基于AT89S52的LED汉字显示屏的设计毕业设计

江苏城市职业学院 毕业设计（论文） 设计（论文）目 基于AT89S52的LED汉字显示屏的设计 分工项目 硬件设计 办 学 点 （系） XX（电子工程系） 专 业 电子信息工程技术 班级 学号 学生姓名 起讫日期 地点 指导教师 XXX 职称 XXX 摘要 LED(LightEmittingDiode)行业已经成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。本文介绍了基于AT89S52单片机的LED显示屏设计。其中着重介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及详细的使用说明和工作流程。 本文分为六部分，其中主要内容是系统总体分析，系统硬件设计系统软件设计等三部分。系统总体分析是基础，系统硬件设计是本文的关键，该部分首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计图论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口模块的功能及工作过程。 本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的设计。本设计具有操作简单、扩展功能较多、实用性强等特点。 关键词：AT89S52单片机 LED 点阵显示 硬件设计 目 录 第一章 前言………………………………………………………………………………5 1.1 LED显示屏的发展背景及国内外研究现状…………………………………5 1.2 设计目标及思路……………………………………………………………………5 1.2.1设计的目标………………………………………………………………………5 1.2.2设计思路………………………………………………………………………5 第二章 系统总体分析……………………………………………………………………7 2.1 LED显示屏的技术现状及发展趋势…………………………………………7 2.1.1 LED显示屏相关定义………………………………………………………7 2.1.2 LED显示屏的分类…………………………………………………………7 2.1.3相关技术……………………………………………………………………7 2.2 LED点阵驱动原理……………………………………………………………9 2.3 LED16*16点阵显示…………………………………………………………………10 2.4系统硬件的总体结构及布局…………………………………………………11 2.4.1 控制电路设计……………………………………………………………11 2.4.2 显示驱动电路……………………………………………………………12 2.5本章………………………………………………………………………14 第三章 硬件设计与实现…………………………………………………………………15 3.1单片机系统的设计……………………………………………………………15 3.1.1 AT89S52主要功能列举如下……………………………………………………15 3.1.2 AT89S52各引脚功能介绍………………………………………………………16 3.2 驱动电路………………………………………………………………………18 3.2.1 74LS138芯片简介………………………………………………………………18 3.2.2驱动电路的构成………………………………………………………19 3.3 本章小结………………………………………………………………………20 第四章 汉字点阵显示原理及字库代码获取………………………………………21 4.1汉字点阵显示原理…………………………………………………………21 4.2字库代码的获取方法…………………………………………………………21 4.3本章小结………………………………………………………………………23 第五章 程序的设计与调试………………………………………………………………24 5.1程序流程图……………………………………………………………………24 5.2程序的设计……………………………………………………………………24 5.3程序的输入以及HEX文件的生成……………………………………………27 5.3.1 keil的简介………………………………………………………………………27 5.3.2 keil的使用说明…………………………………………………………………28 5.4本章小结……………………………………………………………………………29 第六章 总结与展望………………………………………………………………………30 6.1 总结…………………………………………………………………………………30 6.2展望…………………………………………………………………………………30 参考文献 第一章 前言 1.1 LED显示屏的发展背景及国内外研究现状 在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站鲁克引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息显示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。 