基于at89c51的1632点阵led显示屏的设计

基于at89c51的1632点阵led显示屏的设计内容摘要：

中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C51 引脚功能说明 AT89C51 单片机的 的引脚见图 23。 P0 口： P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O，也即地址 /数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写 “ 1” 可作为高阻抗徐州工程学院毕业 论文 4 输入端用 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash 编程时， P0 接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写 “ 1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉倒高电平，此时可作输入口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ IIL）。 Flash 编程和程序校验期间， P1 接收低 8 位地址。 P2 口： P2 口是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电 路。 对端口写 “ 1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVE @DPTR 指令）时。 P2 口送出高 8 位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX @RI 指令）时， P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（ SFR）区总 R2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和其他控制信号。 图 23 AT89C51 引脚 P3 口： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P3 口输出缓冲级可驱动（吸徐州工程学院毕业 论文 5 收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入 “ 1” 时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 作输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 21 所示： 表 21 P3 口的第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。 当 振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将单片机复位。 ALE/ PROG ： 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 即使不访问外部存储器。 ALE 仍一时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 但要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG ）。 如有必要，可通过对特 殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活，此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 无效。 PSEN ： 程序存储允许（ PSEN ）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，这 两次有效的 PSEN 信号不出现。 EA/VPP：外部访问允许，欲使 CPU仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 需要注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部会锁存 EA 端状态。 Flash 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器 3 放大器的输出端。 端 口 引 脚 第 二 功 能 RXD （串行输入口） TXD （串行输出口） 0INT （外中断 0） P3,3 1INT （外中断 1） T0 （定时 /计数器 0） T1 （定时 /计数器 1） WR （外部数据存储器写选通） RD （外部数据存储器读选通） 徐州工程学院毕业 论文 6 74HC154 简介 4 线－ 16 线译码器简要说明： 74HC154 为 4 线－ 16 线译码器，其主要电特性的典型值如下：当选通端（ G G2）均为低电平时，可将地址端（ ABCD）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。 若将 G1 和 G2 中的一个作为数据输入端，由 ABCD 对输出寻址， 74HC154 还可作 1 线－ 16 线数据分配器。 74HC154 管 示意 脚图 如图 24，其中最外面的那些数字和字母是外部功能引脚。 靠近内部的数字，为管脚的分部情况。 功能表如 表 22 所示。 