基于单片机控制的点阵式LED显示毕业设计.docx

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基于单片机控制的点阵式LED显示毕业设计

题目：

单片机控制点阵式LED显示

目录

摘要II

ABSTRACTIII

第1章绪论1

1.1课题的背景1

1.2课题的意义1

1.3本文的主要工作1

第2章相关技术与理论3

2.1单片机特点的简介3

2.2单片机种类的介绍3

2.3单片机的应用领域4

2.4单片机的工作过程4

2.5单片机的控制系统4

第3章单片机点阵式控制LED汉字显示器的研究6

3.1LED汉字显示器的简介6

3.2LED汉字显示器的硬件设计6

3.3LED汉字显示器显示原理8

3.4单片机控制点阵式LED汉字显示器程序清单9

3.5LED汉字显示器的软件开发和相应的C语言设计10

3.6LED汉字显示器的仿真与调试11

3.7LED汉字显示器仿真结论与产品展示12

结束语13

参考文献14

致谢15

摘要

随着当今社会的发展，单片机的应用越来越广泛。

从而使单片机在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。

所以，我们有必要对单片机进行一次系统的研究学习。

我的本次论文设计的题目是单片机点阵式控制LED显示，我通过对一个单片机点阵式汉字LED显示器的研究对这一题目进行阐述。

本次论文的主要内容是点阵式汉字LED显示屏电路原理与制作，在这之中主要讨论了汉字显示器的工作原理,单片机控制汉字显示器的程序清单和相关的原理图。

通过这些内容，我要对单片机点阵式控制LED显示的相关知识进行系统的学习。

通过本次论文的写作，我不仅要进一步巩固专业知识，还要提高自己整理材料，分析问题，学习知识的能力。

关键词：

单片机、点阵式控制、汉字显示器。

ABSTRACT

AlongwiththedevelopmentofmodemsocietyandtheMCUusedmorewide.ThusmakeSCMinourlifetoplayanincreasinglyimportantrole.Therefore,itisnecessaryforustoasystemofresearchmicrocontrollerstudy.

Thisthesisdesigntopicismicrocontrollerdot-matrixcontrolLEDdisplay,Ipassedonasingle-chipmicrocomputerdot-matrixcharactersdisplaystudyelaboratesonthesubject.Themaincontentofthispaperisdot-matrixcharactersLEDdisplaycircuitprincipleandproduction,withinthemainlydiscussestheworkingprincipleofChinesecharactersdisplaymonitor,SCMcontrolcharactersprogramminglistandrelatedprinciplediagram.Throughthecontent,IwanttheSCMdot-matrixcontrolLEDdisplaysystemrelatedknowledgeofthestudy.

Throughthispaperwriting,Inotonlywanttofurtherconsolidateprofessionalknowledge,andimprovetheirsystematizing,problemanalysis,studyknowledgeability.

Keywords:

SCM,dot-matrixcontrol,Chinesecharactersdisplay.

