1、毕 业 设 计设计题目：基于单片机的 LED 汉字点阵显示屏的设计基于单片机的 LED 汉字点阵显示屏的设计摘 要本文介绍了 LED 汉字点阵显示屏的设计及实现过程。通过 Proteus 仿真详细介绍了显示的原理和显示屏驱动电路的设计，仿真效果的实现为后续实际硬件电路的焊接和调试提供了理论基础。该系统通过单片机来控制整个系统的运行，采用逐行扫描的方式实现汉字的显示，主要分为三大部分：上位机软件部分、控制部分、LED 点阵显示屏。上位机软件部分主要通过 VB 软件编写一个字模转换发送的界面，实现上位机与下位机的通信；控制部分主芯片是 STC89C52RC，是系统的核心，再利用 C 语言编程下载实
2、现对单片机各引脚的控制；LED 点阵显示屏包括驱动电路和显示屏，74LS138译码器输出控制显示屏的行扫描，74HC595（八位并行输出移位寄存器）控制显示屏的列，由于人眼视觉的滞留现象，行列驱动电路通过动态控制便实现了汉字的显示。基于单片机的 LED 点阵显示屏与普通的平面静态广告相比，可以动态显示信息，可以随时更换显示信息，与视频广告相比，造价低，信息显示地点随意性高。因此，无论商业广告，还是一般的信息公告显示，LED 点阵显示屏都有着广泛的应用。关键词：单片机 LED 点阵显示屏 Proteus 仿真 显示屏驱动电路 Design of LED dot matrix display Ch
3、inese characters Based on MCUAbstractThis article introduces the design and implementation of the dot matrix display of LED Chinese characters. It introduces the principle of display and the design of display drive circuit through Proteus simulation. The results of simulation provides theory basis f
4、or the welding and debugging of the actual hardware circuit.It controls the operation of the whole system through the MCU，it displays Chinese information by progressive scan, it mainly divided into three sections: PC software parts, control part, display screen of LED dot matrix. PC software parts m
5、ainly are writed through VB software, it writes a interface of the font conversion and sending, so as to achieve PC and MCU communications; The main chip of the control part is STC89C52RC,it is the core of the system, and then downloaded the C programming language to MCU to control its pins; The dis
6、play screen of LED dot matrix includes drive circuit and display screen,74LS138 decoder controls the line scanning,74HC595(shift register that outputs eight parallel data) controls the column scanning. Because of human visual retention phenomenon, driving circuit achieves the display of the Chinese
7、characters through the ranks of the dynamic control.Compared with LED dot matrix display of Chinese characters based on MCU, it can display dynamic information, change information at any time, compared with video advertising, low cost, arbitrary of the information display site is high. So whether co
8、mmercial advertising or general information announcement, the display screen of LED is applied wildly.Keywords: MCU ; display screen of LED dot matrix; Proteus simulation; drive circuit of display screen目 录1 引言 .11.1 课题背景 .11.2 系统功能概述 .11.2.1 总体设计框架 .11.2.2 上位机(PC) .21.2.3 串行通信接收器 .21.2.4 单片机 .31.2.
