LED漢字點陣顯示系統(tǒng)設計

1、遼寧工業(yè)大學電子綜合設計與制作（論文）目：LED漢字點陣顯示系統(tǒng)設計院（系）：電子與信息工程學院專業(yè)班級： 電子092學 號： 090404031 _學生姓名：羅哲_指導教師：_教師職稱：_起止時間：_課程設計（論文）任務及評語院（系）：電子與信息工程學院教研室：電子信息教研室號 學哲 羅目 題任務和要求任*久22陽指導教師評語及成績日月 事 年 答 指 學 豊文論:統(tǒng) 時成 平總注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20%以百分制計算本文主要了介紹LED漢字點陣顯示系統(tǒng)原理。以51單片機作為控制部分的核心，分別論述了分區(qū)顯示和整體逐行掃描顯示 的可行性及其理論依據。從分別從硬件構成和軟件

2、驅動的方面分析了 LED漢字點 陣顯示系統(tǒng)的原理，并給出了可行的方案。同時，本文也用一定的篇幅簡要介紹了較大規(guī)模的LED漢字點著顯示系統(tǒng)， 即其在實際設計中應注意的問題和解決方法。本文所介紹的LED漢字點陣顯示系統(tǒng)具有思路簡答，易于實現的特點，所有 設計參數均經過詳盡的計算或查閱相關的資料，且已經在protues仿真平臺上測 試通過。關鍵詞：單片機；點陣屏第1章緒論 .11LED漢字點陣顯示系統(tǒng)的應用前景.11.2本文研究內容.1第2章LED漢字點陣顯示硬件設計.22字模的提取 .22.2 LED漢字點陣顯示系統(tǒng)總體設計方案.42.3控制核心模塊設計.4第3章LED漢字點陣顯示系統(tǒng)軟件設計.6

3、3基本軟件功能綜述 .63.2復雜軟件功能.63.3流程圖設計.73.4程序清單.7第4章系統(tǒng)設計與分析 .114.1系統(tǒng)擴展方案.114.2系統(tǒng)擴展框圖.11第5章設計總結 .13參考文獻 .14第1章緒論1.1 LED漢字點陣顯示系統(tǒng)的應用前景目前，基于LED點陣屏的標牌在公共場所，市內外廣告，信息發(fā)布，大型活 動現場等地隨處可見。且有向大面積，多色化，以及廉價的趨勢發(fā)展。研究LED 漢字點陣顯示系統(tǒng)的意義在于可以更好的了解LED漢字點陣顯示的原理和工作特 點，以便于可以對 現有產品進行修改和升級，使其性能更加優(yōu)良，更符合大型活 動和普通日常生活的需要，為人們在信息獲取方面提供更多的便利。

4、LED漢字點陣顯示屏具有醒目，低成本，性能穩(wěn)定，易于安裝等諸多優(yōu)勢。 與液晶屏幕相比雖然能好較高，但其容易實現模塊化，使用時可以根據實際情況 進行組裝，增大了使用的方便性與靈活性。因此，在未來相當長的一段時間內， LED漢字點陣顯示屏和傳統(tǒng)的液晶顯示屏將在信息傳播上發(fā)揮其各自的特點。1.2本文研究內容本文以51單片機作為控制系統(tǒng)的主體，深入分析和介紹了 LED漢字點陣顯示 的作用原理和控制方法。分別從硬件構成和軟件實現兩個方面對LED漢字點陣顯 示系統(tǒng)進行研究。分別從理論與實際的角度分析了單個LED漢字顯示系統(tǒng)與多字 及多像素圖案顯示系統(tǒng)在硬件結構與軟件編程方面的區(qū)別。本文設計的LED漢字顯示

5、系統(tǒng)可在protues軟件平臺上進行仿真。但軟件仿 真方面，在LED點陣屏顯示的完整性上表現不是很好。如在快速掃描顯示的時候, 點陣屏會有一行無法顯示。LED漢字點陣顯示碩件設計3字模的提取計算機顯示屏上的漢字實際上是由一組有序排列的像素構成的。如果有筆畫 的像素不亮，而其周圍的像素都是亮的，就能看到一個黑色筆畫的漢字。能夠清 楚地顯示一個漢字的最小像素數是16*16二256。這是DOS時代就定下的規(guī)矩?，F 在的WINDOWS有了矢量字體，大大豐富了漢字的顯示，能在屏幕上不失真地顯示 不同字體的漢字。在計算機中，由8位比特(bit)組成一個字節(jié)(byte),而雙字節(jié)則構成一 個字。于是可以用兩

