基于Proteus的LED汉字显示屏电路设计毕业设计论文1.doc

华东交通大学理工学院本科生毕业设计（论文）资料袋删除这个 题目名称学生姓名学 号专 业分 院指导教师姓名职 称序号资料名称袋内有者划并写明份数序号资料名称袋内有者划并写明份数1任务书7答辩专家评审表2开题报告8答辩评分表3原创性申明9成绩汇总表 4毕业设计（论文）10图 纸 （ ）张 5指导教师评审表11软件或程序光盘软盘 （ ）张 6评阅人评审表12其 它综合评定成绩华东交通大学理工学院Institute of TechnologyEast China Jiao tong University 毕 业 设 计（论 文）设计论文重复，保留设计，去掉论文 Graduation Design （Thesis）（20132014年）题 目 基于Proteus的LED汉字显示屏电路设计 全文结构基本合理，部分内容需要修订，此外格式存在大量问题，具体请参照批注修改！ 分 院： 电气与信息工程分院 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信2010-3 学 号： 20100210410318 学生姓名： 涂欣欣 指导教师： 李房云 起讫日期： 2014.3.8-3.22 华东交通大学理工学院毕业设计（论文）原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的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毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书） 毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要作为LED点阵的一个新兴显示装置，通常是由多个独立的发光二级管封装而成，可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。由于Proteus是目前最先进、最完整的多种型号未处理器系统的仿真设计平台，单片机技术的不断发展和高亮度LED发光管的出现使得大屏幕高亮度LED电子广告屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势，而且单片机的日益平民化以及LED技术的不断创新，使得高亮度高清晰的LED点阵广告牌与传统霓虹灯广行间距等格式 不合要求；告牌的成本日益接近。通过对基于Proteus的LED显示屏的研究，采用Proteus软件实现1616 LED点阵汉字的分批显示，仿真运行通过后在进行点阵显示电路制作，大大缩减实际开发周期，节约了开发成本。关键词：LED； 单片机； Proteus仿真AbstractAsa newLEDdot matrixdisplay device,usuallyconsisting of a plurality of independent lightlevel twotubepackaged can display numbers or symbols, usually used to display time, speed, and the state of the system. Because Proteus is a simulation design platform for various types of the most advanced, the most complete not processor system,the continuous development of SCM technologyand highbrightness LED light tubemakes the emergence oflarge screen and highbrightness LEDelectronic advertising screen becomes possible, and the traditional neon lights advertising in the display effect andmodificationarenotcompare the advantages,but also increasinglycommonMCU as well as the LED technology unceasing innovation,make thehigh brightness and high resolution LED lattice billboards and traditional neon light billboards cost increasingly cost to. Through the study of LED based Proteus display. Display in batches to achieve 16*16 LED dot matrixChinese charactersby using Proteus software,the simulation run throughafter thedot matrix displaycircuit,greatly reducingthe development cycle,reduce the development cost.Key words: LED, MCU, Proteus simulation目 录摘 要4Abstract5目 录6引 言71 系统总体设计方案81.1 总体设计方案的论证81.2 总设计方案的确定82 系统硬件电路设计102.1 单片机系统电路10211 AT89C51主要特性10212 管脚说明112.2 时钟电路122.3 复位电路132.4 电源电路132.5 点阵显示电路142.6 驱动电路153 系统的软件程序设计173.1 软件系统分析17311 模块细分17312 确定算法17313 编写程序183.2 系统主程序193.3 显示驱动程序194 整体电路的设计214.1 用Proteus绘制原理图215 字模的提取235.1 点阵原理236 软件仿真调试256.1 Proteus软件的介绍25611 Proteus软件的使用25612 Proteus的工作界面266.2 创建源代码仿真程序266.3 仿真调试28结 论30参考文献31附 录32后 记34引 言LED点阵显示屏在国内外公共场所受到广泛的应用。