基于单片机控制的点阵式汉字电子显示屏的设计

点阵式汉字电子显示屏毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书题目：题目： 点阵式汉字电子显示屏的设计点阵式汉字电子显示屏的设计任务与要求：任务与要求：以以 MCS-51MCS-51 系单片机为核心器件，组成点阵式汉字电子显示屏。系单片机为核心器件，组成点阵式汉字电子显示屏。显示屏由显示屏由 16*16LED16*16LED点阵显示器组成，可以以此显示点阵显示器组成，可以以此显示 4 4 个汉字。通过编个汉字。通过编编译可以对汉字修改。编译可以对汉字修改。时间：时间： 所属系部：所属系部： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业：专业： 指导单位或教研室：指导单位或教研室： 电子技术教研室电子技术教研室指导教师：指导教师： 职称：职称： 2010 年年 4 月月 15 日日点阵式汉字电子显示屏毕业设计毕业设计( (论文论文) )进度计划表进度计划表日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况指导教师指导教师签签 字字教师对进教师对进度计划实度计划实施情况总施情况总评评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。点阵式汉字电子显示屏目目 录录第第 1 1 章章 设计内容及设计方案设计内容及设计方案 .11.1 设计要求.11.2 总体设计方案和论证.11.2.1 LED 显示屏控制系统设计.11.2.2 系统模块化设计.1第第 2 2 章系统的功能概述章系统的功能概述 .22.1 电路的基本概述.22.1.1 电路的基本组成.22.1.2 电路的特点及功能.22.2 主要设计内容及技术指标.32.2.1 主要设计内容.32.2.2 主要技术指标.32.3 LED 显示屏控制系统设计.3第第 3 3 章章 系统硬件设计系统硬件设计 .43.1 硬件电路组成及工作原理.43.3 AT89C51 单片机的结构.53.3.1 AT89C5 基本结构.53.3.2 单片机引脚图及封装.73.4 74 LS154 译码器芯片介绍.103.5 88 LED 点阵显示模块的硬件设计及工作原理.11第第 4 4 章章 系统的软件设计系统的软件设计 .134.1 软件流程.134.2 汉字的表示及编码原理.144.3 提取汉字的软件的设计及实现.154.3.1 汉字的实现.16第第 5 5 章章 系统调试与测试结果分析系统调试与测试结果分析 .185.1 元器件清单和使用的仪器仪表.185.1.1 电子设计元件清单.185.1.2 使用的仪器仪表.185.2 系统调试.185.2.1 硬件调试.195.2.2 软件调试.195.2.3 硬件软件联调.205.3 测试结果.20总总 结结 .21谢谢 辞辞 .22参参 考考 文文 献献 .23附录附录 1 1 电路设计总原理图电路设计总原理图.24附录附录 2 2 程程 序序 清清 单单.25点阵式汉字电子显示屏摘摘 要要随着电子技术和信息技术的迅速发展，计算机技术正在日益渗透到人们日常生活的方方面面，在这一进程中，单片机起到了重要作用。单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃且颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称微控制器( MicroController Unit, MCU)，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器（CPU） 、存储器（MEM） 、输入/输出接口（I/O）等。因此，单片机只需要有适当的软件和外部设备，便可组成为一个单片机控制系统。自 20 世纪 70 年代问世以来，已经对人类社会的各个方面产生了巨大的影响。单片机技术开发和应用水平已经成为一个国家工业化发展水平的重要标志。近年来，由于单片机在国防、工业、医疗、交通、通信、机器人等高精尖技术领域的广泛应用，促进了单片机技术的迅猛发展。为了适应广泛要求，各种新型的速度快、体积小、功能全、功耗低的单片机不断涌现出来。比较有代表性的主要有 Intel 公司的 MCS-51 系列以及其他公司的基于 51内核的兼容机、PIC 公司的 PIC 系列单片机、Atmel 公司的 AVR 系列单片机以及 32 位 ARM 单片机等等。关键字关键字：控制、微控制器、单片机点阵式汉字电子显示屏第第 1 1 章、设计内容及设计方案章、设计内容及设计方案1.11.1、设计要求、设计要求以 MCS-51 系单片机为核心器件，组成电阵式汉字电子显示屏。显示屏游16*16LED 点阵显示器组成，可依次显示 4 个汉字。通过编程可以对汉字修改。1.21.2 、总体设计方案和论证、总体设计方案和论证1.2.11.2.1、 LEDLED 显示屏控制系统设计显示屏控制系统设计LED 显示屏控制系统实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种方式。方案一：动态扫描，即一行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目，分为 1/4,1/16 扫描等；方案二：静态锁存，即每一个发光一极管都对应有一个驱动寄存器，从而保证了每一个发光一极管的亮度占空比为 100%；动态扫描法可以大大减少控制器的 I/O 口，不但符合本设计的要，求而且应用较广，因此选用方案一。LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技术，显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间，每个时钟仅传送一位数据。采用这种方式的驱动 IC 种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比，具体工程实现也较为容易。因此本设计采用串行控制技术。点阵式汉字电子显示屏1.2.21.2.2、系统模块化设计、系统模块化设计本系统采用单片机 AT89C51 为 LED 显示屏的控制核心，系统主要包括LED88 点阵显示模块、74ls154 译码器等。图 1-1 总体硬件组成框图系统框图如图 1-1 所示，系统主要由三大模块组成即 74ls154 译码器、AT89C51 单片机， 88 LED 点阵显示模块。第第 2 2 章、系章、系统的功能概述统的功能概述 2.12.1、电路的基本概述、电路的基本概述2.1.12.1.1 、电路的基本组成、电路的基本组成 由 AT89C51、4 片 74LS273 及 LED 显示屏为核心组成的点阵式 LED 汉字点阵式汉字电子显示屏显示屏是主要由时钟电路、复位电路、51 单片机、点阵阳极驱动电路、点阵阴极驱动电路、1616 显示屏 6 部分组成。该电路采用 AT89C51 单片机最小化应用设计，P0 口作为 I/O 口，输出行数据和控制信号。P2 口作为 I/O 口，与“写”控制信号配合，输出列控制信号。LED 显示采用动态扫描方式实现。控制电路部分由 4 片 74LS32 和 4 片74LS273 传输信号，传输出来的信号通过 74LS273 输出。通过编译依次显示汉字。该 LED 显示屏用途广泛，一般用于各种公共场所，作为宣传和广告的工具1。 2.1.22.1.2、电路的特点及功能、电路的特点及功能该装置通过点阵式 LED 汉字显示屏来显示输出汉字，通过编程能够随时对汉字进行修改、调整。本次设计以单片机 AT89C51 为核心，1#、2#锁存器分别控制上 8 行和下 8 行，3#、4#锁存器分别控制左 8 列和右 8 列。通过软件编译，从而达到汉字显示的目的。通过此次设计让我们能更深一层的了解 LED 汉字显示屏的工作原理、各部分电路的功能作用以及整个电路的用途。该课题，要综合应用数字电路，模拟电路，单片机等方面的知识，并且还要学习 protel、prosys、VW 软件和新的器件，使我能进一步巩固加深所学的基本理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。并且培养我收集加工各种信息与获取新知识的能力以及动手制作的能力。该 LED 显示屏用途广泛，一般用于各种公共场所，作为宣传和广告的工具。对于公共设施服务有着极为重要的意义。2.22.2 、主要设计内容及技术指标、主要设计内容及技术指标点阵式汉字电子显示屏2.2.12.2.1 、主要设计内容、主要设计内容1、用单片机 AT89C51 及 LED 点阵显示器为核心器件，制作一个点阵式汉字电子显示屏。2、完成电路原理图、印制电路板设计、元器件采购、装配及调试工作。3、完成该课题的程序设计、提交程序设计框图及程序设计清单。4、完成硬件与软件的综合调试，能实现预定的功能和主要技术指标。2.2.22.2.2 、主要技术指标、主要技术指标（1）点阵式显示器能依次显示 4 个汉字。（2）通过编程能够随时对汉字进行修改、调整。 2.32.3、LEDLED 显示屏控制系统设计显示屏控制系统设计动态扫描，即一行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目，分为 1/4,1/16 扫描等，动态扫描法可以大大减少控制器的 I/O 口，不但符合本设计的要，求而且应用较广，因此选用此方案。LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技术，显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间，每个时钟仅传送一位数据。采用这种方式的驱动 IC 种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比，具体工程实现也较为容易。因此本设计采用串行控制技术。点阵式汉字电子显示屏第第 3 3 章章、系统硬件设计、系统硬件设计3.13.1 、硬件电路组成及工作原理、硬件电路组成及工作原理 本产品采用以 AT89C51 单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51 芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HCl54)、1616LED点阵 5 部分组成，如图 1 所示。其中，AT89C51 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 5l 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 AT89C51 芯片。时钟电路由 AT89C5l 的 18，19 脚的时钟端(XTAI l 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 AT89C51 的 RST 复位输入端。