6、個字節(jié)共16位比特來代表一行的信息，16行共32個字，用 某位是0還是1來控制點亮還是熄滅對應位置的像素,就能在16*16LED點陣屏上 顯示漢字。所以，首先要做的就是如何得到這256個表示漢字筆畫的信息。這里 需要用到一個專門用于提取字模的軟件。如圖1。圖1字模提取軟件這款軟件可以實現將漢字（可以是任意字體）或任意圖型轉化成任意點陣組 成的矩陣或數組。我們可以以此作為漢字顯示的依據。山于每塊LED模塊為8*8 的點陣屏，山圖可見組成完整的漢字顯示屏幕需要用到4塊這樣的顯示屏。圖2所示是一個“遼”字，這里將一個漢字的顯示區(qū)域劃分成四個8*8的子區(qū)，即A, B, C, D區(qū)。如圖2顯而易見，可以

7、用一個字節(jié)來表示一個子區(qū)中一行的信息，32個字節(jié)就能表 示4個子區(qū)。我們只要按照某種順序，依次將這些信息存入一個容量為32的數組 就可以了。存取的順序可以有多種，比如A, B, C, D或A, C, B, D等，存取順 序的不同，沒有大的區(qū)別，只是影響將來的編程思路。以圖為例，按A, B, C, D的順序可以得到的數據如下：/*文字：遼一*/* 宋體12;此字體下對應的點陣為：寬x高=16x16*/0 x40, 0 x00, 0 x27, OxFC, 0 x30, 0 x08, 0 x20, 0 x10, 0 x00, OxAO, 0 x00, 0 x40, OxEO, 0 x40, 0 x2

8、0, 0 x40,0 x20, 0 x40, 0 x20, 0 x40, 0 x20, 0 x40, 0 x23, OxCO, 0 x20, 0 x80, 0 x58, 0 x00, 0 x87, 0 xFE, 0 x00, 0 x00如果這里只考慮A區(qū)的話，那得到的數據就是上面加下劃線的部分，即： 0 x40, 0 x27, 0 x30, 0 x20, 0 x00, 0 x00, 0 xe0, 0 x20這里首先從8疣點陣的最高行開始點亮（Oxfe）,然后在點亮每行的時候，讀 入對應行的16進制代碼。此代碼可存于一個8個元素組成的數組中。當使用4 塊led模塊時，共有256個像素。以8個像素

9、作為一組，則共需要掃描32次以完 成一次顯示。1.4 LED漢字點陣顯示系統(tǒng)總體設計方案這里暫不考慮實際使用的布線問題，僅從理論的角度分析。由于是使用51單片機，所以共有4個I/O 口可供使用。使這4個I/O 口相互 搭配，協調使用，即可實現對漢字的顯示。P0-11-P18051A區(qū)” B區(qū)|-1 1-1P2C區(qū)D區(qū)P3_ _圖3漢字顯示框圖但山于本文設計采用的是共陰極LED點陣屏，所以對列選通的8位信號每次 只需要有一個是低電平（有效），其余均是高電平（無效）。顯然這里是可以用74138 之類的譯碼器進行簡化電路結構的，簡化后P0和P3作為數據口保持不變，而P1 和P2作為片選僅需要6個引腳

10、即可。篇幅所限，此種方案暫不作重點介紹。5控制核心模塊設計1.5. 1 CPU的選擇如題，現在市面上最常見的51單片機主要由atmel和STC公司生產。兩者 除在程序燒寫時有較大差異外，其他多數情況是可以兼容的。這里選擇 STC89C52RC這個芯片。C|33p!中RP1C233pfCR/VAi “XTAL2SW1C3InFPSWM A.LEP1 0R110aP1 1 P12 P13P14PI6Pt 6AT81C51P0ICKAD0PG1WD1P026K02R5ZAO5Ppi77P2 tfA9 niMioP23U2P 弘U3P2fi#include /此為自定義函數集，定義了常用延時函數和簡化

11、語句等/int one 8 = 0 x00, 0 x20, 0 x13, 0 x00, 0 x00, 0 x30, 0 x50, 0 x10;/遼 Aintzimo32 = 0 x00, 0 x00, 0 x67, OxFC, 0 x37, OxFC, 0 x10, 0 x18, 0 x00, 0 x70, 0 x00, 0 x60,OxFO, 0 x60, OxFO, 0 x60,0 x30, 0 x60, 0 x30, 0 x60, 0 x31, OxEO, 0 x30, OxCO, 0 x78, 0 x00, OxCF, OxFE, 0 x47, OxFE,0 x00,0 x00;int

