1、本科生毕业设计（论文）资料袋 题目名称 基于 Proteus的 LED汉字显示屏电路设计 学生姓名 学 号 专 业 分 院 指导教师姓名 职 称 序 号 资料名称 袋内有者划 并写明份数 序 号 资料名称 袋内有者划 并写明份数 1 任务书 7 答辩专家评审表 2 开题报告 8 答辩评分表 3 原创性申明 9 成绩汇总表 4 毕业设计（论文） 10 图 纸 （ ）张 5 指导教师评审表 11 软件或程序 光盘软盘 （ ）张 6 评阅人评审表 12 其 它 综合评定成绩 华东交通大学理工学院 Institute of Technology East China Jiao tong Univers
2、ity 毕 业 设 计（论 文） Graduation Design （Thesis ） （20132014 年） 题 目 基于 Proteus的 LED汉字显示屏电路设计 分 院： 电气与信息工程分院 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信 2010-3 毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的 研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表 示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本
3、论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计） 的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子 版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文 （设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分 内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右） 、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论
4、 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论 文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代 写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技 术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表
5、应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 摘 要 作为 LED点阵的一个新兴显示装置，通常是由多个独立的发光二级管封装而成，可 以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。由于 Proteus是目前最先 进、最完整的多种型号未处理器系统的仿真设计平台，单片机技术的不断发展和高亮度 LED发光管的出现使得大屏幕高亮度 LED电子广告屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在 显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势，而且单片机的日益平民化以及 LED技
6、 术的不断创新，使得高亮度高清晰的 LED点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接 近。通过对基于 Proteus的 LED显示屏的研究，采用 Proteus软件实现 1616 LED点阵 汉字的分批显示，仿真运行通过后在进行点阵显示电路制作，大大缩减实际开发周期， 节约了开发成本。 关键词：LED ； 单片机； Proteus 仿真 Abstract As a new LED dot matrix display device, usually consisting of a plurality of independent light level two tube packaged can
7、 display numbers or symbols, usually used to display time, speed, and the state of the system. Because Proteus is a simulation design platform for various types of the most advanced, the most complete not processor system, the continuous development of SCM technology and high brightness LED light tu
8、be makes the emergence of large screen and high brightness LED electronic advertising screen becomes possible, and the traditional neon lights advertising in the display effect and modification are not compare the advantages, but also increasingly common MCU as well as the LED technology unceasing i
9、nnovation, make the high brightness and high resolution LED lattice billboards and traditional neon light billboards cost increasingly cost to. Through the study of LED based Proteus display. Display in batches to achieve 16*16 LED dot matrix Chinese characters by using Proteus software, the simulat