LED点阵设计主要应用于显示屏，它是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面显示屏幕。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内室外环境适应能力强等有点，自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。 1.2设计目标及思路 1.2.1设计目标 毕业设计是学生完成本专业教学达到培养目标的重要的教学环节，是教学计划中综合性最强的实践性教学环节，它对于培养学生正确的思想和工作作风，提高学生中综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，达到工程技术人员所必须具备的基本素质等方面具有重要的意义。 本设计的理论基础是单片机技术基础，微机原理，模拟和数字电路。比如AT89C51 芯片的一些工作原理是在MCS—51的基础上通过改进完成的。8255芯片的工作方式是在微机原理介绍的。三极管和74LS154的工作原理也分别在模拟和数字电路离介绍过。 通过本设计不仅要把以前学过的知识重新温习，而且在查阅课外资料时还有好多芯片都是以学过的芯片为基础，并且在其基础上改进和完善的。通过这次毕业设计是我在学校学习的理论知识和实际应用有机的结合起来，同时也能培养我独立思考、勇于创新的科学态度和钻研精神，为我将要踏上工作岗位做一次提前的锻炼。 1.2.2设计思路 利用单片机控制技术控制LED的显示，再结合单片机的程序作线路布置，即硬件设计。 行列电路设计，分析电路图确定整个系统大概的规模。 进行系统分析，通过系统分析，确定该系统该具有哪些功能，有哪些模块，各个模块之间是怎样联系的，以及怎样组合的。 确定所需的元器件，然后通过电路图进行连接。 集合程序调试，调试整个的系统模块的功能，看各个功能是否能正常运行，并找出程序中的错误，改正这些错误。 最终能在LED电路板上显示所要的图形或汉字。 第二章 系统总体分析 本节是该设计的与比较部分，对设计中所采用的芯片从多方面综合的进行比较，最后经过仔细的研究后决定所选的器件。 2.1 LED显示屏的技术现状及发展趋势 LED显示屏的技术范围包括半导体光电器件技术、电子电路技术、集成电路技术、信息图像处理技术、计算机网络技术以及电子产品制造和电子产品安装工程相关技术。 2.1.1 LED显示屏相关定义 (1)LED(light emitting diode):发光二极管 (2)LED显示屏（LED panel）:由LED器件组成的显示屏幕 (3)显示单元（display unit）:由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的最小单元 (4)全彩色LED显示屏（all-colorLEDpanel）由红、绿蓝三基色LED器件组成并可调处多种色彩的LED显示屏 2.1.2 LED显示屏的分类 (1)根据使用环境。LED显示屏分为室内显示屏和室外显示屏 (2)根据显示颜色，LED显示分为单基色LED显示屏，双基色LED显示屏和全彩色(三基色)LED显示屏。按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度LED显示屏等。 (3)根据显示性能，分为文本LED显示显示屏、图文LED显示屏、计算机视频LED显示屏，电视视频LED显示屏和行情LED显示屏。 (4)根据基本发光点。室内LED显示屏可以按照LED单点直径分类；室外LED 显示屏可以按照采用的象素直径分类。 2.1.3相关技术 (1)显示颜色、亮度和视角 基础半导体工业的迅猛发展，带动了发光二极管制造材料以及制作工艺的改进，在颜色与亮度方面都有了质的飞跃，高亮度、蓝色及纯绿色发光二极管已产业化并得到应用。首先要按照亮度指标选泽LED或显示模块，其次是根据选择的产品红、绿、蓝颜色的亮度来确定哪一种颜色为基准，一般是将亮度比例的一种作为亮度基准。当基准的一种已经达到最大亮度时，调整另外一种或两种。显示屏幕是双色时，大多数情况下以绿色为基准，调整红色二极管的工作电流。一般是降低工作电流，以平衡颜色黄色为调整标准，这样就要减小整个显示屏幕的亮度。显示屏幕的颜色调整至最佳平衡状态，则会使屏的亮度降低。如果显示屏幕为了达到亮度要求，将每一种颜色都达到最大的亮度，那么就失去了颜色的平衡，例如：双色屏幕的黄颜色偏红，或者偏绿。 目前LED显示屏从颜色上能满足室内外不同环境下的单色、双基色、全彩色显示要求，四元素的红色LED器件及高亮度蓝色、纯绿色在室外显示屏中得到普遍应用。在显示屏制作上采用SMD表贴技术的LED器件，可以获得更好的视角和亮度，目前已在高密度、全彩色室内显示屏中得到应用，但相对成本比较高，随着器件成本的降低，未来会有比较大的市场潜力。 (2)灰度控制技术 LED显示屏在进行图文显示时，对同一基色采用级差间隔亮度，实现颜色的组合，一般可做到16级、64级、256级灰度。为使显示效果更符合人眼的视觉特性，出现了非线性级差调灰技术，即在低亮度区级差小，增加级数，逐步到高亮度区时增大级差，形成视觉效果上的“级差一致性”。