第1章绪论

1.1课题的背景

当今社会，科技知识主宰着我们的生活。

可以说，我们的生活来源于科学知识。

科学知识给我们的生活产生了深远的影响。

在这其中，单片机扮演着重要的角色。

我们的生活已经和单片机紧紧地联系在了一起。

在单片机的发展中，单片机的点阵式控制是一个重要的课题。

最近几年，在现实生活中，通过单片机点阵式控制原理生产的产品越来越多，LED显示器就是一个很好的例子。

LED显示器的出现也使我们的生活更加便利。

可以说，人类的发展离不开单片机的发展，离不开单片机点阵式控制的发展。

纵观社会的发展，我们不难发现单片机的重要性。

人类的进步离不开单片机。

所以研究学习单片机知识成了我们的责任和义务。

在这种社会发展的背景下，本次的论文设计，我的主要内容就是通过论述单片机控制点阵式LED汉字显示器的工作原理和制作来学习研究单片机的相关理论和知识。

1.2课题的意义

从教育的根本性的角度看，毕业论文是检验我们在校期间专业知识学习成果的重要措施，也是我们国家提高教学质量的重要环节。

通过论文的书写，学校可以进一步了解学生的专业课知识的学习情况，从而制定相应的教学计划，为国家输送给多的人才。

从学生自身的角度看，毕业论文的设计首先是我们完成学业必须经历的一步。

是我们顺利毕业的重要环节。

通过论文的设计，我们可以进一步巩固我们所学的专业知识，为我们将来的发展奠定良好的理论基础。

其次，通过设计论文，我们可以提高我们的写作能力。

最后，通过设计论文的搜集材料，整理材料，编写文章来提高我们的动手能力。

提高我们发现问题，解决问题的能力，为我们将来的发展奠定良好的实践能力。

1.3本文的主要工作

本文主要研究了单片机控制点阵式LED汉字显示器的原理和制作。

在这次的论文设计中，我主要论述了汉字显示器的工作原理，工作过程和制作，单片机通过点阵式控制LED汉字显示器的程序清单。

最后通过一个显示“北京欢迎你”的例子来阐述单片机控制点阵式LED汉字显示器的工作原理。

在本次论文的设计和开发中，作者本人负责整个课题的制作过程，所做具体工作主要包括以下几点：

（1）负责课题需求分析研究；

（2）通过自己所学的专业知识阐述研究，搜集所有关于课题的知识材料；

（3）根据论文设计的流程主要设计了汉字显示器的工作原理、工作过程制作、单片机点阵式控制程序清单的业务流程，并对汉字显示器进行了相应的软件开发；

（4）组织实施课题开发，进行了程序的设计与实现。

（5）对系统进行了调试、试运行.

第2章相关技术与理论

通俗的讲，单片机就是单片微型计算机。

具体的讲，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储器RAM，只读存储器ROM，多种I\0口和中断系统，定时器，计时器等功能，集成在一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

本人本次的论文设计题目是单片机点阵式控制LED显示，具体研究的是单片机控制点阵式LED汉字显示器的制作和原理。

论文的开始，先对论文的基本知识做出相应的介绍，主要阐述的是单片机的基本内容。

主要包括单片机的特点，分类，应用，工作过程和控制系统。

2.1单片机特点的简介

通过前面的论述我们已经知道，单片机的本质就是一个小而完善的计算机系统。

其功能与我们所使用的计算机类似，但是相对于计算机，单片机有着自己的特点。

单片机相对于我们所使用的计算机而言，要受到集成度的限制。

片内存储器容量较小，一般内ROM：

8KB以下；单片机有着更高的可靠性。

由于单片机是一种集成在芯片上的计算机操作系统，所以单片机有着更强的控制能力。

单片机的体积较小，所以易于开发和扩展。

2.2单片机种类的介绍

单片机总的来说，按应用领域可分为：

家电类，工控类，通信类，个人信息终端类等等。

按通用性可分为：

通用型和专用型。

2.2.1通用型单片机

通用型单片机内部资源比较丰富，性能全面，而且通用性强，可履盖多种应用要求。

这种单片机的应用十分广泛小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。

2.2.2专用型单片机

专用型单片机是针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最简，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。

专用型单片机用途比较专一。

并且专用型单片机不可在修改。

2.3单片机的应用领域

由于单片机拥有众多优秀的特点，所以在现实生活中单片机有着十分广泛的应用。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，我们可以随时随地发现我们身边的单片机产品。

航空事业的发展，各种电子产品的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实现都离不开单片机的应用。

