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1、图形在电子显示屏上实现的设计摘 要电子显示屏的应用范围越来越广泛，它作为一个重要的宣传平台，已经受到全社会的普遍认可，本设计采用单片机为控制核心，通过8*8LED电子显示屏及相关的外围电路，设计制作了一个16*16点阵LED电子显示屏。本文主要内容是基于单片机控制LED点阵显示屏的设计方案,阐述了16*16点阵LED显示屏的设计原理与思路，详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程，本论文重点阐述了显示模块及相关驱动模块等模块化设计思路与制作方法。主要是以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89S52为核心，利用AT89S52单片机作为控制器件,采用74HC154和74HC595设计一个16*
2、16的LED点阵的显示屏。介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的设计和开发过程。通过该芯片控制一个行驱动器74HC154和列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏只能显示1个汉字，采用4块8*8点阵LED显示模块来组成1个16*16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得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点阵显示电路的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。主要包括了LED点阵显示模块硬件结构、点阵显示屏原理图、循环扫描过程、字模编码的提取、编程流程图、Keil C51部分程
3、序以及试验结果。通过对点阵显示屏的硬件设计和软件设计，使得该系统可显示出简单的图像，并且无闪烁，还能通过按键进行图形的切换，基本符合设计要求，特别是本系统中LED显示屏的内容可以通过PC进行实时修改，实时显示。通过软硬件加强设计，使得系统能够稳定工作，提高其抗干扰能力。关键词：LED显示屏，16*16点阵，AT89S52单片机Design of graphic in the electronic display AbstractElectronic display more and more extensive range of applications, it is important as
4、 a communications platform, has been widely recognized by the whole society, this design uses the microcontroller as the control center by 8 * 8LED electronic display and related peripheral circuits, design a 16 * 16 dot matrix LED electronic display. The main contents are based on microcontroller d
5、esign LED dot matrix display, described LED 16 * 16 dot matrix display design principles and ideas, described in detail the system hardware and software realization process, this paper focuses on the display modules and related modules, such as modular drive design ideas and production methods. Prod
6、uced mainly in the United States, 40 feet ATMEL AT89S52 microcontroller core, using AT89S52 microcontroller as a control device, using 74HC154 and 74HC595 design a 16 * 16 LED dot matrix display. Introduced for the control system for its electronic display LED dot matrix design and development proce
7、ss. The chip is controlled by a row driver and column driver 74HC595 74HC154 to drive the display shows. The electronic display can display a variety of text or monochrome images, full screen can only display a character, using four 8 * 8 dot matrix LED display module to form a 16 * 16 dot matrix di