目前LED显示屏灰度控制一般都在256级，通过采用非线性调灰技术，显示屏的显示效果比较理想。实际上、受数据、图像的信号源的制约，单纯追求大数量级的灰度控制，在使用中的实际价值是值得商讨的。 (3)驱动电路 LED正向导通电压的典型值3.0V—4.0V，驱动电流为20mA。如果只是用一个固定的正向电压驱动LED，可能会产生变化范围较大的正向电流，例如用3.4V驱动6只LED，相应的正向电流差别较大；10mA—44mA，取决于具体的LED特性曲线。为保证可靠性，驱动LED的电流必须低于LED额定值的要求，典型最大值一般为30mA，但是，当环境温度升高时所允许的额定电流会降低，例如，当温度达到50℃时电流需限制在20mA以内。 LED显示屏广泛使用的驱动电路是基于通用型集成电路来设计的，原理比较简单，价格便宜，产品的技术性比较强。通用IC设计的驱动电路在室内外单色、双基色显示屏方面应用成熟，目前仍然是主流的驱动电路。近年恒流驱动IC的发展较快并受到重视和广泛应用。恒流驱动技术根据LED器件的发光与驱动电流高度祥光的特点，大大提高了LED显示的均匀性，同时，减少了显示驱动电路的阻容元件，降低了故障点，使LED显示屏更可靠、亮丽。 (4)系统控制技术 控制系统是位了达到实现用“计算机”来控制“LED电子显示屏”而专门设计的。 显示屏的控制系统包括了输入接口电路、信号的控制、转换和数字化处理电路、输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其中为业内关注并研究开发和应用的关键技术包括：串行传输与并行传输、动态扫描与静态锁存、输入接口技术、自动检测、远程控制技术等。 (5)通信传输和网络控制 对于信息的发送方式：一种是用232通讯，利用计算机串行口COM1-COM4通讯，此方式通讯速度较慢，且距离不能太远，只有30米左右；另一种是采用在计算机上加插一块通讯卡的422通讯方式，此方式通讯速度快，且距离远，可达1000米左右。 另外、随着计算机网络技术的发展，LED显示屏在网络环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网络控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用。 现在一般把显示图形或文字的LED显示屏称为图文屏，其实LED图文显示屏并没有一个公认的严格的定义，这里所谓的图形，是指由单色固定亮度的点阵线条组成的任意图形，其中LED点阵发光器件或发光或熄灭，即只有两种状态。本系统设计正是基于LED图文显示屏实际应用，着重实现LED显示屏的图文编辑及设备驱动。 2.2 LED点阵驱动原理 发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统构成。我们知道，发光是一种能量转化现象。当系统受到外界激发后，会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态；当是同由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时，能量差以光的形式释放出来，就会产生发光现象。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。 图2-1 LED通电图 由于PN结阻挡层的限制，在常态下，而这不能发生自燃复合。而当给PN结加以正向电压时，导带中的电子则可越过PN结的势垒进入到P区一侧。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇后便产生发光复合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg。LED发光二极管分为正负二个脚当正负之间加入一定的电压时LED会点亮。 图2-2 LED显示电路 LED发光时一般电流为3至30mA左右，LED有一定的稳压作用点亮时LED的正负之间的电压为1.8V至2.1V左右，LED加入电压时必须限流，否则会损坏LED。根据发光亮度的需要，LED的限流电阻可为1K至3K之间这是流过几毫安的电流，当需要较高亮度的显示时，可加入较大的电流。例如使用+5V供电串接100R的限流电阻则在100R的电阻上有3V的压降，因为LED压降约为2V则电流约为30mA至50mA，LED点阵由数个LED按一定规律排列而成。LED显示屏以发光二极管为像素，由LED点阵显示单元拼接而成。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。 2.3 LED16*16点阵显示 显示部分是本次设计的最核心的部分，我先对LED*8点阵显示进行选择然后再其改基础上扩展成LED16*16。 图2-3 16*16点阵 对于LED8*8点阵显示有以下两种方案： (1)静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0和1表示，若为0，则表示LED无电流，即暗状态；若为1则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路，一幅画面输入以后，所有LED的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，成本高，且可靠性也较低。 (2)动态显示，对一幅画面进行分割，对组成画面的各部分分别显示，是动态显示方式。动态显示方式，可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当，易造成亮度低，闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现，又要保证图像稳定，无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式，复用的程度不是无限增加的，因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短，发光的亮度等因素。通过实验发现，当扫描刷新频率（发光二极管的停闪频率）为 50HZ，发光二极管导通时间≥1ms时，显示亮度较好，无闪烁感。 2.4系统硬件的总体结构及布局 2.4.1 控制电路设计 由于设计要求系统能独立运行，并能控制中文LED汉字的移位显示，主控板应以单片机为核心的单片机系统。MCS-51单片机具有扩展性强，功能强大，价格较低等优点，因此，采用Atmel公司的AT89S52单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位IO口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口，中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。由于该型号单片机内部集成了8KB的FLASH程序存储器，并且采用CMOS工艺，功耗低，工作速度较快。由于需要具有较快的刷新频率，以获得较高的刷新频率，使显示稳定，所以单片机晶振选用12MHz，既具有较快的时钟频率，又方便进行计算机的通信。 2.4.2 显示驱动电路 经过对LED器件的发光原理进行分析后，我们可以得到这样的结论：只要在LED器件上加上足够的正向电压，那么流过它的电流就会使它发光，这就是LED器件的驱动。在实际应用中，往往需要调节LED器件的发光强度，通常我们是通过调节流经LED器件的电流的平均时间来实现的。常见的LED器件的驱动方式有：直流驱动、脉冲驱动和扫描驱动，本设计中使用的驱动方式为扫描驱动。 (1)脉冲驱动 所谓脉冲驱动方式，就是利用人眼的视觉暂留效应，以脉冲的方式对LED器件进行供电，使之间歇性的点亮。采用这种驱动方式需要对以下两个方面进行考虑：脉冲电流的幅值和其重复频率。首先，脉冲电流幅值的选择，当脉冲驱动的平均值与直流驱动的电流值相等时，我们人眼的感觉是相同的，也就是说两者的发光强度相当。平均电流Ia是瞬时电流I的时间积分，对于矩形波来说，有如下表达式： 上式就是占空比的一种描述，为了使脉冲驱动方式下的平均电流Ia与直流驱动电流Io相同，就需要使它的脉冲电流幅值满足 图2-4 LED的脉冲驱动 可见脉冲驱动时，脉冲电流的幅值应该比直流驱动电流大Tt倍。 其次是脉冲重复频率的选择，通过对视觉暂留特性的分析，要使人眼感觉不到LED器件闪烁，那么脉冲电流的重复频率必需高于24Hz。脉冲驱动的主要应用有两个方面：扫描驱动和占空比驱动。 图2-5 行扫描列控制原理及波形图 (2)扫描驱动 扫描驱动是通过数字逻辑电路，使若干LED器件轮流导通，用以节省控制驱动电路。LED显示屏是将发光灯按行布置的，驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱动方式下可以按行扫描，按列控制；也可以按列扫描，按行控制。所谓“扫描”的含义，就是指一行一行地循环接通整行的LED器件，而不问这一行的哪一列的LED器件是否应该点亮，某一列的LED器件是否应该点亮，由所谓的列控制来负责。本论文采用按行扫描按列控制的方式。 一个m行n列结构的LED显示屏，当采用行扫描列控制的驱动方式时，H1到Hm轮流将高电位接通各行线，使连接到各行的LED器件接通正电源，但具体哪一个LED导通，还要看它的负电源是否接通，这就是列控制所要完成的工作。例如在LED显示屏上需要LED11熄灭，LED21点亮，那么当扫描到H1行时，L1列的电位就应该为高；当扫描到H2行时，L1的电位就应该为低。 根据驱动方式的不同，LED大屏幕显示方式可分为静态显示和动态扫描显示两种。静态显示是指将一幅画面输入以后要保持到下一幅画面的输入；动态显示是指将画面分为若干部分分别进行刷新。静态显示每一个像素需要一套驱动电路，如果显示屏为n*m个像素屏，则需要n*m套驱动电路；动态扫描显示则采用多路复用技术，如果是P路复用的话，则每P个像素需要一套驱动电路，n*m个像素仅需n*mp套驱动电路。另外，对于静态显示方式，需要较多的译码驱动装置，需要的引线也比较多；对于动态扫描显示方式，可以避免以上不足，但是容易造成显示亮度低、屏幕闪烁等问题。在实际的LED大屏幕显示中，很少有采用静态驱动的。 采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，与此同时，列驱动其中每一列都把当前数据传向后一列，并从前一列接收新数据，一直到一行的各列数据全部传输到位后，才能并行地进行显示。