目录。摘要 １关键词 １
abstract １
key words １
引言 １1.功能要求1
2.方案实现1
2.1设计所需的主要元件2
1.2.1 mcs-51系列单片机及其特点 ２
1.2.2 单片机的发展历史简介 ２
3.功能要求 ３
4.方案实现 ３
4.1 系统硬件电路的设计 ４
4.1.1单片机系统及外围电路 ４
4.1.2列驱动电路 ４
4.1.3行驱动器 ５
4.2.系统程序的设计 ５
4.2.1显示驱动程序 ５
4.2.2系统主程序 ６
5性能分析与总结 ７
5.1 性能分析 ７
5.2 总结 ８
致谢 ８参考文献 ８
基于mcs-51的16ｘ16点阵led电子显示屏的设计。
电子信息工程071班
指导教师王明娟。
摘要：led点阵显示屏作为一种新兴的显示器件，是由多个独立的led发光二极管封装而成。 led点阵显示屏可以显示数字或符号， 通常用来显示时间、速度、系统状态等。
文章给出了一种基于mcs-51单片机的16×16 点阵led显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案，软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内， 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉的**显示方案。
关键词：mcs-51；led；单片机。
a kind of ****** 16ｘ16 led display screen design process based on mcs-51
abstract：as a popular display device component, led dot-matrix display board consists of several independent led (light emitting diode). the led dot-matrix display board can display the number or sign, and it is usually used to show time, speed, the state of system etc.
this ***** introduces a kind of ****** 16ｘ16 led display screen design process based on mcs-51 single chip minicomputer . the detail hardware scheme, software flow and assemble language programmer design and so on is followed. the display part can be cascaded to meet the need.
the practice proves the design is low-cost and effective.
key words: mcs-51；led；mcu
引言 led显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、**市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。本文设计的是一个室内用16ｘ16的点阵led**显示屏，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。
设计一个室内用16ｘ16的点阵led**显示屏，要求在目测条件下led显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。
从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的led器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。
因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。
从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。
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，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。
对于串行传输方式来说，列数据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太少了，以致影响到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，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。
经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，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的列数据，而不会影响本行的显示。
图1为显示屏电路实现的结构框图。
图1，显示屏电路框图。
2.1设计所需的主要元件。
1） at89c52
at89c52是51系列单片机的一个型号，它是atmel公司生产的。at89c52是一个低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，片内置通用8位**处理器和flash存储单元，功能强大的at89c52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。at89c52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（i/o）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，at89c52可以按照常规方法进行编程，但不可以**编程(s系列的才支持**编程)。
其将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的flash存储器可有效地降低开发成本。管脚图如图(1)所示：
图（1） at89c52管脚图。
2) 74hc154
74hc154 是一个4线—16线译码器，可以实现地址的扩展。
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)
74hc154其管脚图如(2)所示：
图（2） 74hc154管脚排列图。
地址/全能输入对应输出表。
h = 高电平（high voltage level）
l = 低电平（low voltage level）
x = 任意电平（don’t 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。
3）74hc595
74hc595是硅结构的cmos器件， 兼容低电压ttl电路。 74hc595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。
图（3）74hc595引脚说明图。
其引脚说明图如下表所示：
其功能表如下表所示：
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。
单片机采用msc-51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。16ｘ16的点阵显示屏的硬件原理图如图2所示（在附录a）。
列驱动电路有集成电路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。
74hc595的外形及内部结构如图3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sda是串行数据的输入端。
引脚sclk是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将sda的下一个数据打入最低位。
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