8、splay mode. Display dynamic display, making the graphics or text to achieve stationary, moved out of the other display. Described in detail the hardware LED dot matrix display circuit design ideas, the function of various parts of the hardware circuit and the principle, the corresponding software pr
9、ogram design and the use of descriptions. Including the LED dot matrix display module hardware, dot matrix display schematic, circular scanning process, the extraction font encoding, programming flowcharts, Keil C51 part of the program, and test results. Dot matrix display on the hardware design and
10、 software design, making the system can display a simple image, and no flicker, but also through the button to switch the graphics, basic design requirements, in particular, the system LED display real-time content can be modified through the PC, real-time display. Through hardware and software to s
11、trengthen the design, making the system work to stabilize and enhance its anti-jamming capability. Key words：led display , 16*16 lattice , AT89S52 MicrocontrollerIII目 录第1章 绪论111 引言112 研究背景113 LED显示屏的现状及发展趋势1131 LED显示屏的现状1132 LED显示屏的发展趋势2133 LED显示屏发展存在问题414 主要研究内容5第2章 系统的设计方案621 系统总体设计方案622显示部分方案的选择7
12、23与PC机通信电路方案的选择724电源电路方案的选择8第3章 系统控制器件的选择及其软件的使用931系统控制器件的选择932系统使用的软件11第4章 系统设计的实现1441电子显示屏的设计14411电子显示屏硬件设计14412电子显示屏软件设计1642单片机最小系统设计1743与PC机通信电路的设计1844稳压电源的设计20第5章 系统测试2151系统各模块的连接2152系统测试22结论25参考文献26谢辞27附录1 LED点阵显示屏实物图28附录2 源程序29图形在电子显示屏上实现的设计第1章 绪论11 引言LED显示屏又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED点阵组成，通过红色或绿色灯珠的亮
13、灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，恒舞动卡主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。本文在介绍LED显示原理的基础上，重点介绍采用单片机AT89C51控制74HC154和74HC595芯片实现LED点阵显示屏控制的设计方案。12 研究背景随着数字技术的飞速发展，LED电子显示屏开始广泛应用到各行各业。LED电子显示屏亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、
14、耐冲击和性能稳定1。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、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。可运用于户外广告LED显示屏、体育用LED显示屏、交通用户外LED显示屏和演出LED彩幕屏、展览用LED显示屏、租赁用LED显示屏、集会用LED显示屏等领域2。13 LED显示屏的现状及发展趋势131 LED显示屏的现状LED显示屏是上世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型显示产品，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品3。我国LED显示屏产业的发展，主要技术和主导产品基本上都是立足国内自主开发的，
15、在技术发展历程中，形成了一系列代表产品，从上世纪90年代初的单色显示屏到90年代末的全彩色显示屏，关键技术不断深化。不同的历史时期，我国LED显示屏产业都有在技术和市场方面的代表产品。我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。90年代初即具备了成熟的 16 级灰度 256 色视频控制技术及无线遥控等国先进水平技术，近年在全彩色 LED 显示屏、 256 级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED 显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。LED 显示屏产业正成为我国电子信