图 24 74HC154 管脚 示意 图 引出端符号： A、 B、 C、 D 译码地址输入端 (低电平有效 ) G G2 选通端 (低电平有效 ) 0～ 15 输出端 (低电平有效 ) 特点简述： 1 、 典型传播延迟： 21 纳秒 2 、 电源静态电流： 80 毫安（ 74HC） 三宽电源电压范围： 2 6V 的 3 、 低输入电流： 1 mA 最大 正常使用时的典型参数： 1 、 电源电压 （ Vcc） ： 2～ 6 V 2 、 直流 输入 /输出 电压 ： 0～ Vcc V 3 、 工作环境温度 ： － 40～ 85℃ 4 、 输入上升 /下降延时 ： VCC = V 1000 ns 徐州工程学院毕业 论文 7 VCC = V 500 ns VCC = V 400 ns 表 22 74HC154 功能表 输入 低电平 输出 控制 译码值 ~G1 ~G2 D C B A L L L L L L 0 L L L L L H 1 L L L L H L 2 L L L L H H 3 L L L H L L 4 L L L H L H 5 L L L H H L 6 L L L H H H 7 L L H L L L 8 L L H L L H 9 L L H L H L 10 L L L L H H 11 L L H H L L 12 L L H H L H 13 L L H H L L 14 L L H H H L 15 L H H H H H H L X X X X H H X X X X 74HC595 简介 特点 简述： 1 、 低静态电流： 80 mA 最大 2 、 低输入电流： 1 mA 最大 3 、 8 位串行，并行输 出移位寄存器 与存储 4 、 宽工作电压范围：为 2V 到 6V 5 、 级联 6 、 移位寄存器具有直接清除 7 、 保证移频： DC 至 30 兆赫 正常使用时的典型参数： 1 、电源电压（ Vcc）： 2～ 6 V 徐州工程学院毕业 论文 8 2 、直流输入 /输出电压： 0～ Vcc V 3 、工作环境温度 ： － 40～ 85℃ 4 、输入上升 /下降延时： VCC = V 1000 ns VCC = V 500 ns VCC = V 400 ns 图 25 74HC595 内部原理图 如图 25 所示， 74HC595 有 3 层结构：第一层为移位 D 触发器；第二层为锁存 D 触发器；第三层为输出态门；当复位信号为 0 时，移位 D 触发器清 0；当移位脉冲从 LH 时，第一个移位 D 触发器的 Q=D；其它的 Qn=Qn1； 当锁存脉冲从 01 时，第二层为锁存 D 触发器的输出 =/输入； 当 OE=1 时， 595 的输出为高阻态； 徐州工程学院毕业 论文 9 当 OE=0 时， 595 的输出为第二层为锁存 D 触发器的输出的反相； 74HC595 的数据端： QAQH: 八位并行输出端，可以接点阵的 8 列。 QH39。 : 级联输出端。 将它接下一个 595 的 SI 端。 SI: 串行数据输入端。 74HC595 的控制端说明： RESET： 复位信号。 shitf clock：移位时钟。 serial data input：串行数据输入。 output enable：输出使能。 latch clock：锁存时钟。 /SCLR(10 脚 )： 低电平时将移位寄存器的数据清零。 通常将它接 Vcc。 SCK(11 脚 )：上升沿时数据寄存器的数据移位。 QAQBQC...QH；下降沿移位 存器数据不变。 （脉冲宽度： 5V 时，大于几十纳秒就行了。 通常都选微秒级） RCK(12 脚 )：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。 通常将 RCK 置为低电平，当移位结束后，在 RCK 端产生一个正脉冲（ 5V时，大于几十纳秒就行了。 通常都选微秒级），更新显示数据。 /G(13 脚 ): 高电平时禁止输出（高阻态）。 如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。 比通过数据端移位控制要省时省力。 注： 74HC164 和 74HC595 功能相仿，都是 8 位串行输入转并行输出移位寄存器。 74HC164 的驱动电流 (25mA)比 74HC595(35mA)的要小 ,14 脚封装，体积也小一些。 74HC595 的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。 这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。 与 164 只有数据清零端相比， 595 还多有输出端时能 /禁止控制端，可以使输出为高阻态。 徐州工程学院毕业 论文 10 3 系统硬件电路设计 LED 显示屏控制系统主要由 8 个 8 8 LED 显示点阵模块和单片机控制系统组成， LED显示点阵模块用于 LED 显示点阵的驱动，单片机主要负责驱动 LED 显示点阵和控制信号等。 LED 显示屏 设计 屏体的主要部分是显示点阵，还有行 、 列驱动电路。 系统显示点阵采用 16 32 单色显示单元，驱动电路采用动态扫描方式驱动 LED 器件，控制整个显示电路的行列驱动。 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。 由行给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对个行进行扫描。 单片机 P1 端口低四位发送的各列锁存控制信号 ，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 LED，未接通的列所对应的 LED 熄灭。 当一行的扫描持续时间结束后，下一行又以同样的方法 进行 扫描。 直到 16 行 全部各行都扫描一遍后，又 接着 从第一行开始进行下一个周期的扫描。 只要一个扫描周期时间比人眼 1/25 秒的暂留时间短，就感觉不出闪烁。 点阵式 LED 显示屏主要用于发布信息、显示汉字，通常由若干块 LED 点阵显示模块组成。 最常见的 LED 点阵显示单元有 5 7, 7 9, 8 8 结构，前两种主要用于显示各种西文字符，后一种常用于显示各种汉字字符， 8 8 LED 点阵的外观 如 图 31 如示。 图 31 8 8 LED 点阵的外观 由于 Proteus 元件库中没有 16 16 LED 模块 ,只有 8 8 LED 模块 ，为了显示 16 16点阵汉字 ,每个汉字由四块 8 8单色 LED模块组成 ,2个汉字需要用 8 8LED模块 8 块。 元件库中的四块 8 8 LED 组合时会出现元件脚与元件重叠 ,不利于接线仿真 ,图中 8 8 LED 模块是用 “ Library” 菜单下的 “ Depose” 和 “ Make Device” 工具将元件拆解后再封装得到。 重新封装后的 8 8 LED 点阵的外观如图 32 如示。 徐州工程学院毕业 论文 11 图 32 重新封装后的 8 8 LED 点阵的外观 图 33 是一种 8 8 的 LED 点阵单色。