9、5 外扩存储器 .31.2.6 LED 显示屏行列驱动电路 .31.2.7 LED 点阵显示屏 .32 Proteus 模拟仿真 .42.1 Proteus 介绍 .42.2 Keil u Vision3 介绍 .52.3 Keil u Vision3 与 Proteus 的连接 .62.4 硬件仿真电路 .62.4.1 下位机汉字显示的仿真 .62.4.2 EEPROM 外扩存储器读写的仿真 .72.4.3 下位机接收上位机传输数据的仿真 .82.5 调试过程 .93 硬件部分 .133.1 单片机简介 .133.1.1 单片机的发展及应用 .133.1.2 单片机的应用 .143.1.3
10、单片机的开发平台 .143.2 控制部分 .153.2.1 芯片简介 .153.2.2 硬件电路 .183.2.3 电路说明 .193.2.4 调试过程 .193.3 显示屏部分 .203.3.1 芯片简介 .203.3.2 硬件电路 .253.3.3 电路说明 .253.3.4 调试过程 .263.4 设计硬件电路过程总结 .263.4.1 仿真阶段 .263.4.2 实物阶段 .284 软件部分 .294.1 汇编语言与 C 语言 .294.2 C 语言的突出优点 .304.3 汉字显示的原理 .304.4 汉字点阵码的生成 .314.5 程序设计流程 .334.5.1 静态显示汉字信息
11、.354.5.2 动态显示汉字信息 .364.5.3 EEPROM 外扩存储器的读写 .364.5.4 下位机接收上位机发送的数据 .374.5.5 外部中断的测试 .374.5.6 总程序 .375 VB（上位机） .395.1 VB 软件简介 .395.2 人机界面设计 .395.3 发送界面调试 .416 结论 .42谢辞 .43参考文献 .44附录 .45附录 1 原理图 .45附录 2 下位机程序 .47附录 3 上位机程序 .55外文资料 .60毕 业 设 计11 引言1.1 课题背景LED 汉字点阵显示屏作为一种信息传递方式，主要应用在需要显示内容较少的公共场所，基于单片机的 L
12、ED 汉字点阵显示成本低，效果好，可以满足大部分用户需求，因此被广泛应用。LED 汉字点阵显示屏是由发光二极管排列组成的一种显示器件，通过控制半导体发光二极管的显示方式来显示汉字，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远等特点。近年来 LED 汉字点阵显示屏在银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及医院、海关、体育场所等需要进行公告、宣传的场合得到了广泛的应用。目前 LED 汉字点阵屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化的标志之一。1.2 系统功能概述本系统设计的目的是显示汉字信息，用 16 块 88 的点阵屏组成 1664 的四字点阵显示屏，通过 STC89C
13、52 单片机软件扫描来控制需要点亮的点阵，从而显示相应的汉字。本系统一屏可以显示 4 个汉字，屏幕显示内容可以通过上位机(PC)向下位机传送的信息做出改变。1.2.1 总体设计框架本系统需要 6 大部分来实现：上位机(PC)、串行通信接收器、单片机、外扩存储器、LED 显示屏行列驱动电路和 LED 点阵显示屏。系统结构如图 1-1 所示。图 1-1 汉字点阵显示屏系统方案上位机（PC ）串行通信接收器外扩存储器单片机LED 点阵显示屏LED 显示屏行列驱动电路毕 业 设 计21.2.2 上位机(PC)上位机部分用 VB 软件编写，用于实现上位机向下位机数据传输，主要包括汉字显示输入窗口、字模代
14、码生成显示窗口、字模生成按键、发送按键等。上位机发送界面如图 1-2 所示。图 1-2 上位机发送界面1.2.3 串行通信接收器串行通信接收器部分主要由 MAX232 芯片及外围电路组成，用于程序的下载及数据的传输。如图 1-3 控制部分电路的标注所示。图 1-3 控制部分电路串行通信接收器单片机外扩存储器毕 业 设 计31.2.4 单片机单片机部分是整个系统的核心，即主控部分，控制单片机的所有外围电路，协调外围电路部分的工作，从而实现预期的效果。如图 1-3 中标注所示。1.2.5 外扩存储器外扩存储器部分存储上位机(PC)传到下位机（单片机）的数据，并且在显示点阵汉字时，将数据发送到 LE
15、D 点阵显示屏驱动电路。由于 STC89C52 仅有 512 字节的 RAM，因此加了外扩存储器，使用的是 EEPROM 24C32。如图 1-3 的标注。1.2.6 LED 显示屏行列驱动电路LED 显示屏行列驱动电路分为行驱动和列驱动，行驱动不间断逐行扫描，列驱动控制需要点亮的点，从而显示出预期的汉字效果。如图 1-4 的标注所示。图 1-4 LED 点阵显示屏及驱动电路1.2.7 LED 点阵显示屏LED 点阵显示屏部分由 16 块 88 的 LED 点阵显示模块组成，一屏可显示四个汉字。每块有 18 个引脚，8 行 8 列和 2 个固定脚。如图 1-4 的标注所示。行驱动列驱动LED
