外文翻譯--基于at89c52單片機led顯示屏系統(tǒng)設計

1、<p>　　畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯</p><p>　　題 目: 基于AT89C52單片機LED顯示屏系統(tǒng)設計 </p><p>　　院系名稱： 電氣工程學院 專業(yè)班級： 電氣F0902 </p><p>　　學生姓名： 學 號： </p><p>　　指導教師：

2、 教師職稱： 高級工程師 </p><p>　　起止日期: 13.3.7-13.3.9 地 點: 河南工業(yè)大學 </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p>　　基于AT89C52單片機LED顯示屏系統(tǒng)設計&l

3、t;/p><p>　　中國連云港淮海理工學院 電子工程研究所 宋勇賢 馮遠 馬娟麗 張先進 </p><p>　　soyox@126.com</p><p>　　摘要：本文介紹了AT89C52微型單片機顯示屏硬件和軟件的設計過程。32×192的顯示屏采用一個簡單的外部電路來控制，該顯示屏用動態(tài)掃描方式顯示六個32×32點陣漢字，還可以分為兩個能顯示2

4、4個16×16點陣漢字的小顯示屏。通過修改代碼可以改變顯示的內(nèi)容，字幕具有滾動功能而滾動速度可以根據(jù)需求靈活調整，字幕也可以實現(xiàn)暫停功能。漢字的代碼存儲在外部數(shù)據(jù)存儲器中，根據(jù)顯示漢字的需求來擴展數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)存。該顯示屏具有體積小、硬件簡單和電路結構少的優(yōu)點。</p><p>　　關鍵詞：LED、漢字顯示、AT89C52單片機 </p><p><b>　　1 概述&

5、lt;/b></p><p>　　隨著現(xiàn)代信息社會的不斷進步以及人們的生活環(huán)境[6]的改善，LED顯示已經(jīng)成為城市照明的一個重要標志。在大型購物中心、火車站、碼頭、地下站、各種管理窗口等都可以看到LED燈。LED業(yè)務已經(jīng)成為一個快速增長的新興產(chǎn)業(yè)，具有巨大的市場空間和光明的前景[9]。通過LED顯示的文本、圖片、動畫和視頻的內(nèi)容是可以改變的。一些顯示裝置具有模塊化結構，通常包括一個顯示模塊、控制系統(tǒng)和電源系

6、統(tǒng)。顯示模塊由LED點陣結構構成，擔負發(fā)光顯示的任務，控制系統(tǒng)通過控制LED點陣在相應區(qū)域的明暗從而使屏幕顯示文本、圖片、視頻等，電源系統(tǒng)負責輸入屏幕需要的電壓和電流。通過PC機獲得LED點陣顯示屏中顯示漢字的代碼然后發(fā)送給單片機顯示在顯示屏內(nèi)，其主要用于室內(nèi)和室外的字符顯示。根據(jù)顯示的內(nèi)容LED點陣顯示可以分為圖形顯示、圖像顯示和視頻顯示。與圖像顯示相比，無論是單色或彩色顯示 ，圖形顯示是不能區(qū)別灰度的。因此，圖形顯示就無法反映色彩的

7、豐富性，而視頻顯示不僅可以顯示動態(tài)、清晰的彩色圖像，而且也能顯示數(shù)字信號。雖然三者有差異，但基本的原理是相似的[6]。</p><p>　　單片機具有良好的性價比、體積小、可靠性高、控制能力強的特點，廣泛應用于智能儀器、機電一體化、實時控制、機器人、家用電器、模糊控制、通信系統(tǒng)等領域。</p><p>　　本文詳細描述了LED顯示屏相關的硬件設計和軟件結構，最后模擬了總體的設計和結果分析。