10、ion run through after the dot matrix display circuit, greatly reducing the development cycle, reduce the development cost. Key words: LED, MCU, Proteus simulation 目 录 摘 要 .4 Abstract .5 目 录 .6 引 言 .7 1 系统总体设计方案 .8 1.1 总体设计方案的论证 .8 1.2 总设计方案的确定 .8 2 系统硬件电路设计 .10 2.1 单片机系统电路 .10 211 AT89C51 主要特性 .10 2
11、12 管脚说明 11 2.2 时钟电路 .12 2.3 复位电路 .13 2.4 电源电路 .13 2.5 点阵显示电路 .14 2.6 驱动电路 15 3 系统的软件程序设计 .17 3.1 软件系统分析 17 311 模块细分 17 312 确定算法 17 313 编写程序 18 3.2 系统主程序 .19 3.3 显示驱动程序 .19 4 整体电路的设计 21 4.1 用 Proteus 绘制原理图 .21 5 字模的提取 .23 5.1 点阵原理 .23 6 软件仿真调试 25 6.1 Proteus 软件的介绍 .25 611 Proteus 软件的使用 25 612 Proteus
12、 的工作界面 26 6.2 创建源代码仿真程序 .26 6.3 仿真调试 .28 结 论 .30 参考文献 31 附 录 .32 后 记 .34 引 言 LED点阵显示屏在国内外公共场所受到广泛的应用。由于单片机与 Proteus仿真等 科技的不断发展，高亮度 LED发光管的出现，使得大屏幕高亮度 LED电子广告屏成为可 能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势。目前，国 内的 LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一，花 费时间长，成本高。而 Proteus是目前最先进、最完整的多种型号未处理器系统的仿真 设计平台，特别适用于单片机仿真
13、，能够在线、实时仿真多种类型的单片机，诸如 MCS- 51系列单片机、PIC 单片机、AVR 单片机等，能够像硬件仿真器一样进行软硬件调试。 本论文基于 Proteus软件实现 16*16 LED点阵汉字的分批显示，仿真运行通过后在进行 点阵显示电路制作，将大大缩减实际开发周期，节约了开发成本。 1 系统总体设计方案 本章主要内容是论述 1616 点阵汉字滚动显示系统的总体设计设计方案。本系统包 括由单片机电路、阴极、阳极驱动电路还有 1616 点阵显示电路三大部分组成，在系统 设计之前的方案论证是十分重要的。功能模块具体实现的器件不同，也将直接影响整个 系统的性能好坏及成本大小，这样可以达到
14、效率高、经济实用的目的。 1.1 总体设计方案的论证 从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所 在的位置相对应的 LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个 发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1616 的点阵共有 256个发光二极管，显然 单片机没有这么多的端口，我们仅仅是 1616的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大 得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几 乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行 （比如 16
15、行）的同名列共用一套驱动器。具体就 1616的点阵来说，把所有同 1行的 发光管的阳极连在一起，把所有同 1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法） ，先送 出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1行使其燃亮一定时间，然后熄灭； 再送出第二行的数据并锁存，然后选通第 2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类 推，第 16行之后，又重新燃亮第 1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒 24 次以上） ，由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。 1.2 总设计方案的确定 点阵式 LED滚动汉字显示屏硬件电路设计框图如图 2.1所示。电路包括单片机、电 源电路、时钟电路
16、、复位电路、驱动电路和 1616 LED点阵电路等。本设计的核心是利 用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对 1616 LED点阵进行动态列扫描，以实现汉 字的滚动显示。本设计选用的 AT89C51单片机，为显示屏采用 1616 LED点阵。电源电 路通过变压整流元件为单片机和其他电路提供稳定的+5V 工作电压。时钟电路是单片机 的驱动电路，复位电路可在需要时，手动使单片机程序计数器复位清零。通过阳极驱动 电路向 1616点阵送字型码，通过阴极驱动电路对 1616点阵进行列扫描，本课题采 用的驱动芯片为 74HC154。 单 片 机 点 阵 显 示 器 阴 极 驱 动 电 路 电 源 电 路
17、复 位 电 路 时 钟 电 路 点 阵 显 示 器 阳 极 驱 动 电 路 1 6 1 6 点 阵 图 1.1 硬件电路设计图 2 系统硬件电路设计 硬件电路大致上可以分成单片机系统电路、阴极和阳极驱动电路、时钟电路、复位 电路、电源电路及 LED点阵电路几部分。 2.1 单片机系统电路 本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对 1616 LED点阵进 行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。AT89C51 是一种带 4K字节闪烁可编程可擦除只 读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压， 高性能