LED 点阵显示屏采用 1616共 256 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 I0 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。但是若将 LED 点阵的行列端口全部直接接入89S5 1 单片机，则需要使用 32 条 I0 口，这样会造成 I0 口资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，我们在实际应用中只是将 LED 点阵的 16 条行线直接接在 P0 口和 P2 口，至于列选扫描信号则是由 416 线译码器 74HCl54 来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的 4 个 IO 口，节约了很多IO 口资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。考虑到 P0 口必需设置上拉电阻，我们采用 47 k 排电阻作为上拉电阻。汉字扫描显示的基本过程点阵式汉字电子显示屏是这样的：通电后由于电阻 R，电容 c1 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 C、C3、X 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 接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P11，P12，P13，P14 接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。VCC40P2.627P0.039P0.633P0.138P0.237P0.534P0.435P0.336P0.732/EA31ALE30/PSEN29P2.728P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119VSS20AT89C51Y01Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y89Y910Y1011GND12Y1113Y1214Y1315Y1416Y1517OE118OE219D20C21B22A23VCC24U174LS15422pFC122pFC2VCCC32201KVCC12Y12MHzS1VCC4.7K*164.7K*162N5401*162N5551*161122334455556677889910101111121213131414151516161717181819192020212122222323242425252626272728283030313132322929LED16*16图 3-1 硬件电路组成3.33.3、 AT89C51AT89C51 单片机的结构单片机的结构3.3.13.3.1、 AT89C5AT89C5 基本结构基本结构AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8点阵式汉字电子显示屏位微处理器，俗称单片机。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。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-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，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图 3-2 所示 图 3-2 外形及引脚1 内部结构：只读存储器即 ROM（READ ONLY MEMORY） 。2 外部结构：1、电源：单片机使用的是 5V 电源，其中正极接 40 引脚，点阵式汉字电子显示屏负极（地）接 20 引脚。 2、振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19 脚。3、复位引脚 4、EA 引脚：EA 引脚接到正电源端。3 引脚功能说明: 单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。 电源: VCC 芯片电源，接+5V； VSS -接地端；4 时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。 5 控制线:控制线共有 4 根，ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲。 ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址。 PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。（2） PSEN:外 ROM 读选通信号。（3）RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。（4）EA/Vpp:内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源。 EA 功能：内外 ROM 选择端，管脚接到正电源端。 Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。