点阵式汉字显示屏设计课程实验报告

《单片机课程设计》

题目：点阵式汉字显示屏设计

系别：计算机与信息工程学院

专业：物联网工程

班级：15物联网

学号：**********

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指导老师：***

完成日期：2017年5月31日

目的：设计一个可以显示1234的显示电路，并利用单片机实现。

要求：系统主要由下列部分组成：显示电路、驱动电路、控制电路和按键电路。由于行数较多，使用译码器74HC154可以节约单片机的I/O口，再经反相器74HC04驱动到相应的行线，实现行驱动电路；列驱动电路：选择8片74HC595作为16×64点阵LED显示器的数据锁存器。（可显示汉字“努力学习单片机”等内容）

单片AT89C51的Pl.0～Pl.3和Pl.7脚接芯片74HC154的A～D和El脚，实现行控制；P2.4～P2.7接按键，实现显示方式控制；单片机的Pl.6Pl.7、P3.0和P3.1接芯片74HC595的MR、STCP、DS和STCH引脚，实现列控制。

硬件原理图：

1.写移位寄存器74LS595：WRITE_595

移位寄存器74LS595在这里实现的功能就是将IO口：HC595_DAT（P1.7）的写入移位寄存器，串行转并行。

从图二的时序图可以清楚看出程序只需往SER（程序定义为HC595_DAT,括号内为程序定义，下同）管脚写一位的数据，并通过SRCLK (HC595_SCK)的每个上升沿，就可以依次把一位的数据写到数码管的a,b,c,…管脚，可以想象为了输出8位的数据给数码管，必须依次把显示码的八位依次写进移位寄存器即可。

图2 74LS595时序图图 3 程序流

程图

程序说明：

;实现的功能：把RAM"30H"(范围0：F)（TAB_NUM）内容查表得到显示码，输出到HC595_DAT（P1.7）并写入移位寄存器，串行转并行

//入口条件：RAM"30H"。（TAB_NUM）

只要调用此程序，就可以把TAB_NUM内容输出到数码管的管脚a,b….

2.静态显示

静态显示的思想比较简单，是验证上一个程序WRITE_595能否成功的方式。同时作为键值显示的子程序。

基本的思想就是把想要显示的数字写进TAB_NUM，调用WRITE_595程序，然后设置P0低4位（数码管的位选管脚）全高，就可以显示了。

3.动态显示

动态显示的算法思想就是每次只显示一位的数码管，其余数码管的位选关闭，不断的轮训，利用余辉就可以是4位数码管显示不同的数字。

程序说明：

;实现的功能：把TAB_NUM1,2,3,4的数输出到P0口显示

//标号：DONGTAI1 功能：动态显示0-F子程序

只要往TAB_NUM1,2,3,4里面写要显示的4个字节数据，就可

以分别显示到对应的数码管。

图5 轮训示意图图6 动态显示流程

图

数码管程序资源说明

占用资源意义或数量

TAB_NUM,TAB_NUM1,TAB_NUM2,TAB_NUM3,TAB_NUM4

存放显示的数字（ram 里面的30H-34H）

HC595_SCK,HC595_RCK,HC595_RST,HC595_DAT

595控制端口

（P0.4- P0.7）

SEG0 ,SEG1,SEG2 ,SEG3（（P0.0- P0.3））数码管位选端口

4.LED点阵显示器的扫描驱动

LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫描型及静态锁存型驱动二大类。本文以动态扫描型驱动电路的设计为例来进行分析。动态扫描型驱动方式是指显示屏上的16行发光二极管共用一组列驱动寄存器，然后通过行驱动管的分时工作，来使每行LED的点亮时间占总时间的1／16。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。

AT89S52单片机有四个I／O口(P0、P1、P2、P3)，每个I／O 口有8位，如果都采用并行输出，显然不能满足要求，因此，本设计

中的行扫描驱动采用并口输出，而场扫描驱动采用串口输出。

1 行扫描驱动

由于16x64点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了一个4-16线译码器74LS154，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它们的管脚示意图如图4所示。把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分别为0000～1111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。

如果一行64点全部点亮，则通过74LS154的电流将达640 mA，而实际上，74LS154译码器提供不了足够的吸收电流来同时驱动64

个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路输出端与16x64点阵显示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，本文选用的是达林顿三极管TIP127。这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发射极为高电平，从而使点阵显示器的对应行也为高电平。

2 场扫描驱动

本系统场扫描驱动电路的设计可用串入并出的通用集成电路74HC595来作为数据锁存。74HC595是一个八位串行输入三态并行输出的移位寄存器，其管脚见图4所示，其中SI是串行数据的输入端，RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟，Q'H

是串人数据的输出，G是对输人数据的输出使能控制，QA～QH为串入数据的并行输出。从SI口输入的数据可在移位寄存器的SCK脚上升

沿的作用下输入到74HC595中。并在RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，这样，当G为低电平时，数据便可并行输出。为了避免与PC机串口输入的数据相互干扰，也可使用模拟串口

P1．4~P1．7来分别输出串行数据、移位时钟SCK、存储信号RCK和并行输出的使能信号G。

为了消除电源电压的波动及行扫描管压降(第一行点亮的点

数不同，将引起管压降的变化，从而影响通过LED管的电流)的变化对LED显示屏亮度的影响，设计时可采用列恒流驱动电路，可选用三极管8550和外围元件构成列恒流驱动电路，并通过调整100 kΩ可调电阻使三极管处于放大状态，同时将集电极电流调整为10 mA，从而使点亮对应点阵时通过LED的电流不变。

3 扫描显示工作过程

将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数

据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SCK时钟后便可将其全部移入74HC595中，此时还将产生一个数据

锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，

使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大

或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭

就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，

同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二

行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。