18、CMOS8位微处理器，俗称单片机 3。AT89C2051 是一种带 2K字节闪烁可编程可擦 除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100次。三级程序存 储器锁定、1288 位内部 RAM、32 可编程 I/O线、两个 16位定时器/计数器、5 个中断 源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路；外部引脚如 图 3.1所示： 图 2.1 AT89C51 单片机外部引脚图 XTAL218 XTAL119 ALE30EA31PSEN29 RST9 P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237 P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5
19、/AD534 P0.6/AD63P0.7/AD732 P1.01P1.12P1.23 P1.34P1.45P1.56 P1.67P1.78 P3.0/RXD10P3.1/TXD1P3.2/INT012 P3.3/INT113P3.4/T014 P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115 P2.7/A1528 P2.0/A821P2.1/A92P2.2/A1023 P2.3/A1 24P2.4/A1225P2.5/A1326 P2.6/A1427 U1 AT89C51 211 AT89C51 主要特性 与MCS51兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写擦循环 数据保留时间：
20、10年 全静态工作：0Hz至24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程IO线 两个16位定时器计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 212 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向IO口，每脚可吸收8T1L门电流。当P1口的管 脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为 数据地址的第八位。在FIASH编程时，PO口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，PO 输出原码，此时P0外部必须被拉高 4。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口
21、，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1被外部下拉为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接 收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口，P2口缓冲器可接收，输出4个 1vrL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作 为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用 于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在 给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存
22、储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制 信号 5。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口，可接收输出4个TTL门电流。当 P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为 低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制 信号。 RST-复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALEPROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字 节。在
23、FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输 出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的116。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时 目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN外部程序存储器的选通信号：在由外部程序存储器取指期间，每个机器周 期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。 EAVPP：当EA保持低
24、电平时，则在此期间外部程序存储器(0000HFFFFH)，不 管是否有内部程序存储器。注意加密方式l时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持 高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源 (VPP)。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2.2 时钟电路 AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端 6。这个放大器与作为负反馈的片外石英晶体或陶瓷 谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图 3.2；外接石英晶体（或陶瓷
