基于AT89S52的LED点阵系统的设计与实现本科毕业设计

《基于AT89S52的LED点阵系统的设计与实现本科毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于AT89S52的LED点阵系统的设计与实现本科毕业设计（63页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 毕 业 设 计专 业：班级学号：学生姓名：指导教师：年 月基于AT89S52的LED点阵系统的设计与实现The design and implement of LED dop matrix system based on AT89S52SCM专业班级：学生姓名：指导教师：系 别：2009年06月毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

2、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文（设计）作者签名： 日期： 2013 年 3月 10 日 毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）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毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。论文（设计）作者签名： 日期： 2013 年 3 月 10 日指 导 教 师 签

3、 名： 日期： 年 月 日摘 要生活中可视广告随处可见，大多采用LED显示屏。随着商业社会的发展，LED点阵屏幕显示器的用途也越来越广泛。设计一种以单片机系统组成的8*8LED点阵显示屏。LED显示屏主要由电流驱动电路及LED点阵阵列、控制系统组成。在本系统中，由74HC154和74LS164构成驱动模块，其中74HC154进行列扫描，控制点阵的列显示，74HC164进行行扫描，控制点阵的行显示；8*8LED屏的显示电路和单片机AT89S52控制电路为核心，单片机将会控制点阵显示屏的显示内容和显示形式；音乐芯片增加设计的色彩，实现了简单的LED屏显示文字信息。点阵字模提取软件PCtoLCD20

4、02提取到字模后，使用Keil软件编程，用SLISP下载到芯片上即完成了控制电路的设计部分。该系统具有运行可靠、安全、节能、成本低、使用方便等特点。关键词：LED；点阵；单片机AT89S52；驱动。ABSTRACTIn the life we can see visible advertisement everywhere, most of them adopt LED display screen. With the development of society, the use of LED dot matrix display screen more and more widely. T

5、he designing process of a 8*8LED dop matrix system based on single-chip microcomputer system. The LED display screen mainly contains the current drive circuit and array of LED dot matrix, the control system. In this system, the 74HC154 and 74LS164 as the drive module（74HC154 as the vertical part whi

6、le 74HC164 as the horizontal part）8 * 8LED screen display circuit and AT89S52 SCM control circuit as the center (the SCM will control the content displayed and its displaying form)and the music chip adding the design color, realized simple LED display text messages. Bitmap font extraction PCtoLCD200

7、2 software to extract font, Keil software programming, use SLISP download to chip in the control circuit is part of the design. This system has reliable operation, safety, energy saving, low cost and easy to use.Keywords: LED, dop matrix, AT89S52 SCM, drive.目 录1绪论11.1课题背景11.1.1课题在国内发展状况11.1.2LED显示屏的

8、发展11.1.3单片机的应用11.2课题内容21.3课题意义22LED显示屏系统原理32.1LED显示屏简介32.1.1LED显示屏的分类32.1.2LED显示屏技术特点42.2点阵LED扫描方法介绍42.3点阵屏原理53单片机AT89S52介绍73.1单片机的介绍73.1.1单片机简介73.1.2单片机的应用领域83.2AT89S52单片机的功能特性93.3AT89S52引脚说明104系统硬件电路部分134.1驱动模块144.1.1列驱动器74HC154144.1.2列驱动器74HC164154.1.3驱动模块与单片机的连接174.2电源层175系统软件部分195.1系统流程图205.2所用

9、软件简介225.2.1Keil软件225.2.2点阵字模提取软件PCtoLCD2002完美版225.2.3Proteus仿真软件255.2.4Protel DXP200425结 论29参考文献30致 谢31附录一： 程序32附录二： 整体电路图36附录三：英文资料及中文翻译37天津工程师范学院2009届本科生毕业设计1 绪论近年来LED显示屏市场得到了迅猛的发展，已经广泛应用到银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等多种需要进行公告、宣传的场合。 目前LED显示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建设的标志。随着社会经济的不断进步，以及L

10、ED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广。1.1 课题背景1.1.1 课题在国内发展状况LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国内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。1.1.2 LED显示屏的发展LE