6 I/O 线 89C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 个引脚。P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）.3.3.23.3.2、 单片机引脚图及封装单片机引脚图及封装点阵式汉字电子显示屏图 3-3 总线型引脚封装主要特性：与 MCS-51 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-24MHz三级程序存储器锁定1288 位内部 RAM32 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 管脚说明：点阵式汉字电子显示屏VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 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，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 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 口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 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 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。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 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，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断 0）P3.3 /INT1（外部中断 1）P3.4 T0（记时器 0 外部输入）P3.5 T1（记时器 1 外部输入）点阵式汉字电子显示屏P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 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。ALE/PROG：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 1/6。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：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。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 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。振荡器特性:XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。点阵式汉字电子显示屏3.43.4、7474 LS154LS154 译码器芯片介绍译码器芯片介绍74LS154 是一个 416 译码器，4-线至 16 线解码器/解复用器，上述每 4行至 16 线解码器采用的 TTL 电路破解四个二进制编码的输入，其中有 16互相排斥的输出时，双方频闪输入，G1 和 G2，是低的。解复用功能，是由使用 4 输入线路，以解决输出线，通过数据从一台的频闪输入与其他频闪输入偏低。当频闪输入高，所有产出都很高。这些解多工器，都是一个完美适合实施高效能记忆体解码器。所有投入都缓冲和输入钳位二极管提供，以减少传输线的影响，从而简化了系统设计。表 3-1 74LS154 的真值表4-16 线译码器， 其管脚如 2-1 表所示， A，B，C，D 为译码的输入端，值的区间从 0000 到 1111，Y1Y15 是对应 A，B，C，D 四个输入引脚的输出点阵式汉字电子显示屏脚，其中选中的线用输出低电平，没有选中的输出高电平， 1 G 、 2 G 是使能端，只有输入相应 D 低电平才能使译码器正常工作。 74LS154 与 AT89C51的连接：A【23 脚】 ，B【22 脚】 ，C【21 脚】 ，D【20 脚】分别接到AT89C51 的 P1.0【1 脚】 ，P1.1【2 脚】 ，P1.2【3 脚】和 P1.3【4 脚】上。 其他脚连接：G1【18 脚】 ，G2【19 脚】接地，使芯片工作；Y1【1 脚】Y15【17 脚】连接到 16*16 点阵 LED 显示屏上；其中 GND【12 脚】 ，VCC【24 脚】 。图 3-4 74LS154 管脚图3.53.5 、8888 LEDLED 点阵显示模块的硬件设计及工作原理点阵显示模块的硬件设计及工作原理88 LED 点阵显示模块是 LED 显示屏设计的关键部分，共阴和共阳接法设计的好坏直接关系到 LED 显示屏的亮度、稳定度等重要指标。给出 88 点阵LED 的工作原理。图 3-5 为 88 点阵 LED 外观及引脚图，其等效电路如图 3-6所示，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 Y0=1，X0=0 即可。应用时限流电阻可以放在 X 轴或 Y 轴。