由于单片机与Proteus仿真等科技的不断发展，高亮度LED发光管的出现，使得大屏幕高亮度LED电子广告屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势。目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一，花费时间长，成本高。而Proteus是目前最先进、最完整的多种型号未处理器系统的仿真设计平台，特别适用于单片机仿真，能够在线、实时仿真多种类型的单片机，诸如MCS-51系列单片机、PIC单片机、AVR单片机等，能够像硬件仿真器一样进行软硬件调试。本论文基于Proteus软件实现16*16 LED点阵汉字的分批显示，仿真运行通过后在进行点阵显示电路制作，将大大缩减实际开发周期，节约了开发成本。1 系统总体设计方案结构上本章最好写国内外本课题的研究现状，研究的目的；研究的内容等 ，作为第一章的总论；第二章再写系统总体的设计方案 ；第三章硬件设计；第四章软件设计；第五章仿真；最后总结本章主要内容是论述1616点阵汉字滚动显示系统的总体设计设计方案。本系统包括由单片机电路、阴极、阳极驱动电路还有1616点阵显示电路三大部分组成，在系统设计之前的方案论证是十分重要的。功能模块具体实现的器件不同，也将直接影响整个系统的性能好坏及成本大小，这样可以达到效率高、经济实用的目的。1.1 总体设计方案的论证从理论上说，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。1616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，我们仅仅是1616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1616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。1.2 总设计方案的确定点阵式LED滚动汉字显示屏硬件电路设计框图如图2.1所示。电路包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、驱动电路和1616 LED点阵电路等。本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对1616 LED点阵进行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。本设计选用的AT89C51单片机，为显示屏采用1616 LED点阵。电源电路通过变压整流元件为单片机和其他电路提供稳定的+5V工作电压。时钟电路是单片机的驱动电路，复位电路可在需要时，手动使单片机程序计数器复位清零。通过阳极驱动电路向1616点阵送字型码，通过阴极驱动电路对1616点阵进行列扫描，本课题采用的驱动芯片为74HC154。图1.1 硬件电路设计图1、图标格式错误，黑体五号字体；2 图要自己绘制，不能抄袭网络或者其他材料上的图；3，文章中没有关于本图的相关描述；补充2 系统硬件电路设计硬件电路大致上可以分成单片机系统电路、阴极和阳极驱动电路、时钟电路、复位电路、电源电路及LED点阵电路几部分。2.1 单片机系统电路本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对1616 LED点阵进行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机3。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。三级程序存储器锁定、1288位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路；外部引脚如图3.1图标和文章中的内容不匹配 所示：图2.1 AT89C51单片机外部引脚图1 图标存在格式问题；2、请在proteus内找出AT89C51芯片，以此为基准进行阐述 ；3、图中写的是图3.1 ，图标和文章中的不匹配211 AT89C51主要特性与MCS51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz至24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程IO线两个16位定时器计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路这部分介绍过于简单，补充完整212 管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向IO口，每脚可吸收8T1L门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的第八位。在FIASH编程时，PO口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，PO输出原码，此时P0外部必须被拉高4文献1的内容和这里的阐述关系不大。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口，P2口缓冲器可接收，输出4个1vrL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号5。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST-复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALEPROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的116。