8、</p><p>　　2 系統(tǒng)總體結構設計</p><p>　　單片機（SCM）型號是根據(jù)目的、功能、可靠性、成本、控制系統(tǒng)的精度和速度來選擇的。依據(jù)課題的實際情況，選擇單片機的型號主要從以下兩個方面考慮：第一，單片機具有較強的抗干擾能力；第二，單片機具有較高的性價比。由于MCS-51在中國廣泛使用，對該芯片有充分的認識，特別是，ATMEL公司在2003年推出的新一代微控制器即89S系列，

9、AT89C52單片機以其高性能、低成本而成為其中一款典型產(chǎn)品。AT89C52單片機是一種低電壓、高性能CMOS的8位微控制器，芯片包括可以重復擦除的8 KB只讀程序存儲器（PEROM），256B隨機訪問數(shù)據(jù)存儲器（RAM），設備采用高密度非易失性存儲器技術生產(chǎn)，標準的MCS-51指令集而且兼容8052產(chǎn)品，該芯片內(nèi)置8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，可以應用在復雜控制方面[10]。</p><p>　

10、　該系統(tǒng)電路由AT89C52芯片、時鐘電路、復位電路、列掃描驅動電路、行驅動電路和六個32×32 LED點陣構成，LED字符顯示的整體結構如圖1。顯示單元由點陣和兩個74HC154芯片組成。行數(shù)據(jù)信號分為兩個部分，分別由兩個8255A給定，而8255A的數(shù)據(jù)都來自AT89C52單片機的P0端口。74HC154發(fā)送每個列的掃描信號，總共有12個74HC154芯片被分為六組。74HC154的輸入信號由AT89C52單片機P1.0～

11、P1.3提供。 外部數(shù)據(jù)存儲器6264與AT89C52的P0端口連接。</p><p>　　圖1 LED字符顯示的整體結構</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設計</p><p>　　3.1單片機控制系統(tǒng)電路的設計</p><p>　　單片機有32個I/O端口，對于32×32點陣漢字，不能滿足設計需求，所以必須通過兩個8255A實

12、現(xiàn)I/O端口的擴展。數(shù)據(jù)端口擴展如圖2所示，74HC373是地址鎖存器，用來鎖存低8位地址提供給6264芯片，而6264芯片的高8位地址信號由單片機的P2.0～P2.4提供、8255A芯片的內(nèi)部端口由A0和A1選擇。74HC139是2-4譯碼器其輸入信號由單片機的P2.6和P2.7提供，為外部芯片提供選通信號，因為系統(tǒng)有多個外部設備，為了確保他們會被選通，外部芯片的地址是唯一的、不重復的。</p><p>　　A

13、T89C52的18、19引腳為時鐘電路的時鐘引出端(XTALI和XTAL2)，外接12MHZ晶振，并聯(lián)電容C1和C2，選擇芯片內(nèi)的振蕩模式。</p><p>　　復位電路采用開機自動復位電路，主要由電阻R1、電容器C3構成，連接在AT89C52單片機的復位輸入引腳。</p><p>　　圖2 單片機控制系統(tǒng)電路</p><p>　　3.2顯示單元的設計</p&

14、gt;<p>　　32×32點陣的漢字可以分為A、B、C、D四個部分，而每部分又有4個8×8的點陣構成。8255A芯片輸出行數(shù)據(jù)信號，其中一片8255A的PA和PB端口接1PA0～1PA7和1PB0～1PB7，另一片8255A的PA和PB端口接2PA0～2PA7和2PB0～2PB7。74HC154芯片的輸出接到右側，提供點陣的列掃描信號，一個顯示單元需要兩個74HC154芯片才能完成。由于人眼的暫留性，

15、只要設定好合適的掃描時間，8255A輸出的字符代碼就會顯示的顯示屏中。不過，AT89C52只有256B的數(shù)據(jù)存儲器空間，對于漢字的顯示無法滿足要求，需要通過8K×8的外部數(shù)據(jù)存儲器6264芯片來進行內(nèi)存空間的擴展。</p><p>　　A B</p><p>　　C