点阵式汉字电子显示屏图 3-5 88 点阵 LED 外观及引脚图 图 3-6 88 点阵 LED 等效电路由 88 点阵 LED 的工作原理图以及 88 点阵 LED 外观及引脚图和其等效电路，可得出 1616 点阵 LED 显示汉字的工作原理：1616 点阵 LED 显示器有两种接线形式，即共阴接法和共阳接法。共阳接法的原理图如图 3-6 所示，点阵式汉字电子显示屏图中只画出了 88 点阵的二极管。每一行发光二极管的阳极接在一起，有一个引出端 X，每一列发光二极管的阴极接在一起，有一个引出端 Y。当给发光二极管阳极引出端0 加高电平，阴极引出端 Y0 加低电平时，左上角的二极管点亮。因此，对行和列的电平进行扫描控制时，可以实现显示不同汉字的目的。第第 4 4 章、系统的软件设计章、系统的软件设计软件是该 LED 显示屏控制系统的重要组成部分，在系统的软件设计中我们也才用了模块化设计，将系统的各部分功能编写成子模块的形式，这样增强了系统软件的可读性和可移植性。4.14.1、软件流程、软件流程本系统中（单片机 89C51）的主要功能就是实现 LED 显示屏上字样的移位、显示、数据的读取等功能。其主程序流程如图 3-1 所示。点阵式汉字电子显示屏开机 机系统初始化否是判断是否处于通状态？移位显示读取显示内容图 4-1 主程序流程图读取 AT89C51 的 ROM 中的标志位等待判断是否有中断标志？是否点阵式汉字电子显示屏4.24.2 、汉字的表示及编码原理、汉字的表示及编码原理UCDOS 软件中的文件 HZK16 和文件 ASC16 分别为 1616 的国标汉字点阵文件和 816 的 ASCII 码点阵文件,以二进制格式存储。在文件 HZK16 中,按汉字区位码从小到大依次存有国标区位码表中的所有汉字,每个汉字占用 32 个字节,每个区为 94 个汉字。在文件 ASC16 中按 ASCII 码从小到大依次存有816 的 ASCII 码点阵,每个 ASCII 码占用 16 个字节在 PC 机的文本文件中,汉字是以机内码的形式存储的,每个汉字占用两个字节:第一个字节为区码,为了与 ASCII 码区别,范围从十六进制的 0A1H 开始(小于80H 的为 ASCII 码字符),对应区位码中区码的第一区;第二个字节为位码,范围也是从 0A1H 开始,对应某区中的第一个位码。这样,将汉字机内码减去 0A0AH 就得该汉字的区位码。例如汉字“房”的机内码为十六进制的“B7BF”,其中“B7”表示区码,“BF”表示位码。所以“房”的区位码为 0B7BFH-0A0A0H=171FH。将区码和位码分别转换为十进制得汉字“房”的区位码为“2331”,即“房”的点阵位于第 23 区的第 31 个字的位置,相当于在文件 HZK16 中的位置为第 32(23-1) 94+(31-1)=67136B 以后的 32 个字节为“房”的显示点阵。在本单片机系统中,起始地址的高 4 位为页号,送 P1 口,低 15 位为数据区地址,送指针 DPTR。利用“MOVX”指令连续取 32 个字节送 LCD 的相应位置,就能实现正确的汉字显示。ASCII 码的显示与汉字的显示基本原理相同。在文件 ASC16 中不存在机内码的问题,其显示点阵直接按 ASCII 码从小到大依次排列,只是每个 ASCII 码在文本文件中只占 1 个字节且小于 80H,而且 ASCII 码为 816 点阵,所以在ASCII16 文件中,每个 ASCII 码的点阵也只占 16 个字节。首先提取 1616 的国标汉字点阵和 816 的 ASCII 码点阵(如 UCDOS 软件中的 HZK16 和 ASC16)并将其直接写入 29F040。其中 HZK16(共 256KB)点 07页。为了便于编程,ASC16 虽然只有 4KB,也单独占用第 8 页。其余剩下的空间点阵式汉字电子显示屏用来存储汉字语句的编码。由于 240128 点阵的 LED 显示器每个只能显示 15 个汉字(1616 点阵汉字),即30 个字节。所以可将需要显示的语句按 30 个字节为 1 行进行编写,不足 30 个字符的则补空格。在 PC 机上进行录入时,每行 30 个字符再加上回车键和换行符,实占 32 个字符。所录入的语句以纯文本形式存盘,再将该文本文件以二进制的形式写入 29F040 的第 9 页。那么,以后根据需要显示的语句行号便可以进行正确的显示。此,作者推出荐使用 DOS 版本的 WPS 软件的“编辑非文收文件”功能,它能清楚地显示每行是否有 30 个字符。4.34.3、 提取汉字提取汉字的软件的设计及实现的软件的设计及实现我们以 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。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。图 4-2点阵式汉字电子显示屏用 8 位的 AT89C51 单片机控制， 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 8*16 点阵组成， 下部也由 8*16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 0 列的p00-p07 口。方向为 p00 到 p07 ,显示汉字“小”时，p05 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 灭,p0.6 灭,p0.7 灭。即二进制00000000，转换为 16 进制为 00h.。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，从上图可以看到，p2.4 亮， 即为 00000100，16 进制则为 04h。 