11、D显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图象显示屏，一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。无论在期间的性能（提高亮度LED显示器及蓝色发光灯等）和系统的组成（计算机化的全动态显示系统）等方面都取得了长足的进步。目前已经达到的超高亮度全彩色视频显示的水平，可以说能够满足各种应用条件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方面。我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形成了一个具有相当发展潜力的产业。1.1.3 单片机的应用科技的进步需要技术不断地提升。一块大而复杂的模拟电路花费了大量的精力，而且繁多的元器件也增加了成本 。而现在，只需要一块几厘米见方的单片

12、机，写入简单的程序，就可以使以前的电路简单很多。 单片机的出现让我们对一系列产品的控制实现了智能化，在单片机外围接一点简单的电路，核心部分有人为地写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本降低了，长期使用也不用担心精度达不到了。因此，以单片机为核心的电子产品不仅在现在有着非凡的影响力，更在未来生活中被更多的人接受。本设计采用的AT89S52单片机是ATMEL公司最近新推出的高档型AT89S系列单片机中的增强型产品。1.2 课题内容本设计主要研究了LED显示屏显示汉字系统的设计与实现。主要方法为：以单片机AT89S52控制显示屏显示的内容及显示状态，这是电路的核心部分。在这一过程中，需要用到字模

13、提取软件。对于外围电路，由74HC154实现列扫描，74HC164实现行扫描，共同组成电路的驱动模块。另外加入了一个小小的音乐芯片，即在实现显示汉字的同时会有音乐，增强了该设计的色彩。1.3 课题意义LED点阵显示器具有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的显示屏。而在当今时代背景的影响下，LED显示屏的研究意义也尤为明显：一是节能（直接功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三是提高空间利用率。现代社会智能化日渐普遍，使用单片机实现对电路的控制是时代的要求。因此基于单片机的LED点阵系统不仅在当代社会有着非常大的用途，其应用前景也十分广阔。目前，LED正朝着更高

14、亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。56天津工程师范学院2009届本科生毕业设计2 LED显示屏系统原理本设计的研究方向即为LED显示屏，因此，首先介绍一下LED显示屏的系统原理。 2.1 LED显示屏简介LED是发光二极管Light Emitting Diode 的英文缩写。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有如下优点： 1、耗电省、2、使用寿命长、3、成本低、4、亮度高、5、视角大、6、可视距离远、7、规格品种多。 LED显示产品系列 A、单色、彩色条形显示屏、B、计算机控制数码显示屏、C、单色图文显示屏、D、

15、三色（红、绿、黄）图文显示屏、E、点阵和数码混合显示屏（证券屏）、F、双基色（红、绿）多媒体视频同步显示屏、G、三基色（红、绿、蓝）多媒体视频同步显示屏2.1.1 LED显示屏的分类1、按颜色基色可以分为 单基色显示屏:单一颜色（红色或绿色）。 双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。 全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。 2、按显示器件分类 LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。 LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播

16、放文字、图像信息。LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。3、按使用场合分类 室内显示屏：发光点较小，一般3mm-8mm，显示面积一般几至十几平方米。 室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。4、按发光点直径分类 室内屏：3mm、3.75mm、5mm、 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm 室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发 5.显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块控制驱

17、动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。2.1.2 LED显示屏技术特点LED显示屏技术特点A、效果卓越：采用动态扫描技术，画面稳定，无杂点，图像效果清晰，动画效果生动，多样；视频效果流畅；B、内容丰富：可显示文字、图表、图像、动画、视频信息；C、方式灵活：可由用户任意编排显示模式；D、质量保证：采用进口发光材料、高品质IC芯片、无噪声

18、大功率电源；E、信息量大：显示的信息不受限制；F、维修方便：模块化设计，安装，维护方便；2.2 点阵LED扫描方法介绍点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（1）点扫描； （2）行扫描；（3）列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于1664=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于168=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。2.3 点阵屏原理点阵内部结构及外形如下，8X8点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，