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN非的引脚表达不准确，要求准确表达，同时文章其他地方也有出现类似的现象。外部程序存储器的选通信号：在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EAVPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000HFFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式l时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2 时钟电路AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端6文献6的内容和这个关系不大。这个放大器与作为负反馈的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图3.2文章中的图标和后面的图标不匹配；外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈电路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分的严格要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，本设计使用石英晶体，其电容容量使用30PF10PF。图2.2 时钟电路1 图标存在格式问题；2、请在proteus内找出AT89C51芯片，以此为基准进行阐述 ；3、图中写的是图3.2 ，图标和文章中的不匹配2.3 复位电路在这个系统中的复位电路是采用上电加按钮来实现的。因为MCS-51单片机的复位是靠外部电路实现的。MCS-51单片机工作之后，只要在他的RST引线上加载10ms以上的高点平，单片机就能有地进行复位。我们采用的是上电加按键复位方式，这样做的优点是上电后可以直接进入复位状态，当程序出现错误时，可以随时使电路复位。单片机在启动或断电后，程序需要从头开始执行，机器内全部积存器，I/O接口等都必须重新复位。图3.3文章中的图标和你给的图标不匹配是一个简单的上电复位和按钮复位电路，图中上电时接通电源，电容C1相当于瞬间短路，+5V电源直接加到了RST/VPD端子表达有误 端，该高电平使89C51全机复位，若运行过程中需要程序从头执行，只需要按钮S即可，按下S则直接把+5V加到RST/VPD端从而复位。图2.3 复位电路图1 图标存在格式问题；2、请在proteus内找出芯片，以此为基准进行阐述 ；3、图中写的是图3.1 ，图标和文章中的不匹配2.4 电源电路电源电路是单片机系统最基本的部分，所以我们应该高度重视电源部分，不能因为电源部分电路比较简单而有所忽略，电源部分做好才能保证电路的正常工作。对电源电路来说，最重要的就是稳压，我们采用的是+5V电源供的直流电7文献7与本部分内容没有很大关系。2.5 点阵显示电路本设计用4片LED88点阵组成一个1616点阵显示电路8文献8和本部分内容没有什么关系。LED数码管是本设计中的显示器件下面对它作一简单介绍。此处选用的是八段数码管，它是由8个发光二极管组合而成的，它有共阴极和共阳极两种形式（如图3.4 a、b、c）文章中的图标和所给的图标不匹配。共阴极的内部接法为将8个发光二极管的阴极结在一起，工作时公共极接地，在8个阳极上通以不同的电平是将显示不同的字符；共阳极接法与共阴极相反，它是将8个发光二极管的阳极接在一起，工作时公共极接+5V，在8个阴极上通以不同的电平来显示相应的字符。本设计选用LED88点阵作为显示器件，从显示亮度来说要求越高,其效果越好，从节能的角度上看，LED器件较为节能，工作电压不高，功耗又小,且性能一定要稳定，维修方便， LED电子显示屏以基色彩鲜亮夺目，大的显示信息量、寿命长、耗电量小，重量轻，空间尺寸小，稳定性高，易于操作、安装和维护等特点将在本设计中扮演着重要的角色。等效电路看起来简单，1脚加高电平，再在abcdefgh段加低电平，第一行的发光二极管就会亮，但是实际的器件引脚并不是一排引脚按12345678的顺序排列，另一排引脚按abcdefgh的顺序排列。而实际引脚通常是乱序的，不过我们可以自己测试引脚的分布情况。其电路排列如图3.5图图标和后面图形的图标不匹配(a)和图(b)所示。图 2.4 LED数码管结构图1 图标存在格式问题；2图中写的图标和文章中的不匹配；3、a，b，c的三个图要有文字说明。图2.5 (a) 88 LED平面图1 图标存在格式问题；2图中写的图标和文章中的不匹配；图2.5（b）88 LED等效电路图1 图标存在格式问题；2图中写的图标和文章中的不匹配；2.6 驱动电路单片机P1口低4位输出的行号经4/16线译码器74HC154（如图3.6）文章中的图标和所给的图标不匹配。译码后生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。动态扫描显示时，74HC154用来确定某一时刻显示的行号，保证某一时刻只有一行选中。一条行线上要带动16列的LED进行显示，按每一LED器件10mA电流计算，16个LED同时发光时，需要160mA电流（即16个LED点阵同时亮的情况），74HC154为一行16个LED点阵提供足够大的驱动电流。74HC154来做列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。图2.6 74HC154外形及引脚1 图标存在格式问题；2图中写的图标和文章中的不匹配；3 系统的软件程序设计软件设计是一件细致而复杂的工作，应按照合理的顺序有条不絮的进行。本次毕业设计中我们在软件设计部分依然采用模块化的设计思想题，将整个系统划分为若干个模块，设计时将各个模块非开来设计，最后将整个模块连接起来，这样易于调试，有助于发现问题并及时改正。3.1 软件系统分析根据毕业设计的要求及该系统应该满足的功能要求，决定该系统应该具有的部分及所需的各种元器件及其分别的型号，所起到的作用。