16、点阵显示屏毕 业 设 计42 Proteus 模拟仿真2.1 Proteus 介绍单片机是现代电子技术的新兴领域，它的出现极大地推动了电子工业的发展，已成为电子系统设计中最为普遍的应用手段。近年来单片机技术得到了突飞猛进的发展，各种单片机开发工具层出不穷。虚拟仿真就是近年来兴起的一种新型应用技术，采用虚拟仿真技术，在原理图设计阶段就可以对单片机应用设计进行评估，验证所设计电路是否达到所要求的技术指标，还可以通过改变元器件参数使整个电路性能达到最优化。这样就无须多次购买元器件及制作印刷电路板，节省了设计时间与经费，提高了设计效率与质量。英国 Labcenter 公司推出的 Proteus 软件是
17、一款极好的单片机应用开发平台，它以其特有的虚拟仿真技术很好地解决了单片机及其外围电路的设计和协同仿真问题，可以在没有单片机实际硬件的条件下，利用 PC 以虚拟仿真方式实现单片机系统的软、硬件同步仿真调试，使单片机应用系统设计变得简单容易。Proteus 软件涵盖了 PIC、AVR、MCS8051、68HC11、ARM 等微处理器模型，以及多种常用电子元器件，包括 74 系列、CMOS 4000 系列集成电路、 A/D 和 D/A 转换器、键盘、LCD 显示器、LED 显示器，还提供示波器、逻辑分析仪、通信终端、电压/电流表、I2C/SPI 终端等各种虚拟仪表，这些都可以直接用于仿真设计，极大地
18、提高了设计效率和设计水平。Proteus 软件已有 20 多年的历史，在国外应用较为普遍，尤其在教育界的口碑极佳。近年来 Proteus 软件被引入国内，在多所高等工科院校中得到成功应用。在单片机教学中采用 Proteus 软件，使单片机的学习过程变得直观形象，可以直接在基于原理图的虚拟模型上进行编程，并实现源码级的程序仿真调试，如有显示及输出，还能看到程序运行后的输出效果，配合各种虚拟仪表来展现整个单片机系统的运行过程，很好地解决了长期以来困扰单片机教学过程中软件和硬件无法很好结合的难题。采用 PC 进行虚拟仿真实验要比采用单片机实验箱更为有效，因为用户可以根据需要随时对原理电路图进行修改，
19、并立即获得仿真结果。由于在 PC 上修改原理电路图要比在实验箱上修改硬件电路容易得多，而且还可以根据设计要求采用不同元器件，或者修改元器件参数以获得不同输出结果，在成功进行虚拟仿真并获得期望结果的条件下，再制作实际硬件进行在线调试，可以获得事半功倍的效果。学生普遍反映，在 Proteus 软件平台上学习单片机知识，比以往单纯学习书本知识更易于接受，以原理图虚拟模型进行程序仿真调试，更易于提高单片机编程能力，还可以通过绘制和修改原理电路图增加很多实践经验。毕 业 设 计5Proteus 组合了高级原理布图、混合模式 SPICE 仿真、 PCB 设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统
20、受益于 15 年来的持续开发，被电子世界在其对 PCB 设计系统的比较文章中评为最好产品“The Route to PCB CAD” 。Proteus 产品系列也包含了我们革命性的 VSM 技术，用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盘、RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块：个易用而又功能强大的 ISIS 原理布图工具；PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 设计。PROSPICE 仿真器的一个扩展 Proteus VSM：便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此
21、外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘、开关、按钮、LED，甚至 LCD 显示 CPU 模型。支持许多通用的微控制器，如 PIC、AVR、HC11 以及 8051； 交互的装置模型包括：LED 和 LCD 显示， RS232 终端，通用键盘；强大的调试工具：包括寄存器和存储器，断点和单步模式；IAR C-SPY 和 Keil u Vision2 等开发工具的源层调试；应用特殊模型的 DLL 界面提供有关元件库的全部文件。2.2 Keil u Vision3 介绍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
22、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。1系统概述Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。2Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构C51 工具包的整体结构，uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文件。然后分别由 C51 及
