基于單片機(jī)的LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)與制作

1引言

　　在大型商場、車站、碼頭、地鐵站以及各類辦事窗口等越來越多的場所需要用led點(diǎn)陣顯示圖形和漢字。led行業(yè)已成為一個(gè)快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，市場空間巨大，前景廣闊。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，led顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所，例如戶內(nèi)外公共場所廣告宣傳、機(jī)場車站旅客引導(dǎo)信息、公交車輛報(bào)站系統(tǒng)、證券與銀行信息顯示、餐館報(bào)價(jià)信息豆示、高速公路可變情報(bào)板、體育場館比賽轉(zhuǎn)播、樓宇燈飾、交通信號燈、景觀照明等。顯然，led顯示已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信息化社會的一個(gè)重要標(biāo)志。

　　本文基于單片機(jī)(at89c51)講述了16×16led漢字點(diǎn)陣顯示的基本原理、硬件組成與設(shè)計(jì)、程序編譯與下載等基本環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)。

2硬件電路組成及工作原理

　　本產(chǎn)品擬采用以at89c51單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由at89c51芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動電路(74hc154)、16×16led點(diǎn)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(falshprogrammableanderasablereadonlymemory，fperom)的低電壓、高性能cmos型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51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(gè)芯片中，能夠進(jìn)行1000次寫／擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年。他是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計(jì)與制作過程中經(jīng)常用到at89c51芯片。

　　時(shí)鐘電路由at89c51的18，19腳的時(shí)鐘端(xtall及xtal2)以及12mhz晶振x1、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r1，r2，電容c1，開關(guān)k1組成，分別接至at89c51的rst復(fù)位輸入端。

　　led點(diǎn)陣顯示屏采用16×16共256個(gè)象素的點(diǎn)陣，通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布，如圖2所示。



　　我們把行列總線接在單片機(jī)的io口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。但是若將led點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入89s51單片機(jī)，則需要使用32條io口，這樣會造成io資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余地。因此，我們在實(shí)際應(yīng)用中只是將led點(diǎn)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74hc154來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機(jī)的4個(gè)io口，節(jié)約了很多io資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件?？紤]到p0口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用4.7kω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r1，電容c1的作用，使單片機(jī)的rst復(fù)位腳電平先高后低，從而達(dá)到復(fù)位；之后，在c2，c3，x1以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下，單片機(jī)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(diǎn)陣的行選線(高電平驅(qū)動)，同時(shí)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lcd發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。

3漢字的點(diǎn)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(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)象素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)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(jī)控制，由于單片機(jī)的總線為8位，一個(gè)字需要拆分為2個(gè)部分，如圖3所示。



　　為了弄清楚漢字的點(diǎn)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(diǎn)陣組成，下部也由8×16點(diǎn)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?yàn)閜00到p07，顯示漢字“大”時(shí)，p05點(diǎn)亮，由上往下排列，為：p0.0滅，p0.1滅，p0.2滅p0.3滅，p0.4滅，p0.5亮，p0.6滅，p0.7滅。即二進(jìn)制00000100，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制為04h。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由上往下掃描，即從p27向p20方向掃描，從圖3可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，十六進(jìn)制則為00h。依照這個(gè)方法轉(zhuǎn)向第二列、第三列，…，直至第十六列的掃描，一共掃描32個(gè)8位，可以得出漢字“大”