按信息的流行向分析说明信息的性质，来源或去向，有多少数据信息、多少状态信息，是模拟量还是数字量，是串行还是并行，数据输入/输出端口地址，与外设联络控制的方法以及输入中断源的类别和优先级的安排。每一个输入/输出还应注意是否与其他输入/输出有关。311 模块细分按照所分析的结果将整个系统，按不同的功能划分为几个相对独立的模块，并分析出各个模块之间的关系几由他两端出现的信号的形式。可以将整个系统化分为：前端模块，主机模块，显示模块，输入模块，这样就可以对各个模块同时进行设计，只要保证相连模块间满足相应的数据流通关系就行。在此次设计中显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可以把显示屏的软件系统分为两层；第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动器程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。312 确定算法算法设计是软件设计很重要的阶段，合理和可靠的算法将导致优化程序设计。不同功能块有不同的算法，同一个问题也可以有很多算法，要根据具体的情况选择合适的算法。算法设计的总目标是，在达到要求功能的基础上，保证程序流程结构简单，运行可靠。313 编写程序在手编写各部分的程序之前，还需做两件事：分配系统资源和设计流程图。提高软件设计总体效率的有效方法是先设计流程图，在开始编程。程序流程图3.1的设计过程就是程序逻辑设计的过程。流程图直观明了，有利于查错和修改。明确任务题目定义题目细分明确算法确定算法设计流程设计流程编写程序编写程序程序有错程序调试程序装配综合调试 结束图 3.1 显示驱动程序流程图 图标存在格式问题；居中排列。3.2 系统主程序系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，然后向左滚动显示“单片机仿真”这5个汉字，然后以“卷帘入”效果隐去。由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果。图3.2主程序流程图。详细主程序见附录A开始初始化调出显示程序调整数据指针是否显示完毕YN图3.2系统主程序流程图图标存在格式问题；居中排列。3.3 显示驱动程序由LED点阵显示器的内部结构可知，器件宜采用动态扫描驱动方式工作，由于LED管芯大多为高亮度型，因此某行或某列的单体 LED驱动电流可选用窄脉冲，但其平均电流应限制在20mA内多数点阵显示器的单体LED的正向压降约在2V左右。动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。图4.3驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，1/16扫描显示屏的刷新率（帧频）计算如公式3.1所示：刷频率（帧频）=1/16T0溢出率 =1/16f/12（65536-t） （3.1）在公式3.1中f为晶振频率，t为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器锁存，然后再输出新的行号，重新打开显示。进入中断定时器赋初值读取行号并增加1送新行显示数据消 隐切换显示数据发送新行号，打开显示退出中断图 3.3显示驱动程序流程图图标存在格式问题；居中排列。4 整体电路的设计4.1 用Proteus绘制原理图用PROTEUS 绘制原理图：运行 Proteus 的 ISIS 程序后，进入该仿真软件的主界面9。通过元件选择按钮 P (从库中选择元件命令) 命令，在弹出的 Pick Devices 窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，对元件参数设置及元器件间连线， 完成单片机系统的硬件原理图绘制。整体电路原理图如4.1图。图4.1 LED点阵显示的整机电路原理图1 图标存在格式问题；2、请在proteus内找出芯片，以此为基准进行阐述 ；3、图中写的图标和文章中的不匹配本文把行列控制总线接在单片机的I/O口，然后把通过软件编译的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。考虑到P0口必需设置上拉电阻，本文采用1k排电阻作为上拉电阻。在进行显示时，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。汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻R1，电容C4的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C2，C3，X1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89C51按照设定的程序在P0和P2口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线(高电平驱动)，同时在P1.1，P1.2，P1.3，P1.4口输出列选扫描信号(低电平驱动)，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汉字的显示，再改变取表地址实现汉字的滚动显示10文献10和本部分内容没有直接关联。5 字模的提取子模提取仅仅说了一点原理，没有展开阐述本设计中涉及的字模设计过程，补充 5.1 点阵原理在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16列的点阵组成显示。如果用 8位我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示11。我们可以把每一个点理解为一个像素，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256像素范围内的任何图形。我们以显示汉字的89S51单片机为例， 由于单片机的总线为8位一个字需要拆分为2个部分。 一般我们把它拆分为上部和下部，上部由816点阵组成，下部也由816点阵组成。 