19、当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则9脚接高电平13脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第9脚要接高电平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第13脚接低电平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高电平，那么第一列就会点亮。 一般我们使用点阵显示汉字是用的16*16的点阵宋体字库，所谓16*16，是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。也就是说得用四个8*8点阵组合成一个16*16的点阵。要显示“你”则相应的点就要点亮，由于我们的点阵在列线上是低电平有效，

20、而在行线上是高电平有效，所以要显示“你”字的话，它的位代码信息要取反，即所有列（1316脚）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第一行（9脚）送1信号，然后第一行送0。再送第二行要显示的数据（1316脚）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14脚）送1信号。依此类推，只要每行数据显示时间间隔够短，利用人眼的视觉暂停作用，这样送16次数据扫描完16行后就会看到一个“你”字；第二种送数据的方法是字模信号送到行线上再扫描列线也是同样的道理。同样以“你”字来说明，16行（9、14、8、12、1、7、2、5）上送（000000000000000

21、0，0x00，0x00）而第一列（13脚）送、“0”。同理扫描第二列。当行线上送了16次数据而列线扫描了16次后一个“你”字也就显示出来了。 图2-1 8*8点阵的等效电路、外观及引脚天津工程师范学院2009届本科生毕业设计3 单片机AT89S52介绍科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了巨大的精力，繁多的元器件增加了成本1。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使以前的电路简单很多。单片机AT89S52是本设计的核心部分，控制着点阵显示屏的具体显示内容2。 3.1 单片机的介绍3.1.1 单片机简介 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的

22、芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择3。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可。用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是

23、有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的4。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 3.1.2 单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领

24、域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了5。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴6：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用

25、方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤

26、量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。6.在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求

27、使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。3.2 AT89S52单片机的功能特性AT89S52的主要性能：1. 与MCS-51单片机产品兼容2. 8K字节在系统可编程Flash存储器3. 1000次擦写周期4. 全静态操作：0Hz33

28、MHz5. 三级加密程序存储器6. 32个可编程I/O口线7. 三个16位定时器/计数器8. 八个中断源9. 全双工UART串行通道10. 低功耗空闲和掉电模式11. 掉电后中断可唤醒12. 看门狗定时器13. 双数据指针14. 掉电标识符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7。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供

29、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I/O 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。3.3 AT89S52引脚说明 图3-1 AT89S52引脚图VCC : 电源GND: 地P0 口：P0口是一个

30、8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分

31、别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外

32、部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将

33、输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。引脚号第二功能P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出）P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT0(外部中断0)P3.4 T0（定时器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器写选通)RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功

34、能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行

35、模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。天津工程师范学院2009届本科生毕业设计4 系统硬件电路部分本设计的硬件电路部分包括列驱

36、动器74HC154以及行驱动器74HC164，电源部分以及音乐芯片。 总体设计思路为由单片机的输出与74HC154以及74HC164的输入连接，经过解码和译码，输出连接到点阵上，从而实现显示屏上显示内容。该电路需要5V的直流电压，所以电源部分为220V的交流电经过一系列的变压以及整流最终得到稳定的5V直流电。总体电路图见附录二。设计框图如下：图4-1 设计框图4.1 驱动模块4.1.1 列驱动器74HC154 图4-2 74HC154引脚图74HC154为4线16线译码器，可以实现地址的扩展。该译码器采用先进的硅结构CMOS技术，并适合内存地址译码和数据路由应用。它抗噪声能力强，低功耗，并与低

37、电压TTL电路兼容。功能特性：传输延迟：21ns 电源提供静态电流：80A 电源电压范围：26V 低电平输入电流：最大1A.引脚功能说明：1-11 13-17 ：输出端。（outputs (active LOW)）12：Gnd电源地 （ground (0 V)）18-19：使能输入端 (enable inputs (active LOW)20-23地址输入端 (address inputs)24：VCC电源正 (positive supply voltage)地址/全能输入对应输出表功能真值表注意：H = 高电平（HIGH voltage level）L = 低电平（LOW voltage l

38、evel）X = 任意电平（dont care）只要控制端G1、G2任意一个为高电平，A、B、C、D任意电平输入都无效。4.1.2 列驱动器74HC1648位串入、并出移位寄存器。74HC164 是高速硅门 CMOS 器件，与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引脚兼容。74HC164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0， Q0