12、 i二0;char status; /存儲A, B, C, D用于指示4個區(qū)域的顯示狀態(tài)void showA(void);void showB(void);void showC(void):void showD(void);void showA(void)PO二 0;Pl=0;P2二OXFF;P3=0;Pl二0X7f;for(i二0;i16;i二i+2) P0=zimoi;delay_n40us(3);P1=P11;Pl二Pl+0 x80;)status二B ；void showB(void)POO;Pl 二 0;P2二OXFF;P3=0;Pl二0X7f;for(i=0;i16;i=i+2)P

13、3 =zimoi+l;delay_n40us(3);P1=P11;Pl二Pl+0 x80;void showC(void)POO;Pl二OXFF;P2=0;P3=0;P2二0X7f;for(i=16;i32;i=i+2)P0=zimoi;delay_n40us(3);P2=P21;P2=P2+0 x80;stdtus二D;void showD(void)POO;Pl二OXFF;P2=0;P3=0;P2二0X7f;for(i=16;i1;showA (); showB (); showC (); showD ();P2二P2+0 x80;status=, AJ ;)void main()stat

14、us二A;while (1)if (status二二A，)if (status5 B)if (stdtus二二C)if (status二二D) 2. 5仿真結果對34中C語言程序進行編譯，并在protues仿真平臺上運行測試，結果如 圖3-5所示。由于仿真軟件與實際尚有出入，所以在C,D上少顯示了一行。第3章系統(tǒng)設計與分析3. 1系統(tǒng)擴展方案單獨漢字顯示的系統(tǒng)搭建非常簡單。使用四條8排線纜將單片機主控板的4 組I/O 口與4塊16*16點陣屏的對應端口插接即可。但是，當需要顯示多個漢字, 即需要多組LED點陣屏來顯示的時候，并不是簡單的將系統(tǒng)級聯起來那么簡單。 圖3-3仿真結果圖因為單片機的I

15、/O 口不足以滿足同時傳送很多數據的需要。這時就要使單片機輸 出串行信號，再通過串并轉化電路將串行型號轉化成并行信號。這里可以使用 74HC595 （三態(tài)8位D觸發(fā)器）或類似的74HC164.同時，系統(tǒng)的總體結構也應做 適當調整，即每一塊LED點陣模塊配一個73HC138譯碼器和一片74HC595寄存器。 所有的譯碼器釆用并聯連接，所有的寄存器釆用級聯連接。這種連接方法實際上比單獨的漢字顯示系統(tǒng)更節(jié)省單片機的輸出端口。只是 當串行數據的長度達到一定時，總的審并轉換時間也會隨之增加。假定8D觸發(fā)器 存入一位數據的時間是1ms,那么完成全部8位的串并轉換就需要8ms,如果這樣 的系統(tǒng)級聯10個（即

16、構成可以同時顯示5個最小漢字的系統(tǒng)）就要80ms,這樣 即使能夠穩(wěn)定地顯示出漢字或圖案，點陣屏的實際亮度也會大打折扣。因此，串 并轉化的速度是系統(tǒng)總體性能如何的關鍵。51單片機如果用12H左右的晶振，可以提供最小為40 MS的軟件延時。而更 新型的微控制器的時鐘頻率已經大大增加，所以實際上重點不在于CPU的選擇， 而是串并轉化的精度?；舅械奈⒖刂破鞫季哂写休敵龅哪芰Γ沁@里對 數據分配的要求較多，所以與其用這個功能，倒不如重新編寫這部分串并轉化的 軟件，這樣也更有針對性。3. 2系統(tǒng)擴展框圖LED漢字顯示系統(tǒng)在擴展以后，不在需要逐區(qū)地進行掃描顯示，因為字數增 多有，子區(qū)的數口也會隨之增

17、加。取而代之的是曲單片機輸出串行數據，再有串 并轉化電路轉換成并行電路，再山對應的地址譯碼器進行片選。如圖7所示。第4章設計總結本文所設計的LED漢字點陣顯示系統(tǒng)以51單片機為主要的控制元器件，從硬 件和軟件兩個方面依次分析了 LED漢字點陣顯示系統(tǒng)的功能和實現方法。并且在 protues仿真軟件中通過了測試。在設計過程中，首要的問題是字模的提取，和市場上的很多同類產品一樣， 這里是通過專門的軟件來實現的。需要解釋的是，和通常我們所說的漢字代碼不 同，不是說把所有漢字的代碼存入一個存儲器的問題。LED漢字顯示系統(tǒng)顯示的 漢字是將其按字體，大小，移動方式等進行特定的編碼，和漢字代碼完全是兩個 概念。其次就是軟件部分的算法，即實際的顯示方式。本文著重介紹了以A, B, C., D 四個子區(qū)為基礎的依次顯示的方法。同時也簡要介紹了在級聯情況下（即實際的 解決方法）的編程思路。參考文獻1張毅剛.單片機原理及應用.北京