16、息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。近期LED显示屏的技术发展主要在以下领域：LED显示屏的显示颜色、亮度、视角等性能指标的综合改善和提高；色彩和灰度控制技术发展，有效提高全彩色显示屏的色彩还原能力和视频质量；恒流驱动控制技术得到广泛应用，LED驱动IC及LED制造商自主设计开发的LED专用IC也有一定应用；在系统技术方面，应用了自动检测、远程控制等技术，提高整体的稳定性和可靠性；在产品结构工艺上，显示屏的平整度、散热和防护等级等受到厂家关注和重视4。 在新产品和新的应用领域方面，近年也有新的拓展。随着显示屏行业和技术的发展，有不少企业开发了具有自主知识产权
17、的显示技术，并拥有多项专利和商标5。随着科学的进步，通信、电子、测量等技术的飞速发展，人们对显示器的显示质量的要求越来越高，传统的显示器接受着越来越多的挑战，国内的显示屏制造商，经过这十几年的发展，进步非常快，但和欧美日等发达国家相比，还是有一定的差距，特别是其中最主要的显示器件LED的封装工艺及设计水平，还是有不足之处。这还需要各LED显示屏企业齐心协力，为提高我国LED显示屏的整体技术水平而共同努力，让中国成为LED显示屏制造强国。132 LED显示屏的发展趋势现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作
18、为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品6。我国LED显示屏产业自上世纪90年代以来，在规模迅速发展的同时，产品技术也推陈出新，一直保持了在该领域内比较先进的水平。LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。(1)产业规模不断扩大 经过十余年的发展，我国LED显示屏产业基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。据行业协会的不完全统计，从1998年以来，我国LED显示屏行业持续高速速度增长，产业规模不断扩大7。 目前国内主要LED显示屏制造厂商主要集中在华东、华北、华南区域，大型制造商的市场范围几乎覆盖整个国内市场。就整个行业
19、来说，具有较强的开发能力。国产LED显示屏的性价比比较高，市场占有率近100%。 (2)产品规范和标准化受到重视 在LED显示屏标准化领域，我国保持了比较领先的水平。在我国LED产业的发展中，产品的规范和标准化较早就受到重视并取得了积极的成果。 交通部、公安部、铁道部、国家体育总局等应用部门，根据具体行业使用中对LED显示屏的不同要求，近年也相继制订和推出了相关的LED显示类产品标准，使我国在LED显示屏方面的标准体系日臻完善8。 (3)市场保持持续增长 从1993年至今，全国LED显示屏市场保持持续增长，年平均增长率为40%左右。从市场增长速度来看，我国LED显示屏市场的年增长率1996、1
20、997、1999、2000、2001年均在40%左右，只有1998年为30%。2003年LED显示屏行业总体发展比较快，规模型企业有所增加，产业逐步成熟。属于增长迅速、发展较快的新兴市场领域9。 (4)技术不断推陈出新 LED显示屏的技术范围包括半导体光电器件技术、电子电路技术、集成电路技术、信息图像处理技术、信息传输技术、计算机网络技术以及电子产品制造和电子产品安装工程相关技术10。在LED显示屏技术中，以下方面的技术在实践中不断提高并普遍受到关注和重视。 显示颜色、亮度和视角 基础半导体工业的迅猛发展，带动了发光二极管制造材料以及制作工艺的改进，在颜色与亮度方面都有了质的飞跃，高亮度、蓝色
21、及纯绿色发光二极管已产业化并得到应用。目前LED显示屏从颜色上能满足室内外不同环境下的单色、双基色、全彩色显示要求，四元素的红色LED器件及高亮度蓝色、纯绿色在室外显示屏中得到普遍应用。 在显示屏制作上采用SMD表贴技术的LED器件，可以获得更好的视角和亮度，目前已在高密度、全彩色室内显示屏中得到应用，但相对成本比较高，随着器件成本的降低，未来会有比较大的市场潜力。 灰度控制技术 LED显示屏在进行图文显示时，对同一基色采用级差间隔亮度，实现颜色的组合，一般可做到16级、64级、256级灰度。为使显示效果更符合人眼的视觉特性，出现了非线性级差调灰技术，即在低亮度区级差小，增加级数，逐步到高亮度
22、区时增大级差，形成视觉效果上的“级差一致性”。目前LED显示屏灰度控制一般都在256级，通过采用非线性调灰技术，显示屏的显示效果比较理想。实际上，受数据、图像的信号源的制约，单纯追求大数量级的灰度控制，在使用中的实际价值是值得商榷的11。驱动电路LED显示屏广泛使用的驱动电路是基于通用型集成电路来设计的，原理比较简单，价格便宜，产品的技术开放性比较强。通用IC设计的驱动电路在室内外单色、双基色显示屏方面应用成熟，目前仍然是主流的驱动电路。近年恒流驱动IC的发展较快并受到重视和广泛应用。恒流驱动技术根据LED器件的发光与驱动电流高度相关的特点，大大提高了LED显示的均匀性，同时，减少了显示驱动电
23、路的阻容元件，降低了故障点，使LED显示屏更可靠、亮丽。 LED显示屏专用的IC在国内外一直受到关注。近年，国外的IC制造商相继推出一些用于LED显示的专用IC驱动芯片，如TI公司推出的LED Driver等，这类芯片对原来通用驱动IC的集成度进行了提高，使显示屏的驱动电路设计简捷方便，功能上也有所提高，但同时成本也相应增加12。 国内外LED显示屏制造商纷纷投入力量，研制开发设计适合自己产品发展需要的大规模或超大规模专用LED驱动电路。这类专用IC相对复杂，功能较强。LED专用驱动IC简化了显示屏系统设计的复杂程度，在一定程度上增强了显示屏的功能，提高了整体的稳定性，具有积极的意义。但是，也