39、是两个数据输入端（DSA 和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。功能特性：门控串行数据输入 异步中央复位 符合 JEDEC 标准 no. 7A 静电放电 (ESD) 保护： HBM EIA/JESD22-A114-B 超过 2000 V MM EIA/JESD22-A115-A 超过 200 V 。 多种封装形式 额定从 -40 C 至 +85 C 和 -40 C 至 +125 C 。引脚说明：1.DSA 数据输入 2.DSB 数据输入 36. Q0Q3 输

40、出 7.GND 地（0V） 8.CLOCK 时钟输入（低电平到高电平边沿触发） 9.CLEAR 中央复位输入（低电平有效） 10-13.Q4-Q7 输出 14. VCC 正电源 图4-3 74HC164引脚图4.1.3 驱动模块与单片机的连接 图4-4 驱动模块与单片机连接图4.2 电源层220V的电压经过变压器后变为15V，再经过一系列的滤波整流以及降压最后成为使用于本系统的5V直流电。电源部分电路如下图所示。 图4-5 电源部分电路图天津工程师范学院2009届本科生毕业设计5 系统软件部分本系统的设计以及实现过程运用了Keil软件，点阵字模提取软件PCtoLCD2002完美版，Proteu

41、s仿真软件，以及protel DXP2004。其中很关键的一个软件便是字模提取软件，利用它可以很好地提取到相关文字的程序，再将这部分程序写入Keil,并下载到单片机中，软件设计部分就完成了。5.1 系统流程图图5-1 主程序流程 图5-2 串行中断程序流程图5-3 串行传送数据子程序5.2 所用软件简介5.2.1 Keil软件Keil uVision2是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、C、PL/M语言。5.2.2 点阵字模提取软件PCtoLCD2002完美版功能介绍: 1.生成中英文数字混合的字符串的字模数据. 2.可选择字体，大小，并且可独立调整文

42、字的长和宽，生成任意形状的字符。 3.各种旋转，翻转文字功能 4.任意调整输出点阵大小，并任意调整字符在点阵中的位置。 5.字模数据输出可自定义各种格式，系统预设了C语言和汇编语言两种格式， 并且可自己定义出新的数据输出格式；每行输出数据个数可调。 6.支持四种取模方式：逐行（就是横向逐行取点），逐列（纵向逐列取点），行列（先横向取第一行的8个点作为第一个字节，然后纵向取第二行的8个点作为第二个字节），列行（先纵向取第一列的前8个点作为第一个字节，然后横向取第二列的前8个点作为第二个字节） 7.支持阴码（亮点为1），阳码（亮点为0）取模 8.支持纵向（第一位为低位）（，倒向第一位为高位）取模

43、9.输出数制可选16进制或10进制 10.可生成索引文件，用于在生成的大量字库中可快速检索到需要的汉字 11.动态液晶面板彷真，可调节彷真面板象素点大小和颜色 12.图形模式下可任意用鼠标作画，左键画图，右键擦图。 12.旋转，翻转，平移等字符模式下的功能也可用与对BMP图象的处理在本设计中，提取以下字模：0x00,0x08,0x00,0x08,0xF8,0x0B,0x28,0x09,0x29,0x09,0x2E,0x09,0x2A,0x09,0xF8,0xFF,0x28,0x09,0x2C,0x09,0x2B,0x09,0x2A,0x09,0xF8,0x0B,0x00,0x08,0x00,0

44、x08,0x00,0x00,/*单,0*/0x00,0x80,0x00,0x40,0x00,0x30,0xFE,0x0F,0x10,0x01,0x10,0x01,0x10,0x01,0x10,0x01,0x10,0x01,0x1F,0x01,0x10,0x01,0x10,0xFF,0x10,0x00,0x18,0x00,0x10,0x00,0x00,0x00,/*片,1*/0x08,0x04,0x08,0x03,0xC8,0x00,0xFF,0xFF,0x48,0x00,0x88,0x41,0x08,0x30,0x00,0x0C,0xFE,0x03,0x02,0x00,0x02,0x00,0x

