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1、计算机科学与技术学院课程设计报告2011 2012学年第 1 学期课程名称 微型计算机原理与接口技术 设计题目 点阵电子显示屏的设计 学生姓名 学 号 专业班级 指导教师 2011 年 09 月 08 日目录一、概述1二、设计目的和要求1三、硬件介绍13.1 发光二极管简介13.2 8255简介2四、原理分析34.1 LED显示块原理34.2 点阵LED功能的说明34.3 点阵LED各引脚的测试方法44.4 点阵显示器显示系统原理图54.5 点阵LED功能的说明54.6 点阵LED各引角的测试方法5五、电子显示屏的设计65.1电子显示屏的电路设计65.2点阵显示器显示系统程序流程图6六、总结和
2、体会8七、参考文献8附录9点阵电子显示屏设计一、概述 LED电子显示屏是由几万-几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。 LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是： 亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候
3、性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。二、设计目的和要求设计目的：设计一个点阵电子显示屏设计要求：8X8点阵LED字符显示器能显示“电子设计”几个汉字三、硬件介绍3.1 发光二极管简介发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极
4、管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光原理 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种
5、利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。3.2 8255简介8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由
6、于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。功能特性 (1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口. (2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决
7、定.四、原理分析4.1 LED显示块原理点阵LED显示块由64个发光二极管排列成8行x 8列的点阵（如图2.2所示，图中每个小圆圈就是一个发光二极管）。在同一行中的8个发光二极管的所有正极连接在一起，由一个引脚引出，在同一列中的8个发光二极管的所有负极连接在一起，由一个引脚引出，这样共有8个行引出脚和8个列引出脚。根据矩阵焊接面引脚与8255A芯片相连接，如要显示一个复杂图形或字符时，可以按逐列显示或按逐行显示，即一列一列（或一行一行）将要显示的点阵信息显示出来。本设计采用逐列扫描的方式实现。图4.1 8*8点阵LED等效电路4.2 点阵LED功能的说明行扫描采用高电频有效,列扫描采用低电频有
8、效,也就是说只有当某一行为高电频且某一列为低电频时，这一行和这一列对应的发光二极管才发光,点阵LED有16个引角,因为各引角的功能没有确定,所以要测试每个引角的功能.图4.2 8*8点阵LED外观图图4.3 8*8点阵LED引脚图4.3 点阵LED各引脚的测试方法 选取其中的任意8个引脚接到PA口，另外8个引脚接到PB口。然后初始化8255A。这时PA,PB都是输出方式，在PA，PB口随便输出一个控制字，这时点阵灯就会亮。当断开某个引脚时，若某行或某列的灯熄灭，则说明这个引脚是控制该行或该列的。设行控制引脚为A,B,C,D,E,F,G,H;列控制引脚为0,1,2,3,4,5,6,7.测试结果:
9、上面的8个引脚依次为7,6,G,0,E,5,3,H;下面8个引脚依次为D,B,1,2,A,4,C,F图4.4 引脚测试 将8255A的PA口接到点阵LED的行控制引脚上,分别为：PA7-A,PA6-B,PA5-C,PA4-D,PA3-E,PA2-F,PA1-G,PA0-H.将8255A的PB口接都点阵LED的列控制引脚上,分别为：PB7-0,PB6-1,PB5-2,PB4-3,PB3-4,PB2-5,PB1-6,PB0-74.4 点阵显示器显示系统原理图 8255芯片A口控制LED行，B口控制LED列，按列扫描，先写出B0列的8行对应的二进制编码，高电平为亮，用二进制“1”表示，低电平为灭，用
10、“0”表示，举个例子，要显示“05”字，B0列的编码为：11111110，换成十六进制即FEH，依次得出B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7列的编码分别为：FEH,82H,FEH,0H,9EH,91H,F2H,00H。在进行行扫描时，通过堆栈指针加一依次显示8列亮点，最后显示想要显示的字模。图4.5点阵显示器显示系统电路的原理图4.5 点阵LED功能的说明行扫描采用高电频有效,列扫描采用低电频有效,也就是说只有当某一行为高电频且某一列为低电频时这一行和这一列对应的发光二极管才发光,点阵LED有16个引角,因为各引角的功能没有确定,所以要测试每个引角的功能。4.6 点阵LED各引角的测试方法
11、随便选8个引脚接到8255A的PA口,剩下的8个引脚接PB口,初始化8255A,使PA,PB口都为输出方式,在PA,PB口随便输出一个控制字.这时点阵LED上有灯亮,然后断开某个引脚,如果这时有某行或某列的灯熄灭,则说明这个引脚是控制某行或某列的,设行控制引脚为A,B,C,D,E,F,G,H;列控制引脚为0,1,2,3,4,5,6,7.测试结果:上面的8个引脚依次为7,6,G,0,E,5,3,H;下面8个引脚依次为D,B,1,2,A,4,C,F。五、电子显示屏的设计5.1电子显示屏的电路设计图5.1实验接线图5.2点阵显示器显示系统程序流程图本系统不仅要求显示屏能够显示，而且要求能够显示出汉字
