果。6.3 source工作界面圖6.4源程序在軟件中的編譯結果6.3 仿真調試單擊仿真運行開始按鈕，單擊仿真運行結束按鈕，仿真結束12。本設計的PROTEUS仿真圖如圖6.4和圖6.5所示。圖6.4系統(tǒng)仿真結果圖標黑體五號圖6.5系統(tǒng)仿真結果結 論本文設計的1616的點陣LED圖文顯示屏，電路簡單，成本較低，且較容易擴展成更大的顯示屏。顯示屏各點亮度均勻、充足、顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串擾；可用靜止、移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。利用Proteus實現(xiàn)了對點陣式LED滾動漢字顯示屏的仿真，完成了“單片機仿真”五個字滾動顯示，達到了良好的設計效果。該仿真電路接近實際電路，可以直接由該電路利用相關軟件設計印制電路板，加上電源電路和時鐘電路，就可以制作出實際的點陣式LED滾動漢字顯示屏。通過前期仿真縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，達到事半功倍之成效。此設計是基于電子技術的應用，以調研、搜集資料、方案為基礎，擬訂了系統(tǒng)規(guī)劃，編程，調試的流程。本設計開拓了我的思維，使我深刻的體會到理論與實踐相結合的重要性，同時也解決了我以前在學習中遇到的許多專業(yè)知識問題。通過本設計的實踐掌握，使我的專業(yè)知識更加系統(tǒng)化、結構化。但由于水平有限，難免有遺漏、錯誤之處，請大家給予指正。參考文獻1Ciletti M D. Advanced Digital Design with the Ver-ilog HDL J. , 2004.2元增民.單片機的復位與程序執(zhí)行N.長沙：國防科學大學出版社，2006.3胡漢才.單片機原理與接口技術M北京：清華大學出版社，1995.64李全利.單片機原理及接口技術M.北京：北京航空航天大學出版社，2004.5AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.6何立民. 單片機高級教程M北京：北京航空航天大學出版社，20017夏繼強. 單片機實驗與實踐教程M. 北京：北京航空航天大學出版社,2001.8羅亞非.凌陽十六位單片機應用基礎M. 北京：北京航天航空出版社，2001.9清源計算機工作室Proteus軟件入門北京：機械工業(yè)出版社，200410侯玉寶. 基于Proteus的51系列單片機設計與仿真.北京：電子工業(yè)出版社,2008.11 Huang B, Chen C. Development of constant-power driving control for light-emitting-diode (LED) luminaire J. Applied Thermal Engineering, 2013-1.12 Blazy S, Leroy X. Mechanized Semantics for the Clight Subset of the C Language J. Journal of Automated Reasoning, 2009-3.13 Leroy X. Formal verification of a realistic compiler J. 美國計算機協(xié)會期刊, 2009-7.14 彭江. 單片機原理及接口技術的開發(fā) J. 軟件導刊 , 2011 .15 王俊. 基于8051的16128LED點陣顯示屏的設計與仿真實現(xiàn)J.江西： 電子報 , 2009.附 錄1616的點陣LED電子圖文顯示屏的源程序采用匯編語言編寫，以下為用匯編語言編寫的字符顯示控制程序：ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOVDPTR,#TAB;字碼表初址賦值MOVR1,#00H;列制碼MOVR4,#96;移動“ ”及“單片機仿真”6個字符共96列CM:MOVR5,#5;每屏反復顯示5次MOVR3,#16;列數(shù)C1:MOVR2,#0;取碼指針C16:MOVP0,#00HMOVP2,#00H;關顯示CLRP3.0MOVA,R2MOVCA,A+DPTR;取當前列顯示字碼的第一個字節(jié)MOVP0,A;送18行控制口INCR2MOVA,R2MOVCA,A+DPTR;取當前列的顯示字碼的第二個字節(jié)MOVP2,A;送915行控制口INCR2MOVP1,R1;送列控制碼INCR1 ACALLD1MS;顯示2MSACALLD1MSDJNZR3,C16;一屏16列是否顯示完MOVR3,#16DJNZR5,C1;未顯示5次，繼續(xù)INCDPTR;一屏反復顯示5次完，字碼表初值加2INCDPTRDJNZR4,CM;96列未移動完，繼續(xù)AJMPMAIN;96列移動完，返回，重新從“ ”開始顯示D1MS:MOVR6,#2MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,$-4RETTAB:DB 000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;DB 000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ; ,DB 000H ,000H ,000H ,008H ,000H ,008H ,0E0H ,008H ,0F4H ,00DH ,054H ,005H ,0F4H ,07FH ,0F8H ,07FH ;DB 01EH ,005H ,0FEH ,005H ,0FAH ,006H ,010H ,002H ,000H ,006H ,000H ,004H ,000H ,000H ,000H ,000H ;單,0DB 000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,010H ,000H ,01CH ,0FCH ,00FH ,0FCH ,003H ,040H ,002H ,040H ,002H ;DB 07EH ,07FH ,03EH ,07FH ,020H ,000H ,020H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;片,1DB 000H ,008H ,040H ,00CH ,040H ,006H ,0DCH ,03FH ,0FEH ,03FH ,022H ,011H ,020H ,01DH ,0F0H ,00FH ;DB 0F0H ,003H ,0F0H ,00FH ,0F0H ,01FH ,010H ,010H ,000H ,01CH ,000H ,01CH ,000H ,010H ,000H ,000H ;機,2DB 000H ,001H ,080H ,001H ,0C0H ,000H ,0F0H ,03FH ,0FCH ,03FH ,04CH ,018H ,040H ,00CH ,040H ,027H ;DB 0CCH ,063H ,0ECH ,079H ,028H ,01FH ,020H ,007H ,020H ,000H ,020H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;仿,3DB 000H ,000H ,000H ,010H ,000H ,098H ,000H ,0C8H ,0E8H ,06FH ,0E8H ,03FH ,07CH ,01BH ,07EH ,00AH ;DB 0E6H ,03FH ,0E4H ,07FH ,004H ,06CH ,000H ,004H ,000H ,004H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;真,4END后 記四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導,經由您悉心的點撥,再經思考后的領悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！35