45、02,0x00,0xFE,0x3F,0x00,0x40,0x00,0x78,0x00,0x00,/*机,2*/0x00,0x20,0x00,0x3C,0xC0,0x23,0x38,0x02,0xE0,0x02,0x00,0x27,0x00,0x38,0x00,0x20,/*A,*/0x18,0x00,0x08,0x00,0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x08,0x20,0x08,0x00,0x18,0x00,0x00,0x00,/*T,3*/0x00,0x00,0x70,0x1C,0x88,0x22,0x08,0x21,0x08,0x21,0x88,0x22,0x70,0x1C,0x

46、00,0x00,/*8,*/0x00,0x00,0xE0,0x00,0x10,0x31,0x08,0x22,0x08,0x22,0x10,0x11,0xE0,0x0F,0x00,0x00,/*9,4*/0x00,0x00,0x70,0x38,0x88,0x20,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x22,0x38,0x1C,0x00,0x00,/*S,*/0x00,0x00,0xF8,0x19,0x08,0x21,0x88,0x20,0x88,0x20,0x08,0x11,0x08,0x0E,0x00,0x00,/*5,5*/0x00,0x00,0x70,0x30,0x08,0

47、x28,0x08,0x24,0x08,0x22,0x88,0x21,0x70,0x30,0x00,0x00,/*2,*/0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0xF0,0x1F,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x00,/*+,6*/0x02,0x08,0xFA,0x08,0x82,0x24,0x82,0x44,0xFE,0x20,0x80,0x1F,0x00,0x00,0xFE,0x7F,0x12,0x50,0x22,0x48,0x42,0x46,0x82,0x41,0x62,0x43,0x1A,0x5C,0x02,0x40,0x0

48、0,0x00,/*驱,7*/0x20,0x08,0x24,0x1C,0x24,0x0B,0xE4,0x08,0x24,0x0C,0x24,0x05,0x24,0x4E,0x20,0x24,0x10,0x10,0x10,0x0C,0xFF,0x03,0x10,0x20,0x10,0x40,0xF0,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,/*动,8*/0x10,0x03,0xD0,0x00,0xFF,0xFF,0x50,0x00,0x90,0x00,0x04,0x84,0xF4,0x85,0x54,0x45,0x5F,0x35,0x54,0x0F,0x54,0x15,0x5F,0x25

49、,0xF4,0x65,0x04,0xC4,0x00,0x44,0x00,0x00,/*模,9*/0x10,0x08,0x10,0x18,0xFF,0x0F,0x10,0x04,0x10,0x85,0x00,0x41,0x08,0x31,0x08,0x0D,0xFF,0x03,0x08,0x05,0x08,0x09,0x08,0x11,0xF8,0x31,0x00,0x61,0x00,0x21,0x00,0x00,/*块,10*/0x00,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,0x08,0x3F,0xC8,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,0x00,0x00,/*7,

50、*/0x00,0x00,0x00,0x07,0xC0,0x04,0x20,0x24,0x10,0x24,0xF8,0x3F,0x00,0x24,0x00,0x00,/*4,11*/0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x08,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x30,0x00,0x00,/*L,*/0x00,0x00,0x70,0x38,0x88,0x20,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x22,0x38,0x1C,0x00,0x00,/*S,12*/0x00,0x00,0x10,0x20,0x10,0x20,0xF8,0

51、x3F,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,/*1,*/0x00,0x00,0xE0,0x0F,0x10,0x11,0x88,0x20,0x88,0x20,0x18,0x11,0x00,0x0E,0x00,0x00,/*6,13*/0x00,0x00,0x00,0x07,0xC0,0x04,0x20,0x24,0x10,0x24,0xF8,0x3F,0x00,0x24,0x00,0x00,/*4,*/0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0xF0,0x1F,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0

