基于AT89S52的單片機(jī)的LED點陣顯示屏的設(shè)計
第一章 概述
LED點陣顯示屏是通過PC機(jī)將要顯示的漢字字模提取出來，并發(fā)送給單片機(jī)，然后顯示在點陣屏上，主要適用于室內(nèi)外漢字顯示。
第二章 硬件設(shè)計
2.1 主要器件介紹
LED 點陣顯示屏是由20 個8*8 的LED 點陣塊組成，形成16*80 矩形點陣，以Atmel 公司的AT89S52單片機(jī)為控制核心。顯示屏的其他主要硬件有：①帶鎖存輸出的8位移位寄存器74HC595，作為LED的列線驅(qū)動輸入;②三八譯碼器74LS138，作為LED行線的譯碼選擇;③三極管C9012，連接兩個三八譯碼器的十六個輸出端，作為開關(guān)使用，驅(qū)動LED 的行線
2.2 主要器件詳細(xì)連接說明
Atmel的AT89S52芯片相關(guān)器件連接的接腳如下：P00-P03連接3-8譯碼器的輸入口A，B，C，~G2A
P20-P23連接74HC595的輸入口RCK, SI，SCK，SCLR
三八譯碼器74LS138的16 個輸出端連接16 個C9012的三極管的基極B，發(fā)射極E 連接16 個行線控制端,集電極C連接到GND。
點陣的80 列數(shù)據(jù)線驅(qū)動由10 片74HC595 級聯(lián)組成，前一片74HC595 的Q’H 引腳連接
下一片的SI引腳，各片的RCK、SCK、SCLR 分別并聯(lián)。
2.3 LED點陣塊
8*8的LED點陣為單色行共陽模塊，單點的工作電壓為正向(Vf)=1.8 v ,正向電流(IF)= 8-10 mA 。靜態(tài)點亮器件時(64 點全亮)總電流為640mA，總電壓為1.8 v，總功率為1.15W。動態(tài)時取決于掃描頻率(1/8或1/16秒)，單點瞬間電流可達(dá)80-160 mA。16*16點陣靜態(tài)時16*16*10mA,動態(tài)時單點電流80-160mA。
接線方式：
當(dāng)某一行線打高時，某一列線為低時，其行列交叉的點就被點亮;
某一列線為高時，其行列交叉的點為暗;
當(dāng)某一行線打低時，無論列線如何，對應(yīng)這一行的點全部暗。
列線：13—20控制點陣的列接低電平
行線：1-4 21-24控制點陣的行接高電平
2.4 AT89S52
(1)P0.0【39 腳】，P0.1【38 腳】，P0.2【37 腳】，P0.3【36 腳】接兩片3-8譯碼器的A，B，C和第一片的~G2A 與第二片的G1，用來選擇LED的行線
(2) P2.0【21 腳】：接74HC595的RCK腳。
P2.1【22 腳】：接74HC595的SCK腳。
P2.2【23 腳】：接74HC595的SI腳。
P2.3【24 腳】：接74HC595的SCLR腳。
(3) 其他
VCC 【40 腳】：接電源
EA/VPP【31 腳】：接電源
RST 【9腳】：復(fù)位腳。過10K電阻接GND，過10uF的電容C3接VCC;復(fù)位按鈕接到電容C2兩端。
2.5 移位寄存器74HC595
74HC595是帶鎖存輸出的8位移位寄存器，其管腳見下圖，其中SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端;
VCC、GND分別為電源和地;RCK是存儲寄存器的輸入時鐘，SCK是移位寄存器的輸入時鐘，SCLR是移位寄存器的輸入清除，Q’H是串入數(shù)據(jù)的輸出，G是對輸入數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA~QH串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從SI口輸入的數(shù)據(jù)在移
位寄存器的SCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中，在RCK腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，當(dāng)G為低電平時時，數(shù)據(jù)并行輸出。SCLR為移位寄存器的輸入清除端。
74HC595與AT89S52的連接：SI【14腳】，SCK【11腳】，RCK【12腳】, SCLR【10腳】分別接到AT89S52的P2.2【23腳】，P2.1【22腳】,P2.0【21腳】,P2.3【24腳】上。
其他腳連接：OE【13腳】接地，使其始終輸出;
Q’H【9腳】是連接下一片74HC595的SI腳;QA，QB到QH分別連接到LED點陣的1至8列的列線腳上.
