基于ms51单片机的4个16ｘ16点阵led电子显示屏的设计

基于ms51单片机的4个16ｘ16点阵led电子显示屏的设计内容摘要：

好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。 图22为显示屏电路实现的结构框图。 第三章 系统硬件电路的设计硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。 1616点阵显示屏的硬件原理图如图36。 单片机采用MSC51或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，时期显示更稳定。 单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。 P1口低4位与行驱动器相连，送出行选信号；～。 P0口和P2口空着，在有必要的时候可以扩展系统的ROM和RAM。 图31 MSC51单片机最小系统MSC51单片机管脚说明如下：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL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，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，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口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I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL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。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O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。 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。 ALE/PROG：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1/6。 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。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，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1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。 列驱动电路由集成电路74HC595构成。 它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。 图32 74HC595结构图表 74HC595的外形及内部结构如图32所示。 它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。 引脚SI是串行数据的输入端。 引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。 74HC595引脚说明见表31。 列驱动电路见图33。 表31 74HC595引脚说明符号引脚描述Oo~O71~7并行数据输出GND8地Q7’9串行数据输出SRCLR10主复位（低电平）SRCLK11移位寄存时钟输入RCLK12存储寄存时钟输入CE13输出有效（低电平）SER14串行数据输入VCC16电源移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。 RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。 引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高组态。 SCLR信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。 由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。 芯片的输出端为QA～QH，最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。 但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。 图33列驱动电路 将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。 这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SCK时钟后便可将其全 部移入74HC595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输 出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭 就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控 制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整 的文字或图像。 由于4点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了一个416线译码器74LS154，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它的结构如图34所示。 图34 74LS154结构图74LS154 引脚说明如表32表32 符号引脚描述~,~1~11 ,13~17输出端GND12GND电源地~18~19使能输出端A、B、C、D20~23地址输出端Vcc24VCC电源正图35 行驱动电路 如图35所示的行驱动电路中,把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。 就会形成16种不同的输入状态，分别为0000～1111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。 如果一行64点全部点亮，则通过74LS154的电流将达640 mA，而实际上，74LS154译码器提供不了足够的吸收电流来同时驱动64个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路输出端与16x64点阵显 示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，本文选用的是三极管8550。 这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发 射极为高电平从而使点阵显示器的对应行也为高电平。 在本次设计中，用到的元件清单如下表33表33 元件名称数量（个）88LED显示屏16MSC51单片机174LS154线译码器174LS595集成电路874HC245驱动芯片174HC00与非门1图36 4个1616点阵显示屏硬件原理图 图36为4个点阵显示屏硬件原理图，因为市场上买不到1616的点阵显示屏,所以在现实中，硬件部分采用了4块88的点阵显示屏来构成1块1616 LED显示屏.第四章 系统程序的设计显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，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他控制信号，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。 从。