52、x00,/*+,14*/0x00,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,0x08,0x3F,0xC8,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,0x00,0x00,/*7,*/0x00,0x00,0x00,0x07,0xC0,0x04,0x20,0x24,0x10,0x24,0xF8,0x3F,0x00,0x24,0x00,0x00,/*4,15*/0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x08,0x21,0x00,0x01,0x00,0x01,0x08,0x21,0xF8,0x3F,0x08,0x20,/*H,*/0xC0,0x07,0x30,0x18,0x08,0x2

53、0,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x10,0x38,0x08,0x00,0x00,/*C,16*/0x00,0x00,0x10,0x20,0x10,0x20,0xF8,0x3F,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,/*1,*/0x00,0x00,0xF8,0x19,0x08,0x21,0x88,0x20,0x88,0x20,0x08,0x11,0x08,0x0E,0x00,0x00,/*5,17*/0x00,0x00,0x00,0x07,0xC0,0x04,0x20,0x24,0x10,0x24,0xF8,0x3F,0x00,0

54、x24,0x00,0x00,/*4,*/5.2.3 Proteus仿真软件Proteus 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：1）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、RS232动态仿真、I2C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。2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、A

55、VR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。3）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、MPLAB等软件。4）具有强大的原理图绘制功能。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。在完成电路的软件部分编程并设计好硬件电路连接以后，用该软件进行仿真，达到预期效果。5.2.4 Protel DXP2004Altium公司作为EDA领域里的一个领先公司，

56、在原来Protel 99SE的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系统的EDA设计软件Protel DXP。Protel DXP在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通

57、过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。Protel DXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件，该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。当前比较流行的Protel 98、Protel 99 SE，就是它的前期版本。Protel DXP 2004已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和

58、FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。与较早的版本Protel99相比，Protel DXP 2004不仅在外观上显得更加豪华、人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了VHDL和FPGA设计系统，其功能大大加强了。Protel DXP 2004新特点：1. 整合式的元件与元件库在Protel DXP 2004中采用整合式的元件,在一个元件里连结了元件符号(Symbol)、元件包装(Footprint)、SPICE元件模型(电路仿真所使

59、用的)、SI元件模型(电路板信号分析所使用的)。2. 版本控制可直接由Protel设计管理器转换到其他设计系统，这样设计者可方便地将Protel DXP 2004中的设计与其他软件共享。如可以输入和输出DXP、DWG格式文件，实现和Auto CAD等软件的数据交换，也可以输出格式为Hyperlynx的文件，用于板级信号仿真。3. 多重组态的设计Protel DXP 2004支持单一设计多重组态。对于同一个设计文件可指定要使用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，然后产生网络表等文件。4. 重复式设计Protel DXP 2004提供重复式设计，类似重复层次式电路设计，只要设计其中一部分电路图，

60、即可以多次使用该电路图，就象有很多相同电路图一样。这项功能也支持电路板设计，包括由电路板反标注到电路图。5. 新的文件管理模式Protel DXP 2004提供三种文件管理模式。可将各文件存入入单一数据库文件，即Protel 99SE的ddb，也可以存为Windows文件，即一般的分离文件，而不需要数据库管理系统(ODBC)，就可以存取该文件，此外新增了一个混合模式，也就是在数据库外存为独立的Windows文件。6. 多屏幕显示模式对于同一个文件，设计者可打开多个窗口在不同的屏幕上显示。7. 设计整合Protel DXP 2004强化了Schematic和PCB板的双向同步设计功能。8. 超强

61、的比较功能Protel DXP 2004新增了超强的比较功能，能对两个相同格式的文件进行比较，以得到其版本的差异性，也可以对不同格式的文件进行比较，例如电路板文件与网络报表文件等。9. 强化的变更设计功能在Protel DXP 2004中，进行比较后，所产生的报表文件可作为变更设计的依据，让设计完全同步。10. 可定义电路板设计规则在原理图设计时，定义电路板设计规则是非常实际的。虽在先前版本的Schematic中就已提供定义电路板的功能，可是都没有实际的作用。而在Protel DXP中落实了这项功能，让用户能在画电路图时就定义设计规则。11. 强化设计验证在Protel DXP 2004中强化了设计验证的功能，让电路图与电路板之间的转换更准确，同时对交互参考的操作也更容易。12. 设计者可定义元件与参