24、应该看到，我国各个LED制造商设计开发的LED专用驱动IC基本上是自用，批量规模不够，导致产品的开放性差，另外，过分追求一些实际意义不大的功能的设计，从价值成本方面分析也不尽合理。 系统控制技术显示屏的控制系统包括了输入接口电路、信号的控制、转换和数字化处理电路、输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其中为业内关注并研究开发和应用的关键技术包括：串行传输与并行传输、动态扫描与静态锁存、输入接口技术、自动检测、远程控制技术等。 通信传输和网络控制 根据对信息传输显示的实时性，LED显示屏的通信传输控制有通信传输和视频传输。视频传输方式则是把LED显示屏与多媒体技术结合起来，实现了在LED显示屏上实
25、时显示计算机监视器上的内容，也可播放录像及电视节目，一般用于播放实时信息的显示屏都采用视频控制方式。具体传输是采用成对的专用长线传输接口电路。 另外，随着计算机网络技术的发展，LED显示屏在网络环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网络控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用13。133 LED显示屏发展存在问题目前全球有80%的LED大屏幕生产在中国大陆，普遍采用16通道恒流器件设计，短期内还会继续延续，至少未来5年内不会消失，最主要的原因是配套控制技术成熟，产品已经系列化，除非系统控制技术和芯片设计有巨大的飞跃，成本进一步的降低，否则现状不会改变。
26、近年来，不少的公司不断的推出新架构，都未来得到市场认可。LED屏幕最大的问题是通过控制技术改变LED的颜色一致性，新的技术没有大的突破之前，对应用者吸引不大，购买意愿不强。 在驱动应用技术上，色彩的矫正技术亟待解决的瓶颈，显示屏衰减一致性问题突出，波长矫正和亮度矫正是下一个重点突破目标，首先是解决亮度一致性问题，再而是波长的一致性矫正。这是世界性难题，也是当前亟待解决的技术难题。 控制技术的发展国内已经走在前列，存在的问题是在新的控制理念上停滞不前，原因是控制器厂家和IC设计厂家配合不畅，各自为政，驱动技术和控制技术不能很好的衔接，采用16通道兼容性设计发展成熟度高，新的控制技术推出很少，更谈
27、不上技术的革新。举例：MBI5026设计LED屏幕长达十几年之久，到目前的MBI5024也只不过是减低电流，应对竞争激烈的价格而已，并没有技术上的突破。台湾聚积公司先后也推出了多款升级IC，并没有得到很好的应用，是控制技术的缺失造成的。在电脑技术飞速发展的今天，可以替代简化控制器的规模，但是技术的移植也需要IC设计厂家的支持，市场缺失控制技术和芯片驱动整合性的方案提供商14。 14 主要研究内容LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括： 证券交易、金融信息显示、 机场航班动态信息显示 、港口、车站旅客引导信息显示、 体育场馆信息显示、道路交通信息显示 、调度指挥中心信息显示、邮政、
28、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示、广告媒体新产品。本文设计的电路主要采用16*16的led点阵来显示，通过驱动芯片74HC154和74HC595来对点阵的行列进行控制，使得LED点阵能够显示出图像、文字等信息。由于74HC154芯片的输出是反向的，所以在其输出段使用三极管进行反向放大。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用proteus软件仿真电路的理想输出结果，克服了设计LED显示屏在显示过程中闪烁等电路方面存在的技术难题，使得设计的LED显示屏结构简单，实现方便。通过本次毕业设计，完成电路板的制作，并通过调试，使电路工作正常。本次设计的内容是在LED电子显示屏上显示出图
29、像，运用LED点阵显示的原理，利用AT89S52单片机作为控制器件，设计出LED点阵显示屏，通过硬件电路的设计和单片机软件设计的综合控制，使得该系统能够显示出图形图像、画面清晰、无闪烁、系统的稳定性良好，并且设计出来的显示屏美观实用。该显示屏在显示上具有优良的显示能力，在未来的显示技术上有良好的发展前景。第2章 系统的设计方案21 系统总体设计方案本次毕业设计的内容是一款基于单片机控制LED点阵显示的原理,利用AT89S52单片机作为控制器件,采用16*16的LED点阵设计一个显示屏。通过AT89S52单片机控制74HC154和74HC595芯片来驱动16*16的LED点阵，实现图形图像的显示
30、。该系统能够稳定的显示出图形图像，并且无闪烁。 系统总体设计框图如图2-1所示。单片机AT89S52与PC通信电路按键控制16*16LED显示屏电源模块LED驱动模块图2-1 LED显示屏系统框图利用单片机AT89S52控制74HC154和74HC595芯片来驱动16*16的LED点阵显示屏，实现图形在电子显示屏上的实现。它包括电源部分、与PC通信部分、显示部分和显示驱动器等。通过对单片机进行相应的编程设置，可实现图形图像在16*16的LED电子显示屏上的显示，并且能够通过与PC机通信的部分实现实时对单片机的修改，使得LED显示屏能够显示出不同的图像，图像稳定无闪烁感。其工作原理是:利用单片机
