MCS-51单片机驱动16x16点阵LED汉字显示:动态扫描与实践设计

0 下载量 99 浏览量 更新于2024-06-28 收藏 1.35MB DOC 举报
本篇文章主要探讨了基于MCS-51系列单片机的16×16点阵LED汉字显示系统的设计与实现。首先,文章介绍了LED和LED显示屏的基本概念,指出它们在显示效果上的优势,如色彩鲜艳、立体感强,适用于各种公共场所,如车站、机场等。 MCS-51系列单片机,如8051,作为核心处理器,其特点包括结构简单、价格低廉、易于学习和开发。文章简述了单片机的发展历程,强调了其在现代电子系统中的重要性。设计的功能要求包括动态扫描显示,这样可以节省存储器资源,通过共阴极连接来驱动多个LED,提高效率。 在硬件电路设计部分,作者详细描述了系统的构成,包括单片机系统及其外围电路,列驱动电路(使用74HC595驱动集成块)和行驱动器。单片机的P2口被配置为数据输入、移位时钟和锁存控制信号,通过这些接口与LED矩阵进行通信。设计过程中,元器件的采购、电路原理图的绘制、以及程序的编写和调试都在Proteus平台上完成。 文章的重点在于实际操作,如通过淘宝网购买元器件,编写并调试程序,最后进行电路焊接和实物搭建。整个设计过程不仅锻炼了技术技能,也提供了丰富的实践经验。 通过性能分析,文章讨论了该设计的显示效果和成本效益,以及通过仿真验证了其功能。最后的总结部分回顾了设计的主要成果和学习到的知识,同时附录中提供了硬件原理图和程序清单,以便于读者进一步理解和应用。 这篇文档深入浅出地介绍了如何利用MCS-51单片机实现16×16点阵LED汉字显示,并强调了设计的实际应用价值和实践操作步骤,对于学习和从事此类项目的人来说是一份宝贵的参考资料。
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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