LED8x8点阵显示设计说明报告_点阵显示设计报告
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班级：电子1649
姓名：王立学号：***44
LED8x8点阵显示设计说明报告
一、设计任务
1.设计要求
利用一块点阵数码板，按编程者要求实现任意符号的显示。2.此次设计研究的主要内容及应解决的问题
此次设计研究的主要内容是设计一个符号显示牌：通过程序控制符号显示牌，使符号显示牌，在无按键按下时，显示数字“0-9”，当第一次按下按键时，显示字母“μ”，当第二次按下按键时显示汉字“公”。应解决的问题：单片机P1口的输出电流不足以驱动二极管，需要加驱动，本次研究中以S8050作为驱动，同时在S8050NPN晶体管基极加4.7K的电阻。实验前要弄清晶体管三个引脚代表的极性，以免符号显示牌不亮导致而设计失败。
二、总体设计方案
2.1 硬件电路组成本产品采用以89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由89C51芯片、晶振电路、三极管驱动电路、按键控制电路、8×8 LED点阵5部分组成，电路框图如图1所示。其中，89C51是一种带4kB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，工业标准的MCS一51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1 000次写／擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌人式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到89C51芯片。时钟电路由89C51的18，19脚的时钟端(XTAI 1及XTAL2)以及12 MHz晶振X、电容C2、C3组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R，R2，电容C，开关K 组成，分别接至89C51的RST复位输人端。LED点阵显示屏采用8x8共64个象素的点阵，可通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。我们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的字符了。我们在实际应用中是将LED点阵的8条列线通过驱动电路接在P1口，8条行线通过限流电阻接在P0口。单片机89C51按照设定的程序在P1和P0接口输出与内部字符对应的代码电平送至LED点阵的行列线(高电平驱动)，从而选中相应的象素LED发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个字符的显示。再改变取表地址实现字符的滚动显示。硬件电路组成框图如图2-1所示。
图2-1 硬件电路组成框图
2.2 系统各单元电路设计 2.2.1 89C51单片机最小系统
最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2-2为89C51单片机的最小系统。图2-2 单片机最小系统
2.2.2 按键控制电路
单片机开始工作时，P2.0是高电平。当按键按下时，检测到一个低电平信号，改变P0口输出信号，控制8×8 LED点阵显示屏显示不同字符。
图2-3 按键控制电路
2.2.3 三极管驱动电路
扫描驱动电路的功能主要是有P1口输出高电平使三极管发射结导通，发射结输出足够大的电流使二极管导通。
图2-4 三极管驱动电路 2.2.4 8×8 LED点阵介绍 图（4）为8×8点阵LED外观及引脚图，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则电子模块中的0口为1，A口为0即可。应用时限流电阻可以放在横轴或列轴。
图2-5 8×8点阵LED外观及引脚
(1)把“单片机系统”区域中的P0端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“A~H”端口上；
(2)把“单片机系统”区域中的P1端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“0~7”端口上；
为了方便于单片机连接，我们在焊接的过程中特意将0～7接口排列出来作为列，将A～H接口作为行，这样我们就可以直接将AT89C51单片机的P0口与0~7接口一次连接，将AT89C51单片机的P1口与A~H接口一次连接。要使LED发亮即使给予数字端高电平，字母端给予低电平，就能使二极管发亮。
2.3 字符的点阵显示原理及字库代码获取方法
我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由8行8列的点阵组成显示。我们可以把每一个点理解为一个象素，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64象素范围内的任何图形。如查用8位的AT89C51单片机控制，如图所示
图2-6 8×8点阵等效电路
为了弄清楚汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。首先将8行分成4位的上、下两部分，把发光的象素位编为0不发光的象素位为1的十六进制代码。这样就把要显示的“公”字编为如下代码：
0x7f,0xbf,0xc1,0xdf,0xdf,0xdf,0xc1,0xdf
