1、分院名称：物理学院学生学号：0806440106长春师范学院本科毕业论文（设计）（理工类）题 目：基于 89c51单片机动态点阵汉字显示设计 专 业： 科学教育 作 者 姓 名： 窦浩强 指导教师姓名： 丛昉琦 指导教师职称： 副教授 2012 年 5 月长春师范学院物理学院毕业设计- 1 -长春师范学院长春师范学院本科毕业论文（设计）作者承诺保证书本人郑重承诺：本篇毕业论文（设计）的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。论文作者签名：日期： 年 月 日长春师范学院本科毕业论文（设计）指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业论文（设计）的选题与内容进
2、行指导和审核，坚持一人一题制，确认由作者独立完成。如果存在学风问题，本人愿意承担指导教师的相关责任。指导教师签名：日期： 年 月 日长春师范学院物理学院毕业设计- 2 -摘要LED点阵显示汉字在现今的社会生活中是一种比较常见，并且十分使用的技术，它易于制作、控制简单、效果鲜明于是得到了广大人民的喜爱。本文的设计便是基于 89C51的 1616 点阵 LED显示屏的汉字动态显示设计，1616 的点阵屏中总共有 256个发光二极管，首先采用动态扫描的显示方法，这样节省了锁存器同时也就是节省了成本。动态扫描的驱动电路可以实现多行（比如说 16行）的同名行或列共用同一套驱动器来控制。本设计中采用四个
3、74HC595八路锁存器作为列驱动模块来控制各列的开或通。汉字显示数据存储在单片机的存储器中，按 8位一个字节的形式顺序排放。其中单片机的 P1,P2口与点阵屏的行驱动器电路相连作为点阵屏的行驱动电路，P3.1 作为串行数据输出口与 74HC595列驱动电路相连，P3.0则作为为移位时钟脉冲控制口，P3.2 作为输出锁存器脉冲控制口。本设计在进行电路制作时首先利用 proteus画出电路原理图并装载入利用keil已经编写好的程序进行仿真调试，在仿真调试成功后再完成电路焊接并装入程序完成实物设计。在整个电路的设计制作过程中可以学到许多的课本学习中遇不到的实践知识，并能加深了对单片机的进一步了解、
4、以及对单片机的实践运用程度。关键词：单片机 点阵显示 汉字移动长春师范学院物理学院毕业设计- 3 -AbstractThe design is based on 89C5116x16 lattice LED electronic screen design,16X16 lattice with a total of256 LEDs, we adopt the dynamic scanning display method, so as to save the latch also saves cost. Dynamic scan driving circuit and can realize
5、multiple lines (such as the16line of the same name ) share a set of drive. Specific16x16dot matrix screen, all with1 rows of light emitting tube cathode together, all with1columns of light emitting tube anode together (i.e., we adopt the common cathode connection ). The use of dynamic scanning displ
6、ay, each row and columns in the same row driver and a column driver, the same name and each column of the same name share a drive line. We used four74HC595 driver ic. Display data is typically stored in the microcomputer memory, according to a8byte order form. SCM P1, P2 and dot matrix screen line d
7、river circuit, P3.1 as a serial data output port and column driver circuit, P3.0m clock pulse control export, P3.2output latch control pulse export.We use Proteus to draw the schematic circuit diagram and program loading simulation, simulation successfully after completing circuit welding and loader
8、 complete physical design. Throughout the design process of the circuit we learn many textbook learning to meet the practical knowLEDge, make we deepen the further understanding of scm.Keywords: Dot-matrix display Chinese charactersmove长春师范学院物理学院毕业设计- 4 -目录长春师范学院本科毕业论文（设计）作者承诺保证书 .- 1 -摘要 .- 2 -ABST
9、RACT .- 3 -目录 .- 4 -第一章 汉字显示屏的介绍 .- 5 -1.1 LED与 LCD显示屏的比较 .- 5 -1.2 研究目的和意义 .- 5 -1.3 51系列单片机及其特点 .- 6 -1.3.1 使用 51单片机的优点 .- 6 -1.3.2 89C51引脚结构图 .- 7 -1.3.3 51单片机各端口 功能描述 .- 7 -第二章 电路与程序设计的可行性分析 .- 9 -2.1 LED点阵汉字显示的应用 .- 9 -2.2 硬件电路的设计实现分析 .- 9 -2.3 电路程序的实现分析 .- 9 -第四章 方案实现 .- 10 -4.1 系统硬件电路的设计 .- 1
10、1 -4.2.系统程序的设计 .- 13 -4.2.1 显示驱动程序流程 .- 13 -4.2.2系统主程序 .- 14 -第五章 性能分析与仿真调试 .- 15 -5.1 性能分析 .- 15 -5.2 仿真结果 .- 15 -第六章 结论 .- 17 -参考文献 .- 18 -附录一 四个 8*8 点阵构成的 1616 的点阵 LED 汉字显示屏的硬件原理图 .- 19 -附录二 汉字显示程序 .- 21 -长春师范学院物理学院毕业设计- 5 -第一章 汉字显示屏的介绍1.1 LED与 lcd显示屏的比较目前现实生活中我们可以见到的汉字显示屏主要有液晶（lcd）和 LED显示屏，并且两种显