对于串行传输来说，数据要经过并行到串行和串行到并行的两次变换，因此列数据的准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就少一些，以至影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据，这就需要列数据的显示具有锁存功能。本行已准备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列数据，而不会影响到本行的显示。 考虑到控制的方便，本设计采用的是扫描驱动方式。在扫描驱动方式中，由M行N列组成的M*N图文显示屏其LED发光器件数量相当大，不宜使用静态显示驱动电路，而采用多行的同名列共用一套列驱动器。控制电路负责有序的选通各行，在选通每一行之前还要把该行各列数据准备好。这一行上的LED发光器件就可以根据列数据进行显示。这种时序控制电路，可以由布线逻辑完成。但考虑显示数据的存储和设计的灵活性及通用性，一般都采用单片机实现。 控制电路采用单片机，主要负责与上位机的通讯，控制存储显示数据模块、安排控制信号的定时与顺序、控制驱动LED显示点阵的电路等。驱动电路用来驱动LED显示点阵的电路。各种控制信号用来使显示屏正常工作，包括行选通信号、列数据移位信号、列数据输出锁存器打入信号、产生上下部分在时间上错开的SRCLK信号、清屏信号等。 2.5本章小结 本章介绍了汉字显示原理和LED点阵的显示及驱动原理，确定了系统的硬件的总体结构及布局，根据硬件所需的各个模块的原理，分别确定各个模块的硬件电路方式，在显示驱动方式中，选择了驱动方式比较容易实现的扫描显示方式。最终确定了显示系统的结构，并且画出了结构框图，更具结构框图，进行下面的设计和器件的选型。 第三章 硬件设计与实现 硬件模块主要完成LED显示屏的驱动任务，硬件电路大致上可分成单片机系统及外围电路、行驱动电路和列驱动电路3部分，通过行列驱动器控制完成LED点阵的驱动。由于待显示信息的字模块提取通过软件模块完成，所以硬件系统不再增设字库存储模块。下图为总电路图 图3-1总电路图 3.1单片机系统的设计 AT89S52单片机简介： AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。 3.1.1AT89S52主要功能列举如下： (1)拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash (2)晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） (3)内部程序存储器（ROM）为 8KB (4)内部数据存储器（RAM）为 256字节 (5)32 个可编程IO 口线 (6)8 个中断向量源 (7)三个 16 位定时器计数器 (8)三级加密程序存储器 (9)全双工UART串行通道 3.1.2AT89S52各引脚功能介绍： 图3-2 AT89S52引脚图 VCC： AT89S52电源正端输入，接+5V。 VSS： 电源地端。 XTAL1： 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 RESET： AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。 EAVpp： "EA"为英文"External Access"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。 ALEPROG： ALE是英文"Address Latch Enable"的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中，因为AT89S52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的16，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。 PSEN： 此为"Program Store Enable"的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。 PORT0（P0.0～P0.7）： 端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个IO端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做IO用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0～A7）及数据总线（D0～D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。 PORT2（P2.0～P2.7）： 端口2是具有内部提升电路的双向IO端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般IO端口使用外，若是在AT89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8～A15，这个时候P2便不能当做IO来使用了。 