25、谐振器）及 电容 C1、C2 接在放大器的反馈电路中构成并联振荡电路。对外接电容 C1、C2 虽然没有 十分的严格要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、 起振的难易程序及温度稳定性，本设计使用石英晶体，其电容容量使用 30PF10PF。 图 2.2 时钟电路 2.3 复位电路 在这个系统中的复位电路是采用上电加按钮来实现的。因为 MCS-51单片机的复位是 靠外部电路实现的。MCS-51 单片机工作之后，只要在他的 RST引线上加载 10ms以上的 高点平，单片机就能有地进行复位。我们采用的是上电加按键复位方式，这样做的优点 是上电后可以直接进入复位状态，当程序出
26、现错误时，可以随时使电路复位。 单片机在启动或断电后，程序需要从头开始执行，机器内全部积存器，I/O 接口等 都必须重新复位。图 3.3是一个简单的上电复位和按钮复位电路，图中上电时接通电源， 电容 C1相当于瞬间短路，+5V 电源直接加到了 RST/VPD端，该高电平使 89C51全机复位， 若运行过程中需要程序从头执行，只需要按钮 S即可，按下 S则直接把+5V 加到 RST/VPD 端从而复位。 图 2.3 复位电路图 2.4 电源电路 电源电路是单片机系统最基本的部分，所以我们应该高度重视电源部分，不能因为 电源部分电路比较简单而有所忽略，电源部分做好才能保证电路的正常工作。对电源电
27、路来说，最重要的就是稳压，我们采用的是+5V 电源供的直流电 7。 2.5 点阵显示电路 本设计用 4片 LED88点阵组成一个 1616点阵显示电路 8。LED 数码管是本设计 中的显示器件下面对它作一简单介绍。此处选用的是八段数码管，它是由 8个发光二极 管组合而成的，它有共阴极和共阳极两种形式（如图 3.4 a、b、c）。共阴极的内部接 法为将 8个发光二极管的阴极结在一起，工作时公共极接地，在 8个阳极上通以不同的 电平是将显示不同的字符；共阳极接法与共阴极相反，它是将 8个发光二极管的阳极接 在一起，工作时公共极接+5V，在 8个阴极上通以不同的电平来显示相应的字符。本设计 选用 L
28、ED88点阵作为显示器件，从显示亮度来说要求越高,其效果越好，从节能的角度 上看，LED 器件较为节能，工作电压不高，功耗又小,且性能一定要稳定，维修方便， LED电子显示屏以基色彩鲜亮夺目，大的显示信息量、寿命长、耗电量小，重量轻，空 间尺寸小，稳定性高，易于操作、安装和维护等特点将在本设计中扮演着重要的角色。 等效电路看起来简单，1 脚加高电平，再在 abcdefgh段加低电平，第一行的发光二极管 就会亮，但是实际的器件引脚并不是一排引脚按 12345678的顺序排列，另一排引脚按 abcdefgh的顺序排列。而实际引脚通常是乱序的，不过我们可以自己测试引脚的分布情 况。其电路排列如图 3
29、.5图(a)和图(b)所示。 图 2.4 LED 数码管结构图 图 2.5 (a) 88 LED平面图 图 2.5（b）88 LED 等效电路图 2.6 驱动电路 单片机 P1口低 4位输出的行号经 4/16线译码器 74HC154（如图 3.6）译码后生成 16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。动态扫描显示时，74HC154 用来确 定某一时刻显示的行号，保证某一时刻只有一行选中。一条行线上要带动 16列的 LED进 行显示，按每一 LED器件 10mA电流计算，16 个 LED同时发光时，需要 160mA电流（即 16个 LED点阵同时亮的情况），74HC154 为一行 16个
30、LED点阵提供足够大的驱动电流。 74HC154来做列选控制只使用了单片机的 4个 IO口，节约了很多 IO资源，为单片机系 统扩充使用功能提供了条件。 图 2.6 74HC154外形及引脚 3 系统的软件程序设计 软件设计是一件细致而复杂的工作，应按照合理的顺序有条不絮的进行。本次毕业 设计中我们在软件设计部分依然采用模块化的设计思想题，将整个系统划分为若干个模 块，设计时将各个模块非开来设计，最后将整个模块连接起来，这样易于调试，有助于 发现问题并及时改正。 3.1 软件系统分析 根据毕业设计的要求及该系统应该满足的功能要求，决定该系统应该具有的部分及 所需的各种元器件及其分别的型号，所起
31、到的作用。按信息的流行向分析说明信息的性 质，来源或去向，有多少数据信息、多少状态信息，是模拟量还是数字量，是串行还是 并行，数据输入/输出端口地址，与外设联络控制的方法以及输入中断源的类别和优先级 的安排。每一个输入/输出还应注意是否与其他输入/输出有关。 311 模块细分 按照所分析的结果将整个系统，按不同的功能划分为几个相对独立的模块，并分析 出各个模块之间的关系几由他两端出现的信号的形式。可以将整个系统化分为：前端模 块，主机模块，显示模块，输入模块，这样就可以对各个模块同时进行设计，只要保证 相连模块间满足相应的数据流通关系就行。 在此次设计中显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据
32、，并产生各种控制信号， 使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可以把显示屏的软件系统分为 两层；第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负 责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成 LED显示屏的 扫描显示工作。显示驱动器程序由定时器 T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境 设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。 明确任务 题目定义 题目细分 明确算法 确定算法 设计流程 设计流程 编写程序 编写程序 程序有错 程序调试 程序装配 综合调试 结束 312 确定算法 算法设计是软件设计很重要的阶段，合理和可靠的算法
33、将导致优化程序设计。不同 功能块有不同的算法，同一个问题也可以有很多算法，要根据具体的情况选择合适的算 法。算法设计的总目标是，在达到要求功能的基础上，保证程序流程结构简单，运行可 靠。 313 编写程序 在手编写各部分的程序之前，还需做两件事：分配系统资源和设计流程图。提高软 件设计总体效率的有效方法是先设计流程图，在开始编程。程序流程图 3.1的设计过程 就是程序逻辑设计的过程。流程图直观明了，有利于查错和修改。 图 3.1 显示驱动程序流程图 3.2 系统主程序 系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，然后向左滚动显示“单片机仿真” 这 5个汉字，然后以“卷帘入”效果隐去。由于单片机