31、AT89S52作为核心控制器件，控制74HC154和74HC595芯片来驱动LED点阵显示屏，使其能够显示出图形图像，通过使用74HC373实现与PC的并口通信，实现和PC机通讯，通过PC机并口直接对显示信息进行更新。22显示部分方案的选择显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED16*16点阵显示有以下两种方案：方案一：静态显示方式，是用单片机控制驱动芯片使得LED灯点亮，并通过驱动芯片的锁存器将使LED灯保持点亮状态，在一帧图像中，每个二极管能够显示出亮暗不同的状态，LED显示屏上的每个LED灯的亮暗状态能够保持到下一帧图像的到来。对于这样的显示方式，所需的硬件电路非常复杂，特别是使用的驱
32、动电路特别多，布线时复杂、烦乱，而且容易出错，成本相对也较高，但是其显示的稳定性较好，编写程序时也比较简单。方案二：动态显示方式，对一幅画面进行分割,对组成画面的各个部分分别进行显示。这样的动态显示方式,可以避免静态显示中硬件电路复杂，引线繁多，成本高等问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁等问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素,其实当静态图像以每秒24帧显示时人眼
33、是很难分辨出来的，当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。动态的显示方式使用的硬件电路较为简单，引线也相对较少，制作起来也方便快捷，但是在程序上较为复杂。通过比较，方案二中电路简单，成本较低，设计方便快捷。综合考虑各种因素，选择方案二，使用动态显示方案。23与PC机通信电路方案的选择 方案一：串口通信AT89S52串行口采用的是TTL电平，因此必须的有电平转换电路，利用MAX232实现对其进行转换。采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。串行通信电路图如下：图2-2 串行通信电路图方案二：USB转I
34、SP通信由于AT89S52无法用串口进行下载程序，而使用ISP下载方式。通过USB进行下载程序方便快捷，稳定性好，现在大多数PC机和笔记本上已经没有串口和并口，最常见的是USB口。但是USB转ISP通信同样需要用单片机作为其控制转换芯片，并且需要在单片机上做控制驱动程序，此方法较为复杂，不易调试，容易出错。成本也较高，不如直接买成本来的划算。方案三：ISP并口通信电路AT系列芯片使用较多的是ISP下载电路，通过并口25针引线进行下载，此方法设计电路简单，使用的电路以及芯片上的选择多样，但总体的基本原理一致。并口ISP下载电路多种多样对应选择的器件有74HC373、74HC541和74HC244
35、.其实用哪个器件都可以，只要弄清楚了它们的并口引脚和控制线的控制方法。ISP下载使用的电路简单，使用的器件最少，制作简单，成本较低。由于我使用的是AT89S52，不支持串口下载，在加之USB通信电路复杂，成本较高，不易于调试，所以决定采用电路简单，成本较低的ISP并口下载。24电源电路方案的选择方案一：采用普通电池。一节干电池电压是1.5V使用3节干电池对显示屏电路进行供电，简单方便，但是电压不易调节，而且电池的供电量有限。方案二：采用稳压电源。可调节的稳压电源使用于多种场合，电源电压可以从0调到12V，稳压源供电方便，简单有效，只要接到220V的工频交流电就可以使用，使用方便，即插即用。具有
36、稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。电路简单，方便制作。 方案三：采用开关稳压电源。开关型稳压电源就是采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。同时开关型稳压电源直接对电网电压进行整流滤波调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器；此外，开关工作频率在几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此开关电源具有重量轻，体积小等特点。由于功耗小，机内温升低，从而提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，开关稳压电源的缺点是存在较为严重的开关干扰。电路结构复杂，故障率高，制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高 。 为了使电路能够持续性的工作，以及
37、其能够适应于大多数场合（大部分地方都有插座），减低成本以及方便制作和使用，所以决定采用方案二。第3章 系统控制器件的选择及其软件的使用31系统控制器件的选择1、核心控制器件的选择一个多功能LED显示屏系统中最为核心的器件是控制系统中的单片机，这里我使用的是Atmel公司的AT89S52单片机，此芯片功能强大，在整个系统中充当“大脑”的角色，不但要负责对数据的接收和输出，还要负责对数据进行处理、记忆和对外围设备的控制。单片机作为核心控制器件，在本系统中掌控着全部的系统功能。采用52系列的单片机比51的单片机功能更为强大，AT89S52单片机是是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在
38、系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式
39、。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。主要功能与MCS-51单片机产品兼容,8K字节在系统可编程Flash存储器,1000次擦写周期,全静态操作：0Hz33Hz,三级加密程序存储器,32个可编程I/O口线,三个16位定时器/计数器,八个中断源,全双工UART串行通道,低功耗空闲和掉电模式,掉电后中断可唤醒,看门狗定时器,双数据指针,掉电标识符。 图3-1 AT89S52芯片管脚图2、LED点阵显示屏显示接口芯片选择：方案一：采用并口输入，占用大量IO口资源，