16、 D</p><p><b>　　圖3顯示單元電路圖</b></p><p>　　3.3數(shù)據(jù)單元電路的設計</p><p>　　Inte18255A是一款可編程的并行輸入/輸出通用接口芯片。采用軟件編程來設置其功能,具有很強的通用性。通過8255A，CPU數(shù)據(jù)總線可以直接連接外部設備,具有易于使用和靈活的特點。Inte1 8255A

17、接口芯片有三個8位并行輸入和輸出端口，通過編程方法設置三個端口作為輸入端口或者輸出端口。芯片有三種工作方式分別為：基本的輸入/輸出,選通輸入/輸出和雙向輸入/輸出。這些數(shù)據(jù)通過CPU的數(shù)據(jù)總線采用無條件轉移、查詢傳輸或中斷傳輸方式進行傳輸。Inte1 8255A芯片三個端口里,端口C不僅用作數(shù)據(jù)端口,也可以用作控制端口。當端口C作為一個數(shù)據(jù)端口時,既可以用作8位數(shù)據(jù)端口,也可以分為兩個4位數(shù)據(jù)端口，通過對端口C一個特定的位的輸入或輸出設

18、置進行位操作,為位操作提供了方便條件。</p><p>　　圖4 數(shù)據(jù)單元電路圖</p><p>　　在數(shù)據(jù)單元電路中，兩個8255A提供顯示的數(shù)據(jù)代碼如圖4所示。通過對行或列掃描，采用動態(tài)顯示的方式顯示漢字。系統(tǒng)通過列掃描來控制屏幕列掃描電路如圖5。列掃描電路由12個74HC154芯片構成。兩個74HC154芯片提供的32個閃光燈來顯示一個漢字。AT89C52通過P1.0～P1.3提供給

19、74HC154芯片輸入信號來控制屏幕，另一塊74HC154的輸入信號由AT89C52的P1.4～P1.7提供，12個74HC154依次工作，從而達到控制屏幕的目的。</p><p>　　圖5 列掃描單元電路</p><p>　　圖6 串行通信接口電路</p><p>　　3.4串行通信接口電路設計</p><p>　　PC機和單片機之間是通過

20、串行通信接口連通的。PC機的RS-232C端口輸出電壓是±12 V，</p><p>　　為了實現(xiàn)單片機和PC機之間串行通信，單片機的串行接口電平需采用標準的RS-232C電平[11]。由于是短程通信,單片機主要負責接收命令和數(shù)據(jù),采用PC機直接連接到微控制器這一簡單的連接方法。通過通信電路，PC機的發(fā)送端發(fā)出電流信號，當有電流信號時，二極管發(fā)光。二極管發(fā)出的光通過光耦電路，使得接收端被拉低獲得低電平，

21、實現(xiàn)了電隔離，避免了對輸出端的干擾如圖6所示。</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　整個軟件的設計主要包括顯示程序和通信程序。通過動態(tài)掃描實現(xiàn)傳輸控制和顯示功能從而使?jié)h字顯示在屏幕上。通過單片機串行中斷接收數(shù)據(jù)與PC機實現(xiàn)信息實時傳輸。</p><p>　　通過Visual Basic實現(xiàn)上位機軟件的編寫。在標

22、準的串行通信里由VB提供電源通信MSCOMM控件，用來設置串行通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收、串行通信端口狀態(tài)、消息格式和通信協(xié)議。為了實現(xiàn)電腦與單片機的可靠通信要確保通信雙方有相同的數(shù)據(jù)格式和波特率[11]，本設計采用RS-232通信，10位的數(shù)據(jù)格式，9600bit/s的傳輸速率。</p><p>　　4.1漢字的點陣顯示原理和子碼</p><p>　　以中國Times New Roman字體的

