基于AT89C51单片机的LED点阵显示屏设计

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工程实训（三）课题设计

   班级：                            
  课题：       LED点阵显示屏设计   
  姓名：                            
  学号：                            

LED点阵显示屏设计
LED点阵显示屏通过编程控制可以显示中英文字符、图形及视频动态图形,广泛用于指示、广告、宣传等领域,如车站、机场的运行时刻报告牌;商店的广告牌;证券、运动场馆的指示牌等。
1、项目任务
使用80C51单片机与两片8x8点阵显示器,设计一个点阵显示屏,能显示汉字及简单的图形。
项目要求:
1)显示稳定无闪烁。
2)程序设计中,要使文字或图形运动。
2、项目分析
LED点阵显示器有多个品种可供选择,按显示的颜色可分为单色、双色、三色等;按发光亮度可分为普通亮度、高亮度、超高亮度等。一块LED点阵块的LED数量可有4×4(即4列4行)、5×7、5×8、8x8等规格;点阵中单个ILED的直径常用的有1.9mm3mm、3.7mm、4.8mm、5mm、7.62mm、10mm、20mm等。
图1为8x8LED点阵显示器外观及排列示意图,共有64个LED发光二极管排列在一起。若需更大规模的LED点阵,只需将多个点阵块拼在一起即可。

图1 8×8LED点阵显示器外观及排列示意图
在LED点阵中,LED发光二极管按照行和列分别将阳极和阴极连接在一起,内部接线及引脚编号如图1所示,行、列编号中,括号中的内容为引脚编号(图中LED点阵型号为ZS*11288)。
在图1中,列输入引脚(Y1_{Y8)接至内部IED的阴极端,行输入引脚接至8x8LED点阵显示器内部LED的阳极端,若阳极端输入为高电平,阴极端输入低电平,则该LED点亮;如X5为高电平、Y3为低电平,两条线交又点上的那个LED被点亮。若将8位二进制数送给行输入端X1}X8;列输入端只有Y1为低电平,其他为高电平,结果使得图2中最左侧的一列发光二极管按照行输入端的输人状态亮灭,其他列的LED均不亮。如果使列输入线快速依次变为低电平,同时改变行输人端的内容,即列扫描,视觉上感觉一幅图案完整的显示在LED点阵上。

图2 LED点阵内部接线与引脚编号
3、项目硬件设计
1.电路设计
设计的点阵显示屏的电路如图3所示。途中除单片机、显示屏、晶振与复位电路外，还使用了3片串行输入/输出的74HC595芯片。
在这里插入图片描述

图3 点阵显示屏电路图
2.74HC595介绍
74HC595是8位串行输入/输出或者并行移位寄存器，具有高阻关断状态。包括一个8位移位寄存器、一个8位D型锁存器和三态并行输出。移位寄存器接收串行数据并提供串行输出，也提供并行数据输出和8位锁存器。移位寄存器和锁存器都有独立的时钟输入,同时还具有异步复位的功能。74HC595的引脚如图4所示。

图4 74HC595的引脚
引脚说明如下：
QA-QH：八位并行输出端,可以直接控制数码管的8个段。
QH`：(9脚):级联输出端。
S(14脚)：串行数据输入端。
(10脚)：低电平时将移位寄存器的数据清零,通常将它接Vcc。
SCK(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位，QA→QB→QC→…→QH；下降沿移位寄存器数据不变。
RCK(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器,下降沿时存储寄存器数据不变。通常RCK置为低电平,当移位结東后,在RCK端产生一个正脉冲,更新显示数据。
G(13脚)：高电平时禁止输出(高阻态)。如果单片机的引脚不紧张,用一个引脚控
制它,可以方便地产生闪烁和熄灭效果,比通过数据端移位控制要省时。
74HC164和74HC595功能相仿,都是8位串行输入、并行输出的移位寄存器。74HC164的驱动电流(25mA)比74HC595(35mA)的要小,14脚封装,体积也小一些。74HC595的主要优点是具有数据存储寄存器,在移位的过程中,输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处,数码管没有闪烁感。与74HC164只有数据清零端相比,74HC595尚有输出的使能/禁止控制端,可使输出为高阻态。
4、项目程序设计
通过单片机的串口向74HC595发送数据到2片8×8点阵显示屏,滚动显示,显示的内容包括一个“→”图形和“天天向上”四个汉字,通过按键控制,显示可以向左方向移动也可以向右方向移动。
设计的程序如下

include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit RCK_Pin = P3^2;
sbit k1 = P1^1;
sbit k2 = P1^3;
uchar flag=1;
{ 
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
  0xFF,0xFF,0xF7,0xE3,0x81,0x00,0xC3,0xC3,
  0xC3,0xC3,0xC3,0xC3,0xC3,0xE7,0xE7,0xFF,
  0xEE,0xAD,0xAB,0x87,0xA3,0xAD,0xEE,0xFF,/*"天"*/
  0xEE,0xAD,0xAB,0x87,0xA3,0xAD,0xEE,0xFF,/*"天"*/
  0xFF,0xC0,0xB7,0xD3,0xD3,0xDF,0xC0,0xFF,/*"向"*/
  0xFF,0xFD,0xFD,0x81,0xED,0xED,0xFD,0xFF,/*"上"*/
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
};
uchar code DSY_CONTENT_8x8_1[]=
{ 
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
  0xFF,0xFF,0xF7,0xE3,0x81,0x00,0xC3,0xC3,
  0xC3,0xC3,0xC3,0xC3,0xC3,0xE7,0xE7,0xFF,
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
  0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
};
uchar Scan_BIT = 0x01;
uchar Scan_BIT1 = 0x80;
uchar Offset,Data_Index = 0;
uchar Offset1,Data_Index1 = 0;
void Delay(uint t)
{
 uchar i;
 while(t--) for(i=0;i<120;i++);
}
void T0_Led_Display_Control() interrupt 1
{
 TH0 = (65536-1000)/256;
 TL0 = (65536-1000)%256;
 if(flag==1)
 {
 Scan_BIT=0x01;
 Data_Index = 0;
 Scan_BIT1 = _crol_(Scan_BIT1,1);
 putchar(Scan_BIT1);
 while(TI == 0);
 putchar( DSY_CONTENT_8x8_1[Offset1 + Data_Index1]);
 while (TI==0);
 putchar( DSY_CONTENT_8x8_1[Offset1 + Data_Index1 + 8 ]);
 while(TI == 0);
 Data_Index1 = (Data_Index1 + 1) % 8;
 RCK_Pin = 1;
 RCK_Pin = 0;
}
}
void main()
{
 uchar i;
 TMOD = 0x01;
 TH0 = (65536-1000) / 256;
 TL0 = (65536-1000) % 256;
 IE = 0x82;
 TCON =0x00;
 TI = 1;
 while(1)
 {
      for(i=0;i<64;i++)
   {
     if(k1==0) { flag=1; }
     if(k2==0) { flag=0; }
     Offset = i; Offset1 = i;
     TR0 = 1;
     Delay(50);
     TR0 = 0;
   }
  }
}

5、仿真结果
设计的点阵显示屏的Proteus仿真电路与图5所示。

图5 点阵显示屏仿真电路
显示”天天“与”向上“的仿真与实验结果如图6和图7所示。所涉及的系统满足项目要求的功能。

图 6显示”天天“的仿真结果

图 7 显示”向上“的仿真结果