2.6 三八譯碼器74LS138
圖所示的是將兩片74LS138譯碼器擴(kuò)展為4線-16線譯碼器的連接圖。其接線特點為：將四個輸入信號~G2A,C,B,A中的低三位C,B,A同時接至兩個芯片的地址輸入端。輸入信號的最高位~G2A接至兩個芯片的使能端，使兩個芯片不能同時工作。~G2A,C,B,A作為地址輸入變量構(gòu)成二進(jìn)制代碼，Y0~Y7、Y0~Y7作為輸入信號，每個輸出表示一個二進(jìn)制代碼的含義，即能實現(xiàn)4線-16線譯碼器的功能。
第三章 軟件設(shè)計
3.1 單片機(jī)的程序設(shè)計
單片機(jī)在LED點陣顯示系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、存儲和掃描顯示LED點陣屏三大主要功能。
/***************************************************************************************************
* Name: khldragon
* Date: 09/12/2009
* Description: This program controls 16*80LED and implements dynamic scan.
****************************************************************************************************/
#include
#include
#define CONIO P0 //行選信號
#define NUMOFWORDS (6) //顯示的字?jǐn)?shù)
#define SPEED (30) //掃描周期 SPEED越大，掃描越慢;
#define MAXWORDS (5) //屏幕最大固定顯示字?jǐn)?shù)
#define BLANK (4) //填充空數(shù)
#define MAXROW (16) //最大行數(shù)
static sbit OE = P0^4; //控制74LS138，低電平有效
static sbit RCK = P2^0; // 上升沿時數(shù)據(jù)輸出
static sbit SCK = P2^1; //上升沿時數(shù)據(jù)移位
static sbit SI = P2^2; //74hc595串行輸入
static sbit SCLK = P2^3; //低電平移位寄存器清零，通常接VCC
static void send_in(unsigned char Data); //串行數(shù)據(jù)輸入
static void send_out(void); //并行數(shù)據(jù)輸出
static unsigned int row = 0; //行選信號
static int j = 0;
static int k = 0;
static int m = 0;
static int s = 0; //與SPEED匹配
static int count = 0; //當(dāng)為5時達(dá)到最大字?jǐn)?shù)MAX
const static unsigned char code zimo[][32]={
{0x20,0x08,0x13,0xFC,0x12,0x08,0x02,0x08,0xFE,0x08,0x0A,0x08,0x12,0x08,0x3B,0xF8,
0x56,0xA8,0x90,0xA0,0x10,0xA0,0x11,0x20,0x11,0x22,0x12,0x22,0x14,0x1E,0x18,0x00},//祝
{0x00,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x88,0x24,0x98,0x3E,0xA0,0x20,0xC0,
0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x82,0x26,0x82,0x38,0x82,0x60,0x7E,0x00,0x00},//比
{0x01,0x00,0x7F,0xFE,0x44,0x42,0x9F,0xF4,0x04,0x40,0x1F,0xF0,0x04,0x40,0x7F,0xFC,
0x08,0x20,0x1F,0xF0,0x28,0x2E,0xC9,0x24,0x09,0x20,0x01,0x00,0x06,0xC0,0x18,0x30},//賽
{0x00,0x80,0x00,0xA0,0x00,0x90,0x3F,0xFC,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x84,0x3E,0x44,
0x22,0x48,0x22,0x48,0x22,0x30,0x2A,0x20,0x24,0x62,0x40,0x92,0x81,0x0A,0x00,0x06},//成
{0x00,0x80,0x00,0x80,0x08,0x80,0xFC,0x80,0x10,0x84,0x17,0xFE,0x10,0x84,0x10,0x84,
0x10,0x84,0x10,0x84,0x1D,0x04,0xF1,0x04,0x41,0x04,0x02,0x44,0x04,0x28,0x08,0x10},//功
{0x00,0x00,0x01,0x80,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x01,0x80,
0x01,0x80,0x01,0x80,0x00,0x00,0x01,0x80,0x03,0xC0,0x01,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00},//!