23、漢字顯示例，國家標準的漢字庫中每一個字由16×16點陣構成的256格表示。設想每個點作為一個像素，事實上，該顯示屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示256像素范圍內(nèi)任何圖形。由于單片機的總線是8位，一個字需要分成兩部分內(nèi)容見圖3。</p><p><b>　　圖7 漢字顯示原理</b></p><p>　　為了理解漢字的點陣構圖法，首先要通過列掃描方法獲得字符代碼

24、。漢字分為8×16點陣的上部和下部兩部分。用列掃描方法按P0.0～P0.7方向顯示上部第一列左上角，發(fā)現(xiàn)P0.5是打開的，其他是關閉的，字符代碼為二進制的00000100，轉換為十六進制為04H。在上部第一列完成后，繼續(xù)掃描第一列下半部分，從圖7中可以看出這個列沒有顯示的內(nèi)容，字符代碼為二進制的00000000，轉換為十六進制是00H。根據(jù)這一方法，第二列，第三列，直到十六列依次掃描?？梢缘贸鰸h字“大”的掃描代碼。</p

25、><p>　　04H，00H，04H，02H，04H，02H，04H，04H</p><p>　　04H，08H，04H，30H，05H，0c0H，0feH，00H</p><p>　　05H，80H，04H，60H，04H，10H， 04H，08H</p><p>　　04H，04H，0CH，06H，04H，04H， 00， 00</p&

26、gt;<p>　　從原理中可以看出，無論是什么字體或圖像的顯示都可以用這種方法來分析掃描代碼，從而顯示在屏幕上。</p><p>　　盡管上述方法使我們能夠得到字符代碼，但依靠手工方法獲得字符代碼是一個非常復雜的問題。字體軟件可以用于查找字符代碼，進入軟件后打開顯示的內(nèi)容，字體和大小可以根據(jù)要求選擇，可以選擇行或列。按下按鈕，十六進制字符代碼就會自動生成，我們需要的數(shù)據(jù)復制到程序里。</p&g

27、t;<p>　　表一 8255和6264的地址分配表</p><p>　　4.2 端口和數(shù)據(jù)存儲器的地址分配</p><p>　　本設計里面使用了8255A和6264等多種外圍芯片，為了選通這些芯片，要對地址空間進行合理的分配。8255A芯片的地址空間為3FFFCH～3FFFH和7FFCH～7FFFH，而6264芯片的地址空間為0A000H～0BFFFH。并且6264芯片的地

28、址空間被分為4個2KB的小空間。</p><p>　　表二 6264芯片的地址空間</p><p><b>　　4.3軟件設計</b></p><p>　　軟件程序由開始初始化、顯示程序構成，主程序和子程序流程圖如圖8和圖9所示。字符代碼存儲在靜態(tài)存儲器6264里,單片機的P3.0等待輸入信號,當p3. 0從低電平跳轉到高時,顯示程序開始運行。

29、首先,控制字寫入8255A控制端口,8255A選用工作方式0，控制字寫入后,從6264芯片里取出字符代碼送給8255A,由于屏幕行寬是32位，顯示數(shù)據(jù)要輸出四次。行數(shù)據(jù)從上往下輸入，然后輸入列數(shù)據(jù)，調用延時程序，當一列數(shù)據(jù)穩(wěn)定顯示后，顯示第二行內(nèi)容，再調用延時程序，依次顯示，就獲得要顯示的漢字。</p><p><b>　　圖8 主程序流程圖</b></p><p>

30、　　圖9 子程序的流程圖</p><p>　　圖10 單片機與PC通信流程圖</p><p>　　PC機與單片機的通信流程圖如圖10中所示。單片機通過串口中斷與PC機通信接收數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)與PC機的實時信息傳輸。</p><p><b>　　5 仿真結果和分析</b></p><p>　　在硬件和軟件設計完成后,通過