从小的方面来说，我们使用的录像机，摄像机，全自动洗衣机，以及程控玩具、电子宠物等等，也都离不开单片机的应用。

因此，单片机的学习、开发与应用成了当今热门的课题。

2.4单片机的工作过程

单片机的工作过程是一条条指令执行过程。

所谓指令就是把单片机所需要的各种操作命令写下来，这是设计人员赋予它的操作指令决定的。

一条指令对应着一种基本操作。

单片机所能执行的所用指令就是这个单片机的指令。

不同的单片机有着不同的指令系统。

指令的集合就是程序，程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令是一条条顺序存储的。

在单片机工作过程中，单片机会把这些指令一条条地取出来，然后再一条条地执行。

在这一过程中必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

这就是单片机工作的基本过程。

2.5单片机的控制系统

单片机应用的广泛性决定着单片机有着强大的控制系统。

比如说单片机温度

系统，单片机水位控制系统，单片机流量控制系统，单片机电动机控制系统，单片机交通控制系统，单片机液位控制系统等。

其实，在我们生活中最常见的还是单片机控制点阵式LED显示器的应用。

数字滚动LED显示器，汉字LED显示器等都是单片机控制系统的直接应用。

所以，研究学习单片机的控制

是开发单片机的重要环节。

所以本次论文设计，我主要研究单片机控制点阵式LED显示。

具体阐述的是单片机点阵式控制LED汉字显示器的制作和原理。

第3章单片机点阵式控制LED汉字显示器的研究

本人本次的设计题目是单片机控制点阵式LED显示，其中主要论述的是单片机控制点阵式LED汉字显示器的制作原理。

在本章中，本人系统地研究了单片机控制点阵式LED汉字显示器。

3.1LED汉字显示器的简介

在现代，我们在城市里随时随地可以看到许多汉字显示器，有提示平安行的，有节日祝福的。

这些汉字在显示器上闪闪发光，闪动着的汉字给城市带了更多的色彩和活力。

其实，这些汉字很多都是通过单片机控制点阵式LED实现的。

汉字显示器广泛应用于机场，火车站，汽车报站器，广告屏等。

汉字显示器的存在给我们的生活带来了许多的便利。

我国LED显示器的发展已经取得了骄人的成就，尤其是改革开放这几十年来。

随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成了现代信息化社会的一个闪亮的标志。

另外，LED显示器比较经济适用，它可以用单片机控制来实现显示数字，汉字，图形的转换。

还可以显示不同的数字，汉字，图形。

用起来方便快捷。

汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如16*16点阵），将点阵文件存入ROM。

而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语言，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。

具体显示技术和原理将会在以后的文章中得到详细论述。

3.2LED汉字显示器的硬件设计

点阵式LED汉字显示屏硬件电路设计框图如图1所示。

电路包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、驱动电路和LED点阵电路等。

本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对16×16LED点阵进行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。

显示屏采用16×16LED点阵。

电源电路通过变压整流元件为单片机和其他电路提供稳定的+25V工作电压。

时钟电路是单片机的驱动电路，复位电路可在需要时，手动使单片机程序计数器复位清零。

通过阳极驱动电路向16×16点阵送字型码，本设计采用74LS273。

通过阴极驱动电路对16×16点阵进行列扫描，本设计采用74HC138。

图1LED汉字显示器硬件设计框图

利用Proteus软件设计点阵式LED滚动汉字显示屏硬件电路原理图如图2所示。

在Proteus软件中，单片机模型本身包含了工作电源和可改变的工作频率，因此在仿真时无需设计电源电路和时钟电路。

需要说明的是在Proteus软件目前版本中还没有16×16点阵模块，本设计中采用Proteus软件中现有的8×8点阵模块组合成一个16×16点阵模块。

从图2中可以看出，16×16点阵的阳极驱动由P0口经输出缓冲器74LS273构成，在本设计中需要用两片，分别送出上8行和下8行的字型码。

16×16点阵的阴极驱动由P2口经74HC138译码后动态扫描16×16点阵的各列，本设计中需要四片74HC138译码器，循环扫描各列，显示一个完整的汉字需要扫描32次。

RP3为排阻，含有8个电阻，作P0口各位的上拉电阻，以保证P0口能够输出高电平。

复位电路的作用是，在任何时刻可以手动复位单片机，使程序重新执行。

图2LED汉字显示器硬件原理图

3.3LED汉字显示器显示原理

我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。

即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。

我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。

这样就既可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。

用8位的单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分。

一般我们把它拆分为上部和下部，上部由8*16点阵组成，下部也由8*16点阵组成。

在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00---p07口。

方向为p00到p07,显示汉字“大”时，p05点亮,由上往下排列，为p0.0灭，p0.1灭,p0.2灭p0.3灭,p0.4灭,p0.5亮,p0.6灭,p0.7灭。

即二进制00000100，转换为16进制为04h.。

上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从p27向p20方向扫描，从上图可以看到，这一列全部为不亮，即为00000000，16进制则为00h。

然后单片机转向上半部第二列，仍为p05点亮，为00000100，即16进制04h.这一列完成后继续进行下半部分的扫描，p21点亮，为二进制00000010，即16进制02h.

依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：

04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H

04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H

05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H

04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H

由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。

不过现在有很多现成的汉字字模生成软件，我们就不必自己去画表格算代码了。

软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序中即可。

我们把行列总线接在单片机的i0口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。

在这个例子里，由于一共用到16行，16列，如果将其全部接入89c51

单片机，一共使用32条io口，这样造成了io资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。

实际应用中我们使用4-16线译码器74ls154来完成列方向的显示。

而行方向16条线则接在p0口和p2口。

3.4单片机控制点阵式LED汉字显示器程序清单

ORG00H

LOOP:

MOVA,#0FFH；开机初始化，清除画面

MOVP0,A；清除P0口

ANLP2,#00；清除P2口

MOVR2，#200

D100MS:

MOVR3,#250；延时100毫秒

DJNZR3，$

DJNZR2，D100MS

MOV20H,#00H；取码指针的初值

l100:

MOVR1,#100；每个字的停留时间

L16:

MOVR6,#16；每个字16个码

MOVR4,#00H；扫描指针清零

MOVR0,20H；取码指针存入R0

L3:

MOVA,R4；扫描指针存入A

MOVP1,A；扫描输出

INCR4；扫描指针加1，扫描下一个

MOVA,R0；取码指针存入A

MOVDPTR,#TABLE；取数据表的上半部分的代码

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A；输出到P0

INCR0；取码指针加1，取下一个码。

MOVDPTR,#TABLE；取数据表下半部份的代码

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A；输出到P2口

INCR0

MOVR3,#02；扫描1毫秒

DELAY2:

MOVR5,#248；

DJNZR5，$

DJNAR3，DELAY2

MOVA,#00H；清除屏幕

MOVP0，A

.DJNZR6,L3；一个字16个字码是否完成？

DJNZR1,L16；每个字的停留时间是否到了？

MOV20H,R0；取码指针存入20H

CJNER0,#0FFH,L100；8个字256个字码是否完成？

JMPLOOP；反复循环

3.5LED汉字显示器的软件开发和相应的C语言设计

本次论文设计使用的单片机是8位单片机，每次只能送出8位数据，因此要向16×16点阵送出16行阳极驱动，需要送两次，或先送上8行，或先送下8行，为了能够实现每一列字型码的完整显示，采用74LS273进行锁存，否则会出现字型残缺现象。

根据设计要求并结合图2的硬件连接进行程序设计，程序设计流程图如图3所示。

（a）主程序流程图（b）中断服务程序流程图

图3LED汉字显示器软件开发C语言程序框图

3.6LED汉字显示器的仿真与调试

Proteus仿真时，单片机需要加载程序，加载程序为.HEX文件。

本设计利用KeilμVision2，在新建Keil项目时选择单片机作为CPU，将单片机控制点阵式LED汉字显示器相应的C语言源程序导入，在“OptionsForTarget”对话窗口中，选中“Output”选项中的“CreateHEXFile”，编译链接后就可以生成.HEX文件。

在ProteusISIS中，选中所需要的单片机并单击鼠标左键，对AT89C52进行设置，设置单片机时钟频率为12MHz，按照正确的文件路径加载.HEX文件。

对单片机设置完毕后就可以开始仿真了。

仿真过程中如有硬件问题可在ProteusISIS中直接修改，如有软件问题可在KeilμVision2中直接修改，通过Keil与Proteus的联合调试就可以得到满意的结果。

3.7LED汉字显示器仿真结论与产品展示

利用Proteus实现了对点阵式LED滚动汉字显示屏的仿真，完成了“2008北京欢迎您！

”10个字的滚动显示，达到了良好的设计效果。

该仿真电路接近实际电路，可以直接由该电路利用相关软件设计印制电路板，加上电源电路和时钟电路，就可以制作出实际的点阵式LED滚动汉字显示屏。

通过前期仿真缩短了开发周期，降低了开发成本，达到事半功倍之成效。

下图是通过单片机控制点阵式LED汉字显示器的产品展示。

图4LED汉字显示器产品展示

结束语

通过近一个月的努力，在王正德讲师的帮助下，本人的论文写作已经接近了尾声。

通过本次论文的设计写作，我学到了许多东西。

首先，我巩固了自己在校期间学习的专业知识。

进一步学习了单片机的相关内容，更加深入地学习了单片机控制点阵式LED显示的原理。

本次论文设计后，我对AT89C51单片机有了更大的兴趣，并且对汉字显示器有了更加深入的了解。

其次，通过本次论文的设计写作，我发现自己很多方面的不足，最明显的就是专业课知识的迁移和应用，在这方面我有着很多欠缺，另外，我的搜集材料，整理材料的能力还有待提高。

同时，本次论文设计写作完成后，我才明白，不管做任何事情都要有合作的精神。

当我们遇到困难的时候，要虚心要别人请教，要虚心向老师学习，不要不懂装懂。

否则，我们会把一件简单的事情做复杂，把复杂的事情做错，走了弯路。

参考文献

[1]李广弟等.单片机基础[M].北京航空航天出版社，2001.

[2]王东峰等.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社，2009.

[3]陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京航空航天大学出版社，2010.

[4]刘守义等.单片机技术基础[M].西安电子科技大学出版社，2007.

[5]钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用[M].人民邮电出版社，2007.

[6]李平等.单片机入门与开发[M].机械工业出版社，2008.

致谢

本论文是在我的指导老师王正德老师的亲切关怀与细心指导下完成的。

从课题的选择到论文的最终完成，王正德老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持，并且在耐心指导论文之余，值得一提的是，王正德老师宅心仁厚，闲静少言，不慕荣利，对学生认真负责，在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我们获益菲浅，并且将终生受用无穷。

毕竟“经师易得，人师难求”，希望借此机会向王正德老师表示最衷心的感谢！

最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。

在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷切期望！

我一定会好好孝敬和报答他们！

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