单片机课程设计---16×16点阵式汉字显示

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

1设计原理 (3)

1.1 MCS-51单片机的结构及编程方法 (3)

1.2 16*16点阵LED原理 (5)

1.3 3-8译码器原理 (6)

2.设计方案介绍 (7)

2.1 设计总体思路 (7)

2.2 与题目相关的具体设计 (7)

2.3程序设计流程图 (8)

3.源程序，原理图和仿真图 (9)

3.1程序清单(见附录) (9)

3.2电路图 (9)

3.2.1电路原理图 (9)

3.2.2电路图分析 (9)

3.3仿真图 (10)

4性能分析 (11)

5.总结和心得 (12)

6.参考文献 (13)

附录：程序代码 (14)

摘要

LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的16×16 点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。

关键词：MCS-51；LED；单片机

Abstract

As a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode). The LED dot-matrix display board can display the number or sign, and it is usually used to show time, speed, the state of system etc. This paper introduces a kind of simple 16ｘ16 LED display screen design process based on MCS-51 single chip minicomputer . The detail hardware scheme, software flow and assemble language programmer design and so on is followed. The display part can be cascaded to meet the need. The practice proves the design is low-cost and effective.

Key words: MCS-51；LED；MCU

1设计原理

1.1 MCS-51单片机的结构及编程方法

MCS-51单片机的组成： CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线和中断系统等。

8051单片机的组成框图

（1）cpu中央处理器

由运算器和控制器组成，是8位的cpu，具有布尔运算和8位寻址功能。运算器

完成算术运算和逻辑运算。CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC 配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。（2）存储器

MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM

型（如8031）和内部有ROM型（如8051）两种，

连接时引脚有区别。程序存储器结构如右图所示：

程序存储器：一般将只读存储器（ROM）用做程序

存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、

数据和表格等信息。

数据存储器：一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。

（3）特殊功能寄存器（SFR）

MCS-51有21个特殊功能寄存器（也称为专用寄存器），包括算术运算寄存器、指针寄存器、I/O口锁存器、定时器/计数器、串行口、中断、状态、控制寄存器等，它们被离散地分布在内部RAM的80H～FFH地址单元中（不包括PC），共占据了128个存储单元，构成了SFR存储块。其字节地址可被8整除的SFR 可位寻址。SFR反映了MCS-51单片机的运行状态。

80C51内部结构

（4）I/O接口

I/O接口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和增加它的负载能力。8051内部有4个8位并行接口P0, P1, P2, P3，有1个全双工的可编程串行I/O接口。

（5）定时器/计数器

8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，

分别命名为T0和T1。

（6）中断系统

8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断请求，并可对其进行优先权处理。外部中断的请求信号可以从P3.2, P3.3引脚上输入，有电平或边沿两种触发方式；内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。8051的中断系统主要由中断允许控制器IE和中断优先级控制器IP 等电路组成。

1.2 16*16点阵LED原理

下图为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如下图所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。

因为在当前Proteus仿真库中找不到16*16的LED点阵，所以在该设计中可以用4块8*8的LED连线来代替，这点不难理解。

点阵LED扫描法介绍：

点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：

（1）点扫描；（2）行扫描；（3）列扫描。

若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms 即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。

1.3 3-8译码器原理

由于3-8译码器74LS138的原理及功能我们都已经很熟悉，在这里就不重复累赘了。