34、没有停机指令，所以可以设置系 统程序不断的循环执行上述显示效果。图 3.2主程序流程图。详细主程序见附录 A 图 3.2 系统主程序流程图 3.3 显示驱动程序 由 LED点阵显示器的内部结构可知，器件宜采用动态扫描驱动方式工作，由于 LED 管芯大多为高亮度型，因此某行或某列的单体 LED驱动电流可选用窄脉冲，但其平均电 流应限制在 20mA内多数点阵显示器的单体 LED的正向压降约在 2V左右。动态显示采 用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进 开始 初始化 调出显示程序 调整数据指针 是否显示完毕 Y N 行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的
35、脉冲信号，反复循环以上操作，就可 显示各种图形或文字信息。图 4.3驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。 显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器 T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的 稳定，1/16 扫描显示屏的刷新率（帧频）计算如公式 3.1所示： 刷频率（帧频）=1/16T0 溢出率 =1/16f/12（65536-t） （3.1） 在公式 3.1中 f为晶振频率，t 为定时器 T0初值（工作在 16位定时器模式） 。然后显示 驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发 送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显 示屏，即消
36、隐，等显示数据打入输出锁存器锁存，然后再输出新的行号，重新打开显示。 进入中断 退出中断 定时器赋初值 读取行号并增加 1 送新行显示数据 消 隐 切换显示数据 发送新行号，打开显示 图 3.3 显示驱动程序流程图 4 整体电路的设计 4.1 用 Proteus 绘制原理图 用 PROTEUS 绘制原理图：运行 Proteus 的 ISIS 程序后，进入该仿真软件的主界 面 9。通过元件选择按钮 P (从库中选择元件命令 ) 命令，在弹出的 Pick Devices 窗口中 选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，对元件参数设置及元器件间连线， 完成单片机系统的硬件原理图绘制。整体电路原
37、理图如 4.1 图。 图 4.1 LED 点阵显示的整机电路原理图 本文把行列控制总线接在单片机的 I/O 口，然后把通过软件编译的扫描代码送入总 线，就可以得到显示的汉字了。考虑到 P0 口必需设置上拉电阻，本文采用 1k 排电阻作 为上拉电阻。在进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。 显示数据通常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。显示时要把 一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去。 汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻 R1，电容 C4 的作用，使单片 机的 RST 复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在 C2，C3，X1
38、以及单片机内部 时钟电路的作用下，单片机 89C51 按照设定的程序在 P0 和 P2 口输出与内部汉字对应的 代码电平送至 LED 点阵的行选线 (高电平驱动) ，同时在 P1.1，P1.2 ，P1.3，P1.4 口输出 列选扫描信号( 低电平驱动)，从而选中相应的象素 LED 发光，并利用人眼的视觉暂留特 性合成整个汉字的显示，再改变取表地址实现汉字的滚动显示 10。 5 字模的提取 5.1 点阵原理 在 UCDOS中文宋体字库中，每一个字由 16行 16列的点阵组成显示。如果用 8位我 们以 UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由 16行 16列的点阵组成显示。即国标汉字库 中的每一个字
39、均由 256点阵来表示 11。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一 个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字， 也可以显示在 256 像素范围内的任何图形。我们以显示汉字的 89S51单片机为例， 由于单片机的总线为 8 位一个字需要拆分为 2个部分。 一般我们把它拆分为上部和下部，上部由 816点阵组 成，下部也由 816点阵组成。 在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部 分，即第一列的 P0.0-P0.7口。方向为 P0.0到 P0.7 ,显示汉字“大”时，P0.5 点亮, 由上往下排列，为 P0.0灭，P0.1 灭, P0.2 灭 P0.3 灭, P0.
40、4 灭, P0.5 亮, P0.6 灭, P0.7 灭。即二进制 00000100转换为 16进制为 04H.。 上半部第一列完成后，继续扫描 下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从 P27向 P20方向 扫描，可以看出此部分没有灯亮，二进制码为 00000000，即 16位的 00H。从图 6.1看出， 第二列扫描时仍为 P0.5点亮，为 00000100，即 16进制 04H. 这一列完成后继续进行下 半部分的扫描，P2.1 点亮，为二进制 00000010，即 16进制 02H. 依照这个方法，继续 进行下面的扫描，一共扫描 32个 8位，可以得出汉字大。 图 5