11、示屏在我们生活中应用的都比较广泛，而对于这两种显示屏来说他们又有着太多的不同，现在对他们进行一下简单的比较如下：1、LED 显示屏与 LCD显示屏的功耗比大约为 1:10，先比而言 LED比 lcd显示屏更节能。2、再刷新频率上，LED 拥有更高的刷新速率，而 lcd就要低得多，因此 LED显示屏在视频方面有更好的性能表现。3、LED 可以提供宽达 160的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像以及动画信息，还可以播放电视、录像、VCD、DVD 等彩色视频信号。4、LED 显示屏的单个元素反应速度是 LCD液晶屏的 1000倍，且亮度比 lcd强得多，甚至在强光下也可以照看不误，并且可以适应零
12、下 40度的低温。LED受到大家广泛重视而得到迅速发展，这是与它本身所具有的一系列的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、易与集成电路匹配、驱动简单、耐冲击和性能稳定。LED 的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。利用 LED技术，可以制造出比 LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。通过这一系列的比较，所以在本文中我选择了 LED的点阵显示屏作为我的研究对象进行我的毕业设计。1.2 研究目的和意义该设计课题使我们能够掌握 LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对 L
13、ED长春师范学院物理学院毕业设计- 6 -显示屏这个行业有了一个较深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论知识进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了更新的认识。并且通过该设计课题掌握了对 51单片机软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了一定的实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的 LED显示屏的使用也越练越广泛，而我国相关的从业人员也有越来越紧缺的趋势。但同时应该清楚的认识到我国的 LED技术虽然发展迅速但却同世界先进水平还有一定的差距。因此，此课题不论是对自己的就业还是对我国 LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。1.3 51系列
14、单片机及其特点1.3.1 使用 51单片机的优点可靠性高：因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰能力优于 PC机。系统软件(如：程序指令，常数，表格)固化在 ROM中，不易受到病毒的破坏。许多信号的通道也在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠。便于扩展：芯片内部有计算机正常运行所必需的部件，并且片外也有很多供扩展用的(总线，并行和串行的输入/输出)管脚，因此很容易组成一定规模的计算机应用系统。控制功能强：51芯片具有丰富的控制指令：如：条件分支转移指令，I/O 口的逻辑操作指令，位处理指令等一系列控制指令。实用性好：它体积小，功耗较低，价格也相对便宜，也易于产品化，因此在现实生活中得到广泛的
15、应用。长春师范学院物理学院毕业设计- 7 -1.3.2 89C51引脚结构图图 2-1 波束偏移法原理1.3.3 51单片机各端口功能描述P0 口：P0 口是一个 8位漏极开路双向 I/O口。作为输出口，每位能驱动 8个 TTL逻辑电平。对 P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，外部需要上拉电阻。P1 口：P1 口是一个内部具有上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4个 TT
16、L 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时便可以作为输入口使用。当作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，因而将输出电流。此外，P1.0 和 P1.2分别作定时器/计数器 2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器 2的触发输入（P1.1/T2EX），在 flash编程和校验时，P1 口接收低8位地址字节。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动长春
17、师范学院物理学院毕业设计- 8 -4个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P3口亦作为AT89C51特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。表 1-3-1 P3口引脚及功能表引脚号 第二功能P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD(串行输出)P3.2 /INT0(外部中断 0)P3.3 /INT0(外部中断 1)P3.4 T0（定时器 0外部输入）P3.5 T1（外部 1外部输入）P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD
18、（外部数据存储器读选通）RST: 复位输入。晶振工作时，当RST脚有持续2个机器周期高电平时将使单片机复位。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。XTAL1: 振荡器反相放大器或内部时钟发生电路输入端。XTAL2: 振荡器反相放大器输出端。长春师范学院物理学院毕业设计- 9 -第二章 电路与程序设计的可行性分析2.1 LED点阵汉字显示的应用LED具有的一系列的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、
19、小型化、寿命长、易与集成电路匹配、驱动简单、耐冲击和性能稳定。并且因其在工业生产中的造价越来越低使其具有广阔了的更广泛的发展空间。LED点阵显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、工业企业管理和其它公共场所。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。本文设计便是采用 1616 的点阵 LED显示屏的动态扫描形式显示汉字。2.2 硬件电路的设计实现分析在本文的电路设计中，点阵显示屏的行我们用单片机的 P1、P2 端口来控制，依次使 P1,P2的各个端口依次为低电平用来开放点阵显示屏的行，而由于在动态汉字的移动显示中必须要用到锁存器，这样我就使用了两片 74HC595八位移位锁存器，用它的串行数据端口一次传入要显示的汉字字符，利用他的锁存功能可以依照我们的指令来输出汉字数据于是就可以使点阵显示屏的行与列达到同步的目地，这样就解决了在汉字动态显示中的拖尾现象使其具有了更好的显示效果。2.3 电路程序的实现分析
