微机原理及应用课程设计报告最终版

《微机原理及应用》课程设计报告

题目LED16*16点阵实验

学院电子信息工程学院

专业电子信息工程

组长姓名和学号

学生姓名和学号

指导教师

2015 年 1 月 22 日

目录

1 选题目的、意义及任务 (1)

1.1 选题目的 (1)

1.2 选题意义 (1)

1.3 设计任务 (1)

2 方案设计 (2)

2.1设计思路......................... . (2)

2.2总体设计 (3)

2.3设计论证 (3)

2.4硬件连接 (3)

3 设计流程 (6)

3.1程序流程图 (6)

4 主程序分析 (7)

4.1程序分析 (7)

4.2功能解释 (9)

5 调试结果 (9)

5.1硬件、软件实现 (9)

5.2结果图 (10)

6 团队构成 (10)

7 问题分析 (11)

8 心得体会 (11)

8 附录 (14)

1 选题目的、意义及任务

1.1 选题目的

本次微机原理及应用课程设计我们组的选题是LED16*16点阵实验。LED点阵通过LED（发光二极管）组成，以灯珠亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，LED点阵常常被用来做点阵屏。点阵屏是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示系统中各模块的显示方式有静态和动态显示两种，静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可以显示各种图形或文字信息。对于我们的课程设计主要目的如下：

①熟悉8155、8255的功能，了解点阵显示的原理及控制方法；

②学会使用LED点阵，通过编程显示不同字符；

1.2选题意义

LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等特点。广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。因此16*16LED点阵实验的课程设计对实际的生产和生活具有非常重要的指导意义。通过LED16*16点阵实验来让我们更好地理解微机工作的原理，并更深层次的了解各大芯片的用法以及功能。

1.3设计任务

设计一个能显示16X16点阵图文LED显示屏，要求能显示文字，文字应稳定、清晰，文字以卷帘形式向上滚动显示“欢迎使用星研实验仪”。

2 方案设计

2.1设计思路

16×16点阵LED电子显示屏的设计：能依次显示“欢迎使用星研实验仪”几个字符。LED点阵中没有16X16的点阵，可以通过四个8X8的LED点阵对应的行和列分别连接起来构成16X16点阵，此时共需要32根行列控制线，对微机来说明显不够，需要外扩I/O接口。可以选择的芯片有8255、8155等。设计过程中注意LED的驱动电压。

本实验微机扩展采用74LS244N、8255A、8155A。LED采用动态扫描的显示方法。这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阴极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其点亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快，由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。

采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在微机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。

解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列

驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。

2.2总体设计

图1 总体设计框架

2.3设计论证

图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然微机没有这么多的端口，如果采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。这就是我们此次课程设计在显示字符上使用动态扫描的原因。

2.4硬件连接

本次设计采用了STAR ES598+实验仪，本实验硬件使用该实验仪，使用实验

列驱动器74LS240

16X16LED 显示

点阵

行驱动器 74LS 244

微

处 理 器8086

8255/8155