40、编程时难度也增加了。方案二：采用串口输入，占用IO口较少，所以选用串口输入。行驱动芯片可供选择的有常用的74HC138、74HC164和74HC154，这里我选用的是74HC154芯片，因为LED显示屏采用的是16*16的点阵，行16，列16，若使用74HC138做驱动芯片要占用6个IO口，而采用74HC154芯片只需要用到4个IO口，节约了单片机IO口资源，编程也简便。74HC154可作为4线16线译码器，由于输出端是低电平有效，需要外加三极管进行反向。74HC164芯片是8位串入、并出移位寄存器，不适合使用，所以选用74HC154芯片。图3-2 74HC154芯片管脚图列驱动芯片采用74H
41、C595，74HC595 是一款漏极开路输出的CMOS 移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。它的特点是：高速移位时钟频率Fmax25MHz，标准串行（SPI）接口，CMOS 串行输出，可用于多个设备的级联，低功耗：TA =25时，Icc=4A（MAX）。图3-3 74HC595芯片管脚图管脚连接时要特别注意数据输入时钟线与输出锁存器时钟线不要接反。74HC595各个管脚的使用方法如下表所示：表3-1 74HC595管脚说明管脚编号管脚名说明1、2、3、4、5、6、7、15QAQH三态输出管脚8GND电源地9SQH串行数据输出管脚10SCLR移位寄存器清零端1
42、1SCK数据输入时钟线12RCK输出锁存时钟线13OE输出使能14SI数据线15VCC电源端使用74HC595进行编程时可由真值表了解各个控制线路的高低电平状态，在结合时序图进行分析、编程。表3-2 74HC595真值表输入管脚输出管脚SISCKSCLRRCKOEXXXXHQA-QH输出高阻XXXXLQA-QH输出有效值XXLXX移位寄存器清零L上沿HXX移位寄存器存储LH上沿HXX移位寄存器存储HX下沿HXX移位寄存器状态保持XXX上沿X输出存储器锁存移位寄存器中的状态值XXX下沿X输出存储器状态保持32系统使用的软件此次设计使用的软件有Keil C51编程软件，proteus仿真软件，还有
43、easy 51pro软件用于程序下载。在制作LED点阵显示屏前，通过Keil C51编译产生HEX文件，将其导入到proteus中仿真，仿真成功后利用easy 51pro下载软件将HEX文件导入到单片机中运行。用proteus软件仿真图如下：图3-4 显示屏仿真图下载软件我用的是easy 51pro，该编程器下载简单，使用方便，如下图：图3-5 Easy 51Pro软件使用该软件进行编程时要注意硬件电路的连接于软件设置部分要吻合，并口引脚的设置连接对应于软件接口，在easy 51pro下有个EasyIsp.ini文件，里面记录了引脚控制线的接法，入下图：图3-6 Easy 51Pro软件控制引
44、脚与并口连接图中单片机接口对应并口号的设置在硬件电路上的连接要特别注意，连接线接错很容易导致无法识别，无法导入程序。编程软件使用的是Keil C51，如下图所示：图3-7 Keil 编程软件第4章 系统设计的实现41电子显示屏的设计411电子显示屏硬件设计LED点阵显示使用的是数据串行输入, 器件为移位寄存器74HC595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以88个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行译码器74HC154和列移位寄存器74HC595, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被
45、驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码，列数据的输入是采用串行输入，通过移位器存器后进行锁存，使数据显示出来。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同。行驱动芯片74HC154的输出是低电平有效，故在外加PNP三极管进行电压反向，增加电位器用于限流，便于调节LED灯亮度。图4-1 LED点阵显示屏原理框图列扫描部分图4-2 LED点阵显示屏原理框图行扫描部分412电子显示屏软件设计（1）74HC154驱动芯片中G1、G2为选通端，是低电平有效，通过软件可对其进行通断控制。（2）74HC595移位寄存器中有4个口可以通过软件进行控制，移位数据SI，数据输入时钟线SC
46、K，输出存储器锁存时钟线RCK，OE输出使能端。通过了解74HC595时序图掌握控制移位寄存器方法，方便程序的编写。74HC595时序图如下：图4-3 74HC595时序图（3）主程序流程图：系统初始化点亮点阵屏使其全部显示主程序图形显示文字显示开始END程序的功能是先进行全屏显示，主要用于检测电路是否连接正确，以及是否有断路或虚焊。接下来进入主程序，主程序显示显示一张笑脸，然后是满屏幕显示灯亮，最后显示一串字，整个程序中显示部分主要采用滚动显示，显示结束后会从头在继续循环显示。程序显示的内容比较简单，主要是能够显示出符合要求内容。子程序说明 ： 函数1: delay()延时函数。函数2: WR_595()写入8位串行数据。函数3: Out_595()输出数据，用于显示。由于控制74HC595芯片需要用到时序，所以显示数据是要按照时序图进行电平变化来显示图像。函数2和3就是通过控制时序进行数据输出。42单片机最小系统设计AT89S52单片机最小系统包括晶体振荡电路、复位开关电路和电源部分。图4-4 AT89S52最小系统（1）振荡电路
