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LED漢字顯示屏的設(shè)計與仿真介紹

作者: 時間:2012-10-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

研究了基于AT89C51單片機16×16 滾動與運用Proteus軟件的實現(xiàn)。主要的硬件電路、匯編程序與調(diào)試、Proteus軟件等方面的內(nèi)容,本具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易實現(xiàn)等優(yōu)點。能幫助廣大電子愛好者了解的點陣顯示原理,認識單片機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用方法,并提高單片機知識技術(shù)的運用能力。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/170772.htm

關(guān)鍵詞:單片;;點陣;漢字顯示

O 引言

LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。并廣泛的用于公交汽車、商店、體育場館、車站、學(xué)校、銀行、高速公路等公共場所的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏發(fā)展較快,本文講述了基于AT89C51單片機16×16LED漢字點陣滾動顯示的基本原理、硬件組成與設(shè)計、程序編寫與調(diào)試、Proteus軟件等基本環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)。

1 硬件電路組成及工作原理

本產(chǎn)品采用以AT89C51單片機為核心芯片的電路來實現(xiàn),主要由AT89C51芯片、時鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動電路(74HCl54)、16×16LED點陣5部分組成,如圖1所示。其中,AT89C51是一種帶4kB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory,F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器,俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,工業(yè)標準的MCS一5l指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中,能夠進行1 000次寫/擦循環(huán),數(shù)據(jù)保留時間為10年。他是一種高效微控制器,為很多嵌人式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此,在智能化電子設(shè)計與制作過程中經(jīng)常用到AT89C51芯片。時鐘電路由AT89C5l的18,19腳的時鐘端(XTAI l及XTAL2)以及12 MHz晶振X、電容C2、C3組成,采用片內(nèi)振蕩方式。復(fù)位電路采用簡易的上電復(fù)位電路,主要由電阻R,R2,電容C,開關(guān)K組成,分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。LED點陣顯示屏采用16×16共256個象素的點陣,可通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點陣的引腳分布。

我們把行列總線接在單片機的I/0口,然后把上面分析到的掃描代碼送入總線,就可以得到顯示的漢字了。但是若將LED點陣的行列端口全部直接接入89S5 1單片機,則需要使用32條I/0口,這樣會造成I/0口資源的耗盡,系統(tǒng)也再無擴充的余地。因此,我們在實際應(yīng)用中只是將LED點陣的16條行線直接接在P0口和P2口,至于列選掃描信號則是由4—16線譯碼器74HCl54來選擇控制,這樣一來列選控制只使用了單片機的4個I/O口,節(jié)約了很多I/O口資源,為單片機系統(tǒng)擴充使用功能提供了條件。考慮到P0口必需設(shè)置上拉電阻,我們采用4.7 kΩ排電阻作為上拉電阻。漢字掃描顯示的基本過程是這樣的:通電后由于電阻R,電容c1的作用,使單片機的RST復(fù)位腳電平先高后低,從而達到復(fù)位;之后,在C、C3、X以及單片機內(nèi)部時鐘電路的作用下,單片機89C51按照設(shè)定的程序在P0和P2接口輸出與內(nèi)部漢字對應(yīng)的代碼電平送至LED點陣的行選線(高電平驅(qū)動),同時在P1.1,P1.2,P1.3,P1.4接口輸出列選掃描信號(低電平驅(qū)動),從而選中相應(yīng)的象素LED發(fā)光,并利用人眼的視覺暫留特性合成整個漢字的顯示。再改變?nèi)”淼刂穼崿F(xiàn)漢字的滾動顯示。

2 漢字的點陣顯示原理及字庫代碼獲取方法

我們以UCDOS中文宋體字庫為例,每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個象素,而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字,也可以顯示在256象素范圍內(nèi)的任何圖形。如查用8位的AT89C51單片機控制,由于單片機的總線由8位,一個字需要拆分為2個部分,如圖2所示

為了弄清楚漢字的點陣組成規(guī)律,首先通過列掃描方法獲取漢字的代碼。漢字可拆分為上部和下部,上部由8×16點陣組成,下部也由8×16點陣組成。本例通過列掃描方法首先顯示左上角的第一列的上半部分,即第0列的P00~P07口,方向為P00到P07,顯示漢字“我”時,為全滅,第一列的下半部分也為全滅。第二列的上半部分P06、點亮,由上往下排列,為:PO.0滅,PO.1滅,P0.2滅PO.3滅,PO.4滅,P0.5滅,P0.6亮,P0.7滅。即二進制00000010,轉(zhuǎn)換為十六進制為02h。上半部第二列完成后,繼續(xù)掃描下半部的第二列,為了接線的方便,我們?nèi)栽O(shè)計成由上往下掃描,即從P27向P20方向掃描,從圖3可以看到,這一列P23亮,即為00001000,十六進制則為08h。依照這個方法轉(zhuǎn)向第三列、第四列,……,直至第十六列的掃描,一共掃描32個8位,可以得出漢字“我”的掃描代碼為:

00H,02H,08H,06H,28H,02H,24H,22H

0FCH,3FH,24H,2 1H,20H,10H,3CH,08H

0E2H,07H,20H,0AH,0E4H,11H,0A8H,20H

20H,30H,00H,00H,00H,00H,00H,00H

由這個原理可以看出,無論顯示何種字體或圖像,都可以用這個方法來分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。上述方法雖然能夠讓我們弄清楚漢字點陣代碼的獲取過程,但是依靠人工方法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情。為此,我們經(jīng)常采用字庫軟件查找字符代碼,軟件打開后輸入漢字,點“檢取”,十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成,把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到程序中即可,如圖3所示。

可見,漢字點陣顯示一般有點掃描、行掃描和列掃描3種。為了符合視覺暫留要求,點掃描方法的掃描頻率必須大于16×64—1 024 Hz,周期小于1 ms即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于16×8一128 Hz,周期小于7.8 ms即可,但是一次驅(qū)動一列或一行(8顆LED)時需外加驅(qū)動電路提高電流,否則LED亮度會不足。

3 在Keil環(huán)境中程序設(shè)計與調(diào)試

軟件程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序的流程圖如圖4所示。下面的程序能夠用來實現(xiàn)滾動顯示“我愛你一一祖國”。漢字的顯示。程序清單如下:

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