由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出他的扫描代码从而显示在屏幕上。上述方法虽然能够让我们弄清楚字符点阵代码的获取过程。字符点阵显示一般有点扫描、行扫描和列扫描3种。为了符合视觉暂留要求，点扫描方法的扫描频率必须大于16×64—1024 Hz，周期小于1 ms即可。行扫描和列扫描方法的扫描频率必须大于16×8—128 Hz，周期小于7．8 ms即可。
三、程序设计
3.1程序流程图
开始初始化依次显示0~9是否按键NoYes依次显示0~9显示字符μ是否按键NoYes显示字符μ显示汉字公是否按键NoYes显示汉字公
图3-1 主程序流程图
3.2程序设计
根据上述所说的程序流程图，设计程序如附录1。
四、调试及性能分析
4.1系统调试 4.1.1软件调试
首先根据各单元电路模块，利用Proteus软件将总的硬件原理图绘制好，设计好各模块要使用的I/O口，如：8×8点阵LED显示屏时候插反，先检测下，无硬件错误后，再进行程序编程。
利用C语言的编程方式，将系统要求的基本功能，以及创新功能根据程序流程图编写出来，用Keil软件调试无误后，生成Hex文件。
双击Proteus中的AT89C51芯片，将Keil生成的Hex加载到芯片内，进行仿真，经调试后所编写的程序能够完美实现系统所需的各种功能。
4.1.2硬件调试
硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：(1)检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。
(2)参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。
(3)以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。
(4)将烧录好程序的最小单片机系统接入各模块后，各模块能过正常工作，如：数码管正常发光。
4.2设计分析
将烧录好程序的最小单片机系统与各模块连接好后，8×8点阵LED显示屏显示初始值。按键一次之后，显示屏显示滚动字符μ，再按键一次，显示屏显示汉字“公”。
经软件调试和硬件调试后，所设计的系统完美实现了所需的控制要求和创新要求。
附录1：程序清单
#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchari,j,k,scan,num,count;sbit key=P2^0;uchar code table1[]= {0x7f,0xbf,0xc1,0xdf,0xdf,0xdf,0xc1,0xdf};//μ uchar code table2[]= {0xf7,0xdb,0xad,0xb7,0xbe,0xdd,0xbb,0xf7};uchar code table[][8]= {{0xff,0xff,0xc3,0xbd,0xbd,0xc3,0xff,0xff}, //0 {0xff,0xbf,0xbb,0x81,0x80,0xbf,0xbf,0xff}, {0xff,0xff,0xbb,0x9d,0xad,0xb3,0xff,0xff}, {0xff,0xff,0xdd,0xbe,0xb6,0xc9,0xff,0xff}, {0xff,0xef,0xe7,0xeb,0x81,0xef,0xef,0xff}, {0xff,0xff,0xd1,0xb5,0xb5,0xcd,0xff,0xff}, {0xff,0xff,0xc1,0xb6,0xb6,0xcd,0xff,0xff}, {0xff,0xff,0xfd,0xfd,0x8d,0xf5,0xf9,0xff}, {0xff,0xff,0xc9,0xb6,0xb6,0xc9,0xff,0xff}, {0xff,0xff,0xd9,0xb6,0xb6,0xc1,0xff,0xff}};//9 void delay(uint z){ uintx,y;for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);} void main(){ key=1;num=0;while(1){
if(num==0)
{
for(j=0;j
{
if(key==0)
{
delay(10);
if(key==0)
{
num=1;
公 // //1 //2 //3 //4 //5 //6 //7 //8
while(!key);
}
}
if(num!=0)
break;
for(k=0;k
{
scan=0x01;
for(i=0;i
{
P0=table[j][i];
P1=scan;
delay(2);
scan
}
} } } if(num==1){
for(j=0;j
//8组数据
{
if(key==0)
{
delay(10);
if(key==0)
{
num=2;
while(!key);
}
}
if(num!=1)
break;
for(k=0;k
{
scan=0x01;
//初始扫描信号
for(i=8;i>0;i--)
//扫描周期
{
if(i>j)P0=table1[8+(j-i)];
else P0=table1[j-i];
P1=scan;
delay(2);
scan
}
}
}
}
if(num==2)
{
if(key==0)
{
delay(10);
if(key==0)
{
num=0;
while(!key);
}
}
scan=0x01;
for(i=0;i
{
P0=table2[count++];
if(count==8)count=0;
P1=scan;
delay(2);
scan
}
}
} }
附录2：点阵的放置与接线方法：
附录3：硬件原理图