在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分，即第一列的P0.0-P0.7口。方向为P0.0到P0.7 ,显示汉字“大”时，P0.5点亮,由上往下排列，为P0.0灭，P0.1 灭, P0.2 灭P0.3 灭, P0.4 灭, P0.5 亮, P0.6 灭, P0.7 灭。即二进制00000100转换为16进制为 04H.。 上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从P27向P20方向扫描，可以看出此部分没有灯亮，二进制码为00000000，即16位的00H。从图6.1看图标和图形不匹配出，第二列扫描时仍为P0.5点亮，为00000100，即16进制04H. 这一列完成后继续进行下半部分的扫描，P2.1点亮，为二进制00000010，即16进制02H. 依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字大。 图 5.1 点阵原理1 图标存在格式问题；2、图中写的图标和文章中的不匹配它的扫描代码为：04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H 04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H 05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H 04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H 如果通过描点来造字的话，任务量太大。现在有很多现成的汉字字模生成软件， 我们就不必自己去画表格算代码了。软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，但是我们要根据自己硬件的连接方式来在选项中选择取码方式，然后把我们所需要的数据复制到我们的程序中即可。我们把行列总线接在单片机的I/0口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。通过软件提取 “单片机仿真”的单片机编程打下基础。字模提取软件是完成本设计的一个重要的辅助软件，它能够很容易的将需要的汉字翻译成1616的汉字字模。6 软件仿真调试6.1 Proteus软件的介绍Proteus ISIS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：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。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。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等软件。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11。611 Proteus软件的使用双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”“程序”“Proteus 7 Professional” “ISIS 7Professional”，出现如图6.1所示屏幕，表明进入Proteus ISIS集成环境。图6.1 Proteus ISIS启动时的屏幕612 Proteus的工作界面Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图7.2所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。以下为主窗口和四个输出窗口的主要菜单项。对于主窗口，在菜单项旁边同时列出工具条中对应的快捷鼠标按钮。图6.2 Proteus ISIS的工作界面6.2 创建源代码仿真程序PROTEUS虚拟仿真系统将源代码的编辑与编译整合在统一设计环境中，所以我们可以直接编辑原程序和生成仿真代码，所以使用时先要设置代码生成具，单机“Source”下拉菜单中“DEFINE CODE GENERATION TOOLS”选项，会出现如6.3所示点击OK。点击“Source”下拉菜单中“ADD/REMOVE SOURCE CODE FILES”对话框。在“CODE GENERATION TOOL”栏内选择ASEM51，再点击“NEW”按钮，查找程序源，点击“打开”，然后单机“Source”下拉菜单“BUILD ALL”选项，生成可执行的十六进制的文件（.ASM）如图6.4源程序在软件中的编译结果。6.3 source工作界面图6.4源程序在软件中的编译结果6.3 仿真调试单击仿真运行开始按钮，单击仿真运行结束按钮，仿真结束12。本设计的PROTEUS仿真图如图6.4和图6.5所示。图6.4系统仿真结果图标黑体五号图6.5系统仿真结果结 论本文设计的1616的点阵LED图文显示屏，电路简单，成本较低，且较容易扩展成更大的显示屏。显示屏各点亮度均匀、充足、显示图形或文字稳定、清晰无串扰；可用静止、移入移出等多种显示方式显示图形或文字。利用Proteus实现了对点阵式LED滚动汉字显示屏的仿真，完成了“单片机仿真”五个字滚动显示，达到了良好的设计效果。该仿真电路接近实际电路，可以直接由该电路利用相关软件设计印制电路板，加上电源电路和时钟电路，就可以制作出实际的点阵式LED滚动汉字显示屏。通过前期仿真缩短了开发周期，降低了开发成本，达到事半功倍之成效。此设计是基于电子技术的应用，以调研、搜集资料、方案为基础，拟订了系统规划，编程，调试的流程。本设计开拓了我的思维，使我深刻的体会到理论与实践相结合的重要性，同时也解决了我以前在学习中遇到的许多专业知识问题。通过本设计的实践掌握，使我的专业知识更加系统化、结构化。但由于水平有限，难免有遗漏、错误之处，请大家给予指正。参考文献1Ciletti M D. Advanced Digital Design with the Ver-ilog HDL J. , 2004.2元增民.单片机的复位与程序执行N.