然后单片机转向上半部第二列，全不亮，为 00000000，即 16 进制 00h.这一列完成后继续进行下半部分的扫描，p2.5 点亮，为二进制00000101，即 16 进制 20h. 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“小”的扫描代码为：DB 00,00,00,10H,00,20H,00,40HDB 01,80H,06,02,00,01,0FFH,0FEH ;小 DB 00,00,04,00,02,00,01,00DB 00,80H,00,60H,00,00,00,00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它的扫描代码从而显示在屏幕上。4.3.14.3.1、汉字的实现、汉字的实现本系统的取字模软件主要是编辑 LED 显示屏显示的内容，在设计中采用汇编语言写了 LED 显示屏控制系统的内容下载软件。软件界面如图 4-3 所示。该软件的主要是对输入的汉字取点阵数据如下：点阵式汉字电子显示屏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，把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序中即可。小：DB 00,00,00,10H,00,20H,00,40HDB 01,80H,06,02,00,01,0FFH,0FEH DB 00,00,04,00,02,00,01,00DB 00,80H,00,60H,00,00,00,00心：DB 00,20H,00,40H,03,80H,00,00 DB 0FH,0FCH,00,02,80H,02,40H,02 DB 38H,02,10H,02,00,02,00,0EH DB 02,00,01,00,00,0E0H,00,00慢：DB 02,00,1CH,00,00,00,0FFH,0FFH DB 10H,00,0BH,0C1H,0FAH,51H,0AAH,5AHDB 0ABH,0D4H,0AAH,54H,0ABH,0D4H,0AAH,5AH DB 0FAH,52H,07,0C1H,02,01,00,00行： DB 00,40H,08,80H,11H,00,23H,0FFHDB 0C4H,00,02,00,42H,00,42H,00点阵式汉字电子显示屏DB 42H,00,42H,02,42H,01,43H,0FEH DB 0C2H,00,46H,00,02,00,00,00END第第 5 5 章、系统调试与测试结果分析章、系统调试与测试结果分析5.15.1、元器件清单和使用的仪器仪表、元器件清单和使用的仪器仪表5.1.15.1.1、电子设计元件清单、电子设计元件清单元 件 编 号规 格 参 数作 用 简 介U1AT89C51核心控制芯片LED16*16 LED 点阵组成汉字显示屏U174LS1544 线-16 线译码器R1200R21KC322uF复位电路K1按键开关按键开关C1, C220pFX112MHZ时钟电路行 16*4.7KR列 16*4.7K上拉电阻2n555116小功率 NPN 三极管2n540116小功率 PNP 三极管点阵式汉字电子显示屏5.1.25.1.2 、使用的仪器仪表、使用的仪器仪表数字万用表DT92035.25.2、系统调试、系统调试根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。由于在系统设计中采用模块设计法，所以方便对各电路模块功能进行逐级测试：LED 显示模块的调试等，最后将各模块组合后进行整体测试。5.2.15.2.1、硬件调试、硬件调试对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。5.2.25.2.2、软件调试、软件调试软件调试采用 uVision3 集成开发环境及微机，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误。Vision2IDE 基于 Windows 的开发平台，包含一个高效的编辑器，一个项目管理和一 MAKE 工具。Vision2 支持所有的 keilc51 工具。Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows 界点阵式汉字电子显示屏面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势，包括 C 编辑器。宏汇编器，连接/定位器，目标代码到 HEX 的转换器。 图 5-1 Vision2 界面点阵式汉字电子显示屏5.2.35.2.3、硬件软件联调、硬件软件联调 将调试好的硬件和软件进行联调，主要调试系统的实现功能。5.35.3、测试结果、测试结果此次系统设计结果较好，LED 显示屏能很好的显示信息。LED 显示屏由 4块 8*8 的 LED 小模块组成，整个显示屏可以显示一个 16*16 的汉字，汉字从右到左移动显示，显示亮度也正好。图 5-2点阵式汉字电子显示屏 结结 束束 语语在 LED 点阵汉字显示屏的设计过程中，学到了很多东西，基本了解了整个嵌入式开发的流程。例如，在进行整个设计之前，应该先根据需求分析，对单片机进行选型，然后对各个硬件模块在面包板进行搭试时候，要注意基本的布板原则。在焊接电路板的时候，应该从最基本的最小系统开始， 分模块， 逐个进行焊接测试。