12、“电子设计”，在LED组成的电子显示屏上，亮的地方用1表示，不亮的用0表示，如图5.2所示， “电”字： 图5.2所以为了实现汉字的显示，要对四个汉字进行编码。电子显示屏系统的流程图如图5.3所示：8255初始化，以端口方式0输出通过8次移位，将8255输出端输出高电平，清除所有显示。显示自摸指针SL，字模字节数CX=8取一个字模BUF【SI】到8255端口A指针加1，取下一个字模到8255端口A按列扫描，显示所有字模对应的亮点，组成汉字调用延时子程序DELAY，稳定显示汉字循环执行取字模输出字模子程序8B输出是否完成？NY开始图5.3 点阵显示系统流程图本系统的程序清单见附录六、总结和体会通
13、过这次课程设计我加深了对8255的认识，加深了对电子显示屏的工作原理的认识。在本次电子显示屏设计的课程设计中，由于之前知识掌握的不够牢固，而且接触了很多新的知识，所以在课程设计的过程中遇到了不少的问题。导致系统的功能和健壮性不是很完善，还好所要求的基本功能都已实现。两周的课程设计结束了，在这过程中，有失也有得，有成功的喜悦，也有因知识掌握不全面而导致苦难重重所付出的代价。由于自身没有掌握好所学的知识，加上课程设计过程中遇到了很多新的东西，所以课程设计过程中遇到的很多问题，通过查阅资料，请教老师和同学，最终都得以解决。在这里感谢老师和同学对我的帮助！七、参考文献1 李长青，微型计算机原理与接口技
14、术.江苏：中国矿业大学出版社，2007.2 彭介华，电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，2000.3 潘新民，微型计算机控制技术 .北京：人民邮电出版社，1999.4 宋杰等编著 ，微机原理与接口技术课程设计.北京：机械工业出版社，2005.4附录INCLUDE L.INC.386P;*根据查看端口资源修改下列符号值*IOY0 EQU 0a800H ;片选IOY0对应的端口始地址;*MY8259_ICW1 EQU IOY0+00H ;实验系统中8259的ICW1端口地址MY8259_ICW2 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259的ICW2端口地址MY8259_ICW3 EQU
15、 IOY0+04H ;实验系统中8259的ICW3端口地址MY8259_ICW4 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259的ICW4端口地址MY8259_OCW1 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259的OCW1端口地址MY8259_OCW2 EQU IOY0+00H ;实验系统中8259的OCW2端口地址MY8259_OCW3 EQU IOY0+00H ;实验系统中8259的OCW3端口地址STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT USE16 ADDR DW ?DATA ENDSCODE SEGMENT
16、USE16 ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,MY8259_ICW1 ;初始化实验系统中8259的ICW1 MOV AL,13H ;边沿触发、单片8259、需要ICW4 OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW2 ;初始化实验系统中8259的ICW2 MOV AL,08H OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW4 ;初始化实验系统中8259的ICW4 MOV AL,01H ;非自动结束EOI OUT DX,AL MOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化实验系统中8259的OCW
17、1 MOV AL,0FCH ;打开IR0和IR1的屏蔽位 OUT DX,AL QUERY: MOV AH,1 ;判断是否有按键按下 INT 16H JNZ QUIT ;有按键则退出 MOV DX,MY8259_OCW3 ;向8259的OCW3发送查询命令 MOV AL,0CH OUT DX,AL IN AL,DX ;读出查询字 TEST AL,80H ;判断中断是否已响应 JZ QUERY ;没有响应则继续查询 AND AL,03H CMP AL,00H JE IR0ISR ;若为IR0请求，跳到IR0处理程序 JNE IR1ISR ;若为IR1请求，跳到IR1处理程序 JMP QUERY I
18、R0ISR:MOV ADDR,OFFSET HZDOT ;取汉字数组始地址 MOV SI,ADDR A1:MOV CX,20H ;控制1屏显示时间 LOOP2:CALL DISPHZ SUB SI,32 LOOP LOOP2 KEY: MOV AH,1 ;判断是否有按键按下？ INT 16H JNZ QUIT ADD SI,2 MOV AX,SI SUB AX,ADDR CMP AX,352 ;比较文字是否显示完毕 JNB IR0ISR JMP A1 QUIT: MOV EAX,0 ;灭灯 MOV DX,IOY0 OUT DX,EAX MOV AX,4C00H ;结束程序退出 INT 21HD
19、ISPHZ PROC NEAR ;显示1屏汉字子程序 PUSH CX MOV CX,16 MOV BX,0FFFEHLOOP1: MOV AL,BYTE PTRSI MOV AH,BYTE PTRSI+1 ROL EAX,16 MOV AX,BX ADD SI,2 ROL BX,1 NOT EAX MOV DX,IOY0 OUT DX,EAX CALL DALLY LOOP LOOP1 POP CX RETDISPHZ ENDPIR1ISR:MOV AL,31H ;IR1处理，显示字符1 MOV AH,0EH INT 10H MOV AL,20H INT 10HEOI: MOV DX,MY8259_OCW2 ;向实验系统中8259发送中断结束命令 MOV AL,20H OUT DX,AL JMP QUERY DALLY PROC NEAR ;软件延时子程序 MOV AX,0FFFFHD1: DEC AX JNZ D1 RETDALLY ENDPCODE ENDS END START