PORT1（P1.0～P1.7）： 端口1也是具有内部提升电路的双向IO端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。 PORT3（P3.0～P3.7）： 端口3也具有内部提升电路的双向IO端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。 其引脚分配如下： P3.0：RXD，串行通信输入。 P3.1：TXD，串行通信输出。 P3.2：INT0，外部中断0输入。 P3.3：INT1，外部中断1输入。 P3.4：T0，计时计数器0输入。 P3.5：T1，计时计数器1输入。 P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。 P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。 　　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16。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保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），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。 3.2 驱动电路 3.2.1 74LS138芯片简介 74LS138为3线—8线译码器，共有5474S138和54LS138两种线路结构型式， 其工作原理如下： 当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（E2）和（E3）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。若将选通端中的一个座位数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。74LS138的引脚图如下图3-2 图3-3 74LS138引脚图 3.2.2驱动电路的构成 本设计的驱动电路由电阻和PNP的三极管构成，由三极管将电流放大，再通过三极管的集电极输出给点阵显示屏，使其足够亮。其驱动电阻的电阻值是采用4.7欧姆的电阻，其驱动电压为5v。行驱动电路如下图所示3-3。 图3-4 行驱动电路 列驱动如下图3-4所示 图3-5 列驱动电路 3.3 本章小结 本章就LED汉字显示屏的硬件电路设计做了简单的设计和说明，由于本设计着重介绍的是基于AT89S52单片机的LED汉字显示屏的软件设计和制作，所以本设计在硬件电路部分只做了简单的设计和说明，但这并不影响设计内容。如果实际应用需要可以根据具体要求修改电路组成增加IO口扩展来达到更多更好的显示效果，这里就不多做累赘了。 第四章 汉字点阵显示原理及字库代码获取方法 4.1汉字点阵显示原理 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均由256点阵来表示。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。如查用8位单片机AT89S52控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分， 为了弄清汉字点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字代码。汉字可拆为上下两部分，上不由8*16点阵组成，下部也由8*16点阵组成。本例通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00~P07点亮，由上外下排列，为：P0.0灭，P0.1灭，P0.2亮，P0.3灭，P0.4灭，P0.5灭，P0.6灭，P0.7灭，即二进制数为00100000，转化为十六进制为20H。上半部第一列完成后，继续扫描下半部分的第一列，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，从图3-1可以看出，这一列只有P2.3是亮的，即为00001000，十六进制为08H。依照这个方法转向第二列，第三列，…，直到第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可得到汉字“欢”的扫描代码为： 20h, 08h, 2Ch, 10h, 23h, 60h, 20h, 80h 23h, 41h, 3Ch, 31h, 04h, 02h, 08h, 0Ch 0F0h, 30h, 17h,0C0h, 10h, 30h, 10h, 08h 14h, 06h, 18h, 03h, 00h, 02h, 00h, 00h 由这个原理可以看出无论显示何种字体和图像，都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。 4.2字库代码的获取方法 上述方法虽然能让我们弄清汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。