31、Proteus軟件對內(nèi)容進行仿真，根據(jù)仿真結果從而修改電路和優(yōu)化程序。Proteus軟件是一款EDA工具，軟件由英國Labcenter電子公司(軟件在中國的代理商是廣州電子技術有限公司)發(fā)布[7]。該軟件不僅是具有仿真功能的EDA工具,也能</p><p>　　模擬微控制器及其外圍設備。盡管Proteus在國內(nèi)剛剛開始,但單片機愛好者，單片機教學者和科技工作者都十分喜愛這款軟件。Proteus是世界領先的EDA工

32、具(仿真軟件),從草圖、調試代碼、以及單片機和外部電路的模擬,到PCB設計都能實現(xiàn)。仿真軟件平臺由電路仿真軟件,PCB設計軟件和虛擬模型構成,支持8051HC11處理器模型,PIC10/12/16/18/24/30/ DsPIC33、AVR、8086和MSP430等等。2010年增加了其他系列處理器模式，也支持IAR,Keil和MATLAB等等。</p><p>　　5.1 PCB設計和組件組裝</p>

33、;<p>　　組件在設計中使用的不是太多，而且電路對組件參數(shù)的要求也不嚴格。只要選擇了合適的組件,良好的電路板,所有的電子元件采用正確的焊接工藝,就可以下載調試程序。當PCB板制作和調試時，為了微控制器可以從電路板上取下來，20針的IC應該安裝在AT89C52的位置，并編寫程序。</p><p><b>　　5.2 仿真</b></p><p>　　軟件

34、編程漢字的滾動顯示,通過列掃描信號得到第一幀數(shù)據(jù)，然后下一個幀數(shù)據(jù)向后移位到第一幀的數(shù)據(jù)的基礎上，就可以產(chǎn)生動態(tài)顯示圖11所示。</p><p>　　圖11 圖像仿真結果。</p><p>　　仿真結果表明,仿真符合理論分析,正確的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器,通過程序將要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示器顯示,顯示的內(nèi)容不僅可以實現(xiàn)暫停功能而且顯示的速度也是可調的,這就說明硬件和軟件的設計是可的。</

35、p><p>　　在程序編譯和仿真完成后,準備一個編輯器,將程序寫入AT89C52芯片，連接主機硬件,即AT89C52芯片程序下載，然后將單片機AT89C52插入到40針腳的插座中。當電源上電,就可以調試和運行。由于系統(tǒng)電路需要組件的參數(shù)不是很高,只要設備是良好的,參數(shù)可以滿足要求,就可以焊接組裝了。</p><p><b>　　6 結論</b></p>&l

36、t;p>　　LED顯示系統(tǒng)的設計采用了上位機和下位機結構，上位機PC機通過串行通信與下位機通信顯示系統(tǒng)連接，從而實現(xiàn)字符串的修改，顯示模式設置，時間設置等功能；下位機主要通過單片機控制實現(xiàn)LED點陣顯示屏顯示。漢字顯示采用32×32點陣模型，實現(xiàn)實時屏幕顯示變化，該顯示屏具有顯示當前時間和日期功能。LED點陣顯示控制系統(tǒng)具有電路簡單、穩(wěn)定、低功耗、壽命長，易于顯示的特點，具有LED顯示屏的基本原理和方法。只要單片機I/

37、O接口擴展，并增加LED點陣和相關芯片的數(shù)量，就可以設計一個更大面積和更多花樣的LED顯示屏。借此一些理論和實踐的參考價值。</p><p>　　作為系統(tǒng)的核心控制單元即AT89C52單片機，具有較低的功耗，在將來，雖然顯示圖像可以被壓縮，但這會增加系統(tǒng)的負擔。為了實現(xiàn)LED視頻實時顯示可以選用高速DSP作為核心控制單元，以解決上述問題。</p><p><b>　　致謝<

38、/b></p><p>　　感謝張先進和范金山提供的關鍵評論和邱秀玲編輯協(xié)助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]周明德.微型計算機系統(tǒng)和應用原理[M].北京：清華大學出版社,2007.</p><p>　　[2]陳霞,黃悅華.大屏幕LED點陣顯示系統(tǒng)[J].電子元器件應用,

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