长沙：国防科学大学出版社，2006.3胡汉才.单片机原理与接口技术M北京：清华大学出版社，1995.64李全利.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2004.5AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.6何立民. 单片机高级教程M北京：北京航空航天大学出版社，20017夏继强. 单片机实验与实践教程M. 北京：北京航空航天大学出版社,2001.8罗亚非.凌阳十六位单片机应用基础M. 北京：北京航天航空出版社，2001.9清源计算机工作室Proteus软件入门北京：机械工业出版社，200410侯玉宝. 基于Proteus的51系列单片机设计与仿真.北京：电子工业出版社,2008.11 Huang B, Chen C. Development of constant-power driving control for light-emitting-diode (LED) luminaire J. Applied Thermal Engineering, 2013-1.12 Blazy S, Leroy X. Mechanized Semantics for the Clight Subset of the C Language J. Journal of Automated Reasoning, 2009-3.13 Leroy X. Formal verification of a realistic compiler J. 美国计算机协会期刊, 2009-7.14 彭江. 单片机原理及接口技术的开发 J. 软件导刊 , 2011 .15 王俊. 基于8051的16128LED点阵显示屏的设计与仿真实现J.江西： 电子报 , 2009.附 录1616的点阵LED电子图文显示屏的源程序采用汇编语言编写，以下为用汇编语言编写的字符显示控制程序：ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOVDPTR,#TAB;字码表初址赋值MOVR1,#00H;列制码MOVR4,#96;移动“ ”及“单片机仿真”6个字符共96列CM:MOVR5,#5;每屏反复显示5次MOVR3,#16;列数C1:MOVR2,#0;取码指针C16:MOVP0,#00HMOVP2,#00H;关显示CLRP3.0MOVA,R2MOVCA,A+DPTR;取当前列显示字码的第一个字节MOVP0,A;送18行控制口INCR2MOVA,R2MOVCA,A+DPTR;取当前列的显示字码的第二个字节MOVP2,A;送915行控制口INCR2MOVP1,R1;送列控制码INCR1 ACALLD1MS;显示2MSACALLD1MSDJNZR3,C16;一屏16列是否显示完MOVR3,#16DJNZR5,C1;未显示5次，继续INCDPTR;一屏反复显示5次完，字码表初值加2INCDPTRDJNZR4,CM;96列未移动完，继续AJMPMAIN;96列移动完，返回，重新从“ ”开始显示D1MS:MOVR6,#2MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,$-4RETTAB:DB 000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;DB 000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ; ,DB 000H ,000H ,000H ,008H ,000H ,008H ,0E0H ,008H ,0F4H ,00DH ,054H ,005H ,0F4H ,07FH ,0F8H ,07FH ;DB 01EH ,005H ,0FEH ,005H ,0FAH ,006H ,010H ,002H ,000H ,006H ,000H ,004H ,000H ,000H ,000H ,000H ;单,0DB 000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,010H ,000H ,01CH ,0FCH ,00FH ,0FCH ,003H ,040H ,002H ,040H ,002H ;DB 07EH ,07FH ,03EH ,07FH ,020H ,000H ,020H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;片,1DB 000H ,008H ,040H ,00CH ,040H ,006H ,0DCH ,03FH ,0FEH ,03FH ,022H ,011H ,020H ,01DH ,0F0H ,00FH ;DB 0F0H ,003H ,0F0H ,00FH ,0F0H ,01FH ,010H ,010H ,000H ,01CH ,000H ,01CH ,000H ,010H ,000H ,000H ;机,2DB 000H ,001H ,080H ,001H ,0C0H ,000H ,0F0H ,03FH ,0FCH ,03FH ,04CH ,018H ,040H ,00CH ,040H ,027H ;DB 0CCH ,063H ,0ECH ,079H ,028H ,01FH ,020H ,007H ,020H ,000H ,020H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;仿,3DB 000H ,000H ,000H ,010H ,000H ,098H ,000H ,0C8H ,0E8H ,06FH ,0E8H ,03FH ,07CH ,01BH ,07EH ,00AH ;DB 0E6H ,03FH ,0E4H ,07FH ,004H ,06CH ,000H ,004H ,000H ,004H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ,000H ;真,4END后 记四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！35