41、.1 点阵原理 它的扫描代码为： 04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H 04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H 05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H 04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H 如果通过描点来造字的话，任务量太大。现在有很多现成的汉字字模生成软件， 我 们就不必自己去画表格算代码了。软件打开后输入汉字，点“检取” ，十六进制数据的汉 字代码即可自动生成，但是我们要根据自己硬件的连接方式来在选项中选择取码方式， 然后把我们所需要的数据复制到我们的程序中即可。我们把行列总线接在单片机
42、的 I/0 口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。 通过软件提取 “单片机仿真”的单片机编程打下基础。字模提取软件是完成本设计 的一个重要的辅助软件，它能够很容易的将需要的汉字翻译成 1616的汉字字模。 6 软件仿真调试 6.1 Proteus 软件的介绍 Proteus ISIS是英国 Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于 Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点 是：实现了单片机仿真和 SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、 单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS23
43、2 动态仿真、I 2C调试器、SPI 调试器、键 盘和 LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时 可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些 功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil C51 uVision2等软件。具有 强大的原理图绘制功能
44、。总之，该软件是一款集单片机和 SPICE分析于一身的仿真软件， 功能极其强大 11。 611 Proteus 软件的使用 双击桌面上的 ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”“程序” “Proteus 7 Professional” “ISIS 7Professional”，出现如图 6.1所示屏幕， 表明进入 Proteus ISIS集成环境。 图 6.1 Proteus ISIS 启动时的屏幕 612 Proteus 的工作界面 Proteus ISIS的工作界面是一种标准的 Windows界面，如图 7.2所示。包括：标题 栏、主菜单、标准工具栏、绘图工
45、具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按 钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。以下为主窗口和 四个输出窗口的主要菜单项。对于主窗口，在菜单项旁边同时列出工具条中对应的快捷 鼠标按钮。 图 6.2 Proteus ISIS的工作界面 6.2 创建源代码仿真程序 PROTEUS虚拟仿真系统将源代码的编辑与编译整合在统一设计环境中，所以我们可 以直接编辑原程序和生成仿真代码，所以使用时先要设置代码生成具，单机“Source” 下拉菜单中“DEFINE CODE GENERATION TOOLS”选项，会出现如 6.3所示点击 OK。点击 “Source”下拉菜单中“A
46、DD/REMOVE SOURCE CODE FILES”对话框。在“CODE GENERATION TOOL”栏内选择 ASEM51，再点击“NEW”按钮，查找程序源，点击“打开” ， 然后单机“Source”下拉菜单“BUILD ALL”选项，生成可执行的十六进制的文件 （.ASM）如图 6.4源程序在软件中的编译结果。 6.3 source工作界面 图 6.4源程序在软件中的编译结果 6.3 仿真调试 单击仿真运行开始按钮 ，单击仿真运行结束按钮 ，仿真结束 12。本设计的 PROTEUS仿真图如图 6.4和图 6.5所示。 图 6.4系统仿真结果 图 6.5系统仿真结果 结 论 本文设计
47、的 1616的点阵 LED图文显示屏，电路简单，成本较低，且较容易扩展成 更大的显示屏。显示屏各点亮度均匀、充足、显示图形或文字稳定、清晰无串扰；可用 静止、移入移出等多种显示方式显示图形或文字。利用 Proteus实现了对点阵式 LED滚 动汉字显示屏的仿真，完成了“单片机仿真”五个字滚动显示，达到了良好的设计效果。 该仿真电路接近实际电路，可以直接由该电路利用相关软件设计印制电路板，加上电源 电路和时钟电路，就可以制作出实际的点阵式 LED滚动汉字显示屏。通过前期仿真缩短 了开发周期，降低了开发成本，达到事半功倍之成效。 此设计是基于电子技术的应用，以调研、搜集资料、方案为基础，拟订了系统
48、规划， 编程，调试的流程。本设计开拓了我的思维，使我深刻的体会到理论与实践相结合的重 要性，同时也解决了我以前在学习中遇到的许多专业知识问题。通过本设计的实践掌握， 使我的专业知识更加系统化、结构化。但由于水平有限，难免有遗漏、错误之处，请大 家给予指正。 参考文献 1Ciletti M D. Advanced Digital Design with the Ver-ilog HDL J. , 2004. 2元增民.单片机的复位与程序执行N.长沙：国防科学大学出版社，2006. 3胡汉才.单片机原理与接口技术M北京：清华大学出版社，1995.6 4李全利.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2004. 5AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999. 6何立民. 单片机高级教程M北京：北京航空航天大学出版社，2001 7夏继强. 单片机实验与实践教程M. 北京：北京航空航天大学出版社,2001. 8罗亚非.凌阳十六位单片机应用基础M. 北京：北京航天航空出版社，2001. 9清源计算机工作室Proteus 软件入门北京：机械工业出版社，2004 10侯玉宝. 基于 Proteus的 51系列单片机设计与仿真.北京：电子工业出版社,2008. 11 Huang B