};
void main()
{
//初始化引腳
CONIO = 0X00;
P2 = 0X08;
/**********************************動態(tài)掃描左移顯示不限字?jǐn)?shù)***************************************/
while(1)
{
for(k = 0; k < NUMOFWORDS; k++)
{//掃描NUMOFWRODS遍
for(s = 0; s < SPEED; s++)
{
for(row = 0; row < MAXROW; row++)
{
count = 0;
//將要顯示的字，送入74HC595的SI端，即單片機(jī)的P2^2引腳
for(j = k; j >= 0; j--)
{
count++;
if(count > MAXWORDS)
break;
send_in(zimo[j][2*row+1]);
send_in(zimo[j][2*row]);
}
//填充空白
for(m = BLANK-k; m > 0; m--)
{
send_in(0);
send_in(0);
}
send_out();
CONIO=row;
}
}
}
//下面程序邏輯同上，只是換下位置
for(k = 1; k <= MAXWORDS; k++)
{
for(s = 0; s < SPEED; s++)
{
for(row = 0; row < MAXROW; row++)
{
for(m = k; m > 0; m--)
{
send_in(0);
send_in(0);
}
for(j = 1; j <= MAXWORDS - k; j++)
{
send_in(zimo[NUMOFWORDS-j][2*row+1]);
send_in(zimo[NUMOFWORDS-j][2*row]);
}
send_out();
CONIO=row;
}
}
}
}
}
/*****************************************************************
** 函數(shù)名:void send_in(unsigned char data)
** 輸 入:unsigned char data
** 輸 出: void
** 功能描述: send data to 74hc595
** 全局變量: SCK SI
** 調(diào)用模塊:main()
** 作 者:khldragon
** 日 期:09/12/2009
** 版本version1.0
****************************************************************/
void send_in(unsigned char data)
{
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++)
{ //循環(huán)8次，剛好移完8位
SCK = 0; //先將移位寄存器控制引腳置為低
SI = Data & 0x01; //取數(shù)據(jù)的最低位，form： little endian
Data >>= 1; //將數(shù)據(jù)的次高位移到最高位
SCK = 1; //再置為高，產(chǎn)生移位時鐘上升沿，上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位
_nop_();
}
}
/*****************************************************************
** 函數(shù)名:void send_out(void)
** 輸 入:void
** 輸 出: void
** 功能描述: send data to led
** 全局變量: RCK
** 調(diào)用模塊:main()
** 作 者:khldragon
** 日 期:09/12/2009
** 版本version1.0
****************************************************************/
void send_out(void)
{
RCK = 0; //先將存儲寄存器引腳置為低
_nop_();
_nop_();
RCK = 1; //再置為高，產(chǎn)生移位時鐘上升沿，上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，更新顯示數(shù)據(jù)。
_nop_();
_nop_();
RCK = 0; //先將存儲寄存器引腳置為低
}
在 LED 點陣漢字顯示屏的設(shè)計過程中，學(xué)到了很多東西，基本了解了整個嵌入式開發(fā)的流程。
例如，在焊接電路板的時候，應(yīng)該從最基本的最小系統(tǒng)開始，分模塊，逐個進(jìn)行焊接測試。在對各個硬件模塊進(jìn)行測試時，要保證軟件正確的情況下去測試硬件，要不然發(fā)生錯誤時，不知道到底是哪一方出錯了。當(dāng)然，在設(shè)計的過程中也存在著失誤和不足。例如，在進(jìn)行搭試點陣塊的時候，因為電壓過高，導(dǎo)致點陣塊損壞。這次設(shè)計開發(fā)，本人受益非淺，在以后的開發(fā)過程中一定吸取教訓(xùn)。
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