为此，我们经常采用字库软件查找字符代码，软件打开后进行取模方式设定后再输入字串，点“输入汉字”，十六进制的汉字代码可自动生成，把我们需要的数据复制到程序中即可，如图4-1和4-2所示 图4-1字模取模方式设定 图4-2汉字代码获取 4.3本章小结 本章着重介绍的LED汉字显示屏显示汉字的原理以及字模软件获取字库代码的方法，为我们以后的设计有基础作用，了解了LED汉字显示屏的显示工作原理为我们以后对显示屏制作提供了理论基础，使我们的设计能事半功倍。 第五章 程序的设计与调试 5.1程序流程图 图5-1程序流程图 5.2程序的设计 功能:LED16*16点阵滚动显示汉字“欢迎您” #include 128) offset=0; n=0; } } 5.3程序的输入以及HEX文件的生成 单片机的烧入程序是后缀名为.HEX 的文件，所以就要用到keil将所写程序变为HEX文件。 5.3.1 keil的简介 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 3.2 keil的使用说明 （1）新建工程 单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中New Project选项，然后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字。 这时会弹出一个对话框,要求你选择单片机的型号,你可以根据你使用的单片机来选择,keil c51几乎支持所有的51核的单片机,本次设计选择AT89S52单片机，选择完成后，点击确定即可。 （2) 新建文件 单击“File”菜单，再在下拉菜单中单击“New”选项，此时光标在编辑窗 口里闪烁，这时可以键入用户的应用程序了。 单击file菜单下的save，出现一个对话框，键入文件名，后缀名为 “．c”或后缀名为“.asm”的文件进行保存到之前的文件夹中。（注：后缀名的不同说明编写程序所用的语言不同，后缀名为 “．c”的为C语言，后缀名为“.asm”为汇编语言）。 （3）添加文件 回到编辑界面后，单击“Target 1”前面的“＋”号，然后在“Source Group 1”上单击右键，弹出一个菜单，单击“Add File to Group ‘Source Group 1’” 选中之前新建的后缀名为“.c”的文件，然后单击“Add ”，添加文件成功后即可进行程序的输入了。见下图5-2 图5-2 输入界面 （4）运行看结果 点击project菜单下的build target后看程序编写是否有错误，若有错误者根据程序下方output window中的提示进行修改，直至没有错误后，点击project菜单下的options for target‘target 1’后根据下图进行hex文件的生成即可。 图5-3 hex文件生成界面 5.4本章小结 本章主要介绍了关于keil的相关知识，让我们对单片机的编程过程有了一些了解，这对我们以后单片机程序的输入与调试有一定的帮助。 第六章 总结与展望 6.1总结 本文主要介绍了点阵式汉字LED显示频的原理与制作，充分的利用了单片机的功能。通过本次的设计让我对当今广泛使用的LED显示频有了更加深入的了解。从设计最后的调试情况更可以体现出LED显示频亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优良作用。 本文详细的讲述了LED显示频的软件系统设计和硬件系统设计，并给出了相关的程序流程和大量原理图。对LED显示频的原理与制作流程作出了充分的解说。 6.2展望 本次设计只是使用一个LED点阵，单个的实现文字。而我们也可以从单个的LED点阵向多个LED点阵发展。从实现单个文字发展到实现多个文字。而这种设计对硬件系统和软件系统有了更高的要求。改设计更适应现在高速发展的社会，具有更好的社会适应性和实用性。 致 谢 大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。论文是在指导教师陈京培老师的悉心指导下完成的。指导教师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢陈京培老师。 最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家! 谢谢！ 参考文献 [1] 徐江海等，《单片机实用教程》[M].北京: 机械工业出版社,2007，第1版 [2] 余理富等，《信息显示技术》[M]. 北京:电子工业出版社，2003 [3] 何立民，《MCS-51系列单片机应用系统设计》[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社，1990，第1版 [4] 何立民，《单片机应用技术选编》[M]. 北京:北京航空航天大学出版社，第1版 [5] 刘德旺，《电子制作实训》[M]. 北京: 水利水电出版社，2003第1版 [6] 诸昌钤，《LED 显示屏系统原理及工程技术》[M]. 成都：电子科技大学出版社2000 [7] 应根裕等，《平板显示技术》[M]. 北京:人民邮电出版社，2002 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 1