在对各个硬件模块进行测试时，要保证软件正确的情况下去测试硬件，要不然发生错误时，不知道到底是哪一方出错了。在进行搭试点阵块的时候，因为电压过高，导致点阵模块损坏。这次设计开发，本人受益非浅，在以后的开发过程中一定吸取教训。点阵式汉字电子显示屏参参 考考 文文 献献1 张毅刚.单片机原理与应用M.北京:高等教育出版社,2003.2 张大明,彭旭昀,尚静基.单片微机控制应用技术M.北京:机械工业出版社,2006.3 付家才.单片机控制工程实践技术M.北京:化学工业出版社,2004.4 http:/:Proteus,2008,3.5 戴佳，戴卫恒.51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社,2006.6 彭为，黄科，雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲M.北京：电子工点阵式汉字电子显示屏业出版社,2006.7 杨将新，李华军，刘东骏.单片机程序设计及应用从基础到实践M.北京：电子业出版社工,2006.8 赵亮，侯国锐.51 单片机 C 语言编程与实例M. 北京：人民邮电出版社.2003。9 韩志军，沈晋源. 单片机应用系统设计M.北京：机械工业出社，2003。10 睢丙东，魏泽鼎.单片机应用与实例M.北京：电子业出版社工，2004。11 李玉梅.基于 MCS-51 系列单片机原理的应用设计M. 北京： 国防工业出版社，2006。12 阎石.数字电子技术基础M.北京:高等教育出版社，2000。13 潘永雄.新编单片机原理与应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2007。14 戴胜华，蒋大明，杨世武.单片机原理与应用M.北京：清华大学出版社，2005。附录附录 1 1 电路设计总原理图电路设计总原理图点阵式汉字电子显示屏VCC40P2.627P0.039P0.633P0.138P0.237P0.534P0.435P0.336P0.732/EA31ALE30/PSEN29P2.728P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119VSS20AT89C51Y01Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y89Y910Y1011GND12Y1113Y1214Y1315Y1416Y1517OE118OE219D20C21B22A23VCC24U174LS15422pFC122pFC2VCCC32201KVCC12Y12MHzS1VCC4.7K*164.7K*162N5401*162N5551*161122334455556677889910101111121213131414151516161717181819192020212122222323242425252626272728283030313132322929LED16*16附录附录 2 2 程程 序序 清清 单单 ORG 0000HMAIN: MOVDPTR,#TAB;字码表初址赋值点阵式汉字电子显示屏MOVR1,#00H ;列控制码MOVR4,#64 ; 移动 及 小心慢行！ 4 个字符，共 64 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,#00H MOVP2,#00H ;关显示 CLR P3.0 MOVA,R2 MOVC A,A+DPTR;取当前列显示字码的第一个字节 MOVP0,A ;送 18 行控制口 INC R2 MOVA,R2 MOVC A,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 INC R2 MOVP1,R1 ;送列控制码 INC R1 ACALL D1MS ;显示 2MSACALL D1MSDJNZR3,C16 ;一屏 16 列是否显示完MOVR3,#16 DJNZ R5,C1 ;未显示 5 次，继续 INC DPTR ;一屏反复显示 5 次完，字码表初值加 2 INC DPTR DJNZR4,CM ;64 列未移动完，继续 AJMPMAIN ;64 列移动完，返回，重新从滁 开始显示D1MS: MOVR6,#2 MOVR7,#248 DJNZR7,$点阵式汉字电子显示屏 DJNZR6,$-4 RETTAB: DB 01,80H,06,02,00,01,0FFH,0FEH ;小 DB 00,00,04,00,02,00,01,00 DB 00,80H,00,60H,00,00,00,00 DB 00,20H,00,40H,03,80H,00,00 DB 0FH,0FCH,00,02,80H,02,40H,02 ;心 DB 38H,02,10H,02,00,02,00,0EH DB 02,00,01,00,00,0E0H,00,00 DB 02,00,1CH,00,00,00,0FFH,0FFH DB 10H,00,0BH,0C1H,0FAH,51H,0AAH,5AH DB 0ABH,0D4H,0AAH,54H,0ABH,0D4H,0AAH,5AH ;慢 DB 0FAH,52H,07,0C1H,02,01,00,00 DB 00,40H,08,80H,11H,00,23H,0FFH DB 0C4H,00,02,00,42H,00,42H,00 DB 42H,00,42H,02,42H,01,43H,0FEH ;行 DB 0C2H,00,46H,00,02,00,00,00 END 点阵式汉字电子显示屏