武汉理工大学16点阵课程设计任务书讲解

武汉理工大学16点阵课程设计任务书讲解

摘要

本设计是一16*16点阵LED电子显示屏的设计，整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制两个行驱动器74HC595和两个列驱动器74HC595米驱动显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字，采用4块8*8点阵LED显示模块组成16*16点阵显示模式。显示采用动态显示，图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路个个部分的功能原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。

单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写，也可以标准字库中提取。

LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、公交干道及各种室内外显示场合的信息发布，公益宣传，重大活动倒计时等等得到广泛的应用。

关键词：LED点阵；单片机；仿真

目录

摘要 (1)

1.芯片概述 (1)

1.1 51单片机简介 (1)

1.2 AT89C51芯片 (1)

1.3 16*16 LED点阵 (2)

1.4 74HC595芯片 (3)

2.总体设计思路 (4)

3.硬件设计 (5)

3.1单片机模块 (5)

3.1.1模块连线 (5)

3.1.2模块设计分析 (5)

3.2行驱动电路模块 (6)

3.2.1模块连线 (6)

3.2.2模块设计分析 (6)

3.3列驱动电路模块 (7)

3.3.1模块连线 (7)

3.3.2模块设计分析 (7)

3.4 16*16LED点阵模块 (7)

3.4.1模块连线 (7)

3.4.2 16*16点阵扫描方法 (8)

3.4.3 点阵显示设计 (9)

4.程序设计 (10)

4.1程序流程图 (10)

4.2代码分析 (12)

4.2.1 字码表 (12)

4.2.2 主程序 (13)

4.2.3 子程序 (14)

5.调试与仿真 (16)

5.1 keil调试 (16)

5.2 proteus仿真 (16)

6.心得体会 (17)

7.实物图 (18)

参考文献 (19)

附录 (21)

1.芯片概述

1.1 51单片机简介

单片机（Microcontroller，又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。51单片机的基本结构见图1。

图1 51单片机基本结构

1.2 AT89C51芯片

AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1000次写／擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。

AT89C51管脚图如下;

图2 AT98C51管脚图

1.3 16*16 LED点阵

8×8单色点阵共需要64个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上。对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬件电路如图3所示。当行上有一正选通信号时，列选端八位数据为0的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于24Hz，由于扫描时间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的图形或文字。8*8 点阵内部结构如下图：

图3 8*8点阵内部结构图

1.4 74HC595芯片

74HC595芯片是一种串入并出的芯片,在电子显示屏制作当中有广泛的应用。74HC595是8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻、关、断三态。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SRCK的上升沿输入，在RCK的上升沿进入存储寄存器。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲，电路中，将两个时钟分开控制，目的是先移好位，再存储数据，这样在移位的过程中，可保持输出的数据。移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（QH‘），电路将其接入下一个IC的输入（Ds）组成16位移位存储。一个异步的低电平复位/MR，电路中不使用复位信号，将此脚直接接入电源VCC）。存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线，电路中直接将此脚接GND，做直接输出。74HC595管脚如下：

图4 74HC595管脚图

74HC595的数据端 :

QA--QH:八位并行输出端，可以直接控制数码管的8个段。

QH':级联输出端。

SI:串行数据输入端。

74HC595的控制端:

/SRCLR(10脚):低电平时将移位寄存器的数据清零。

SRCK(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH；