51单片机驱动16*16点阵LED汉字显示系统设计与仿真

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本文详细探讨了单片机在现代电子设备中的重要地位,特别是基于51系列单片机的LED点阵汉字显示技术。单片机作为计算机技术、集成电路技术和控制技术的融合,已经成为自动化、数字化和智能化设备的核心组件。51系列单片机,如8051,因其灵活性和广泛的应用范围,成为了许多项目设计的基础。 在本文中,硬件设计部分着重介绍了LED点阵显示屏的结构,包括微机硬件、显示驱动电路和控制信号电路。51单片机作为控制核心,负责整个系统的运行、与外部设备的通信,以及向LED矩阵发送指令。系统采用扫描显示方式,通过行驱动器逐行点亮或关闭LED,而列驱动器则负责同一行的多个LED。颜色转换可以通过扫描输出口进行控制。 51系列单片机内部集成有中央处理器(CPU)、数据存储器、程序存储器、定时器/计数器和多种输入/输出(I/O)接口,这些组成部分使得单片机能高效处理复杂任务。8051作为MCS-51系列的一员,它的基本结构包括运算器、控制器、寄存器组、状态寄存器等,这些元素共同决定了单片机的性能和功能。 文章通过具体的硬件设计和原理分析,展示了如何利用51单片机实现16*16点阵汉字的LED显示,并通过PORTEUS仿真软件和KEIL软件进行系统调试,确保了实际应用的可行性和可靠性。这种技术在汽车报站器、广告屏等场景中具有广泛的应用价值,体现了单片机在现代社会中的实用性和重要性。 本文深入剖析了单片机在点阵汉字显示系统中的应用,从硬件设计到软件实现,展示了51单片机的强大功能和在电子工程领域的关键作用。无论是对于初学者还是专业人士,理解和掌握这一技术都是提升电子设计能力的关键一步。
2023-02-27 上传
摘 要 单片机是计算机技术、大规模集成电路技术和控制技术的综合产物。经过30多年的 发展历程,单片机应用已十分广泛和深入。所以可以毫不夸张地说,任何设备和产品的 自动化、数字化和智能化都离不开单片机。现在,凡是电脑控制的设备和产品,必有单 片机嵌入其中。这一切表明,单片已成为人类生活中不可或缺的助手。随着单片机应用 的日益广泛,利用单片机控制汉字显示屏被广泛地应用与汽车报站器,广告屏等领域。 本文详细介绍了基于51单片机的LED显示屏控制系统的显示原理,对16*16点阵汉字进 行显示,显示屏由4个8*8的LED点阵模块组成一个16*16点阵LED。系统仿真利用PORTEUS 仿真软件和KEIL软件的联调对LED点阵显示屏系统进行调试。 关键词: LED点阵显示屏 单片机 PROTEUS仿真 目 录 摘 要 1 1 硬件设计 1 1.1设计框图及介绍 1 1.2 51系列单片机简介 2 1.3 LED点阵介绍 5 1.4 LED显示方式 6 1.5 硬件电路 8 2 软件设计 10 2.1 程序流程图 10 2.2 程序代码 11 3.主要芯片介绍 14 3.1 8051系列的单片机 14 3.2 74HC154 16 4 PROTEUS仿真 18 5心得体会 20 1 硬件设计 1.1设计框图及介绍 LED点阵总体框图如图1.1所示,点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电 路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当 中此控制电路部分相当于一个上位机,它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与 PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体、以及它的行和列的各 个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放到一起,所以可以将其字库放到控制电 路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。 此显示电路采用扫描方式进行显示时,每行有一个行驱动器,各行的同名列共用一个 列驱动器。由行译码器给出的行选通信号,从第一行开始,按顺序依次对各行进行扫描 (把该行与电源的一端接通)。另一方而,根据各列锁存的数据,确定相应的列驱动器是 否将该列与电源的另一端接通。接通的列,就在该行该列点燃相应的LED;未接通的列所 对应的LED熄灭。可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换。 图1.1 点阵显示的总体框图 1.2 51系列单片机简介 单片机(Microcontroller,又称微处理器)是在一块硅片上集成了各种部件的微型 机,这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和 多种I/O接口电路。 8051单片机的基本结构见图1.2。 图1.2 8051单片机的基本结构 8051是MCS-51系列单片机的一个产品。MCS- 51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机,8051单片机系列指的是MCS- 51系列和其他公司的8051衍生产品。这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产 品。这些产品给8位单片机注入了新的活力,给它的开发应用开拓了更广泛的前景。 8051系列的内部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中 断逻辑几部分。 (1)中央处理器 8051的中央处理器由运算器和控制逻辑构成,其中包括若干特殊功能寄存器(SFR)。 算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算;"与"、"或"、"异或"等逻辑 运算以及位操作运算。 ALU只能进行运算,运算的操作数可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中,运算结果可 以送回ACC或通用寄存器或存储单元中,累加器ACC也可以写为A。B寄存器在乘法指令中 用来存放一个乘数,在除法指令中用来存放除数,运算后B中为部分运算结果。 程序状态字PSW是个8位寄存器,用来寄存本次运算的特征信息,用到其中七位。PSW的格 式如下所示,其各位的含义是: CY:进位标志。有进位/错位时CY=1,否则CY=0。 AC:半进位标志。当D3位向D4位产生进位/错位时,AC=1,否则AC=0,常用于十进制 调整运算中。 F0:用户可设定的标志位,可置位/复位,也可供测试。 RS1、RS0:四个通用寄存器组选择位,该两位的四种组合状态用来选择0~3寄存器组 。。 OV:溢出标志。当带符号数运算结果超出- 128~+127范围时OV=1,否则OV=0。当无符号数乘法结果超过255时,或当无符号数除法的 除数为0时OV=1,否则OV=0。 P:奇偶校验标志。每条指令执行完,若A中1的个数为奇数时P=1,否则P=0,即偶校 验方式。 控制逻辑主要包括定时和控制逻辑、指令寄存器 、译码器以及地址指针DPTR和程序寄存器PC等。 单片机是程序控制式计算机,即它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令
2023-02-27 上传
摘 要 单片机是计算机技术、大规模集成电路技术和控制技术的综合产物。经过30多年的 发展历程,单片机应用已十分广泛和深入。所以可以毫不夸张地说,任何设备和产品的 自动化、数字化和智能化都离不开单片机。现在,凡是电脑控制的设备和产品,必有单 片机嵌入其中。这一切表明,单片已成为人类生活中不可或缺的助手。随着单片机应用 的日益广泛,利用单片机控制汉字显示屏被广泛地应用与汽车报站器,广告屏等领域。 本文详细介绍了基于51单片机的LED显示屏控制系统的显示原理,对16*16点阵汉字进 行显示,显示屏由4个8*8的LED点阵模块组成一个16*16点阵LED。系统仿真利用PORTEUS 仿真软件和KEIL软件的联调对LED点阵显示屏系统进行调试。 关键词: LED点阵显示屏 单片机 PROTEUS仿真 目 录 摘 要 1 1 硬件设计 1 1.1设计框图及介绍 1 1.2 51系列单片机简介 2 1.3 LED点阵介绍 5 1.4 LED显示方式 6 1.5 硬件电路 8 2 软件设计 10 2.1 程序流程图 10 2.2 程序代码 11 3.主要芯片介绍 14 3.1 8051系列的单片机 14 3.2 74HC154 16 4 PROTEUS仿真 18 5心得体会 20 1 硬件设计 1.1设计框图及介绍 LED点阵总体框图如图1.1所示,点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电 路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当 中此控制电路部分相当于一个上位机,它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与 PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体、以及它的行和列的各 个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放到一起,所以可以将其字库放到控制电 路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。 此显示电路采用扫描方式进行显示时,每行有一个行驱动器,各行的同名列共用一个 列驱动器。由行译码器给出的行选通信号,从第一行开始,按顺序依次对各行进行扫描 (把该行与电源的一端接通)。另一方而,根据各列锁存的数据,确定相应的列驱动器是 否将该列与电源的另一端接通。接通的列,就在该行该列点燃相应的LED;未接通的列所 对应的LED熄灭。可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换。 图1.1 点阵显示的总体框图 1.2 51系列单片机简介 单片机(Microcontroller,又称微处理器)是在一块硅片上集成了各种部件的微型 机,这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和 多种I/O接口电路。 8051单片机的基本结构见图1.2。 图1.2 8051单片机的基本结构 8051是MCS-51系列单片机的一个产品。MCS- 51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机,8051单片机系列指的是MCS- 51系列和其他公司的8051衍生产品。这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产 品。这些产品给8位单片机注入了新的活力,给它的开发应用开拓了更广泛的前景。 8051系列的内部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中 断逻辑几部分。 (1)中央处理器 8051的中央处理器由运算器和控制逻辑构成,其中包括若干特殊功能寄存器(SFR)。 算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算;"与"、"或"、"异或"等逻辑 运算以及位操作运算。 ALU只能进行运算,运算的操作数可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中,运算结果可 以送回ACC或通用寄存器或存储单元中,累加器ACC也可以写为A。B寄存器在乘法指令中 用来存放一个乘数,在除法指令中用来存放除数,运算后B中为部分运算结果。 程序状态字PSW是个8位寄存器,用来寄存本次运算的特征信息,用到其中七位。PSW的格 式如下所示,其各位的含义是: CY:进位标志。有进位/错位时CY=1,否则CY=0。 AC:半进位标志。当D3位向D4位产生进位/错位时,AC=1,否则AC=0,常用于十进制 调整运算中。 F0:用户可设定的标志位,可置位/复位,也可供测试。 RS1、RS0:四个通用寄存器组选择位,该两位的四种组合状态用来选择0~3寄存器组 。。 OV:溢出标志。当带符号数运算结果超出- 128~+127范围时OV=1,否则OV=0。当无符号数乘法结果超过255时,或当无符号数除法的 除数为0时OV=1,否则OV=0。 P:奇偶校验标志。每条指令执行完,若A中1的个数为奇数时P=1,否则P=0,即偶校 验方式。 控制逻辑主要包括定时和控制逻辑、指令寄存器 、译码器以及地址指针DPTR和程序寄存器PC等。 单片机是程序控制式计算机,即它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令