1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本系統(tǒng)是基于AT89S52單片機設計的，由2片74HC138八位地址鎖存驅動LED的行信號，由2片74HC595八位串入并出驅動LED的列信號。16*16LED的點陣由4塊8*8的SZ41288K點陣拼接成。在本次的設計中主要是思路是通過定時器定時行掃描時間為1ms，這樣人眼由于延時看到的顯示就是連續(xù)的。在進行掃描的時候

2、，是先送每行的列信號，然后選中當前需要掃描的行。每完成一次行的信號掃描，就跳出定時中斷，定時一秒后又重復下一行的掃描。當一個字的16行都掃描完后，延時一段時間，然后對下一個字進行上述的重復掃描。</p><p>　　關鍵詞：16*16LED點陣；AT89S52；74HC138驅動行；74HC595驅動列</p><p><b>　　1.設計任務及要求</b></

3、p><p>　　題目9：16×16 LED點陣顯示漢字</p><p>　　設計要求：通過單片機利用16×16 LED點陣循環(huán)顯示漢字“我愛單片機”。</p><p><b>　　2.方案選擇：</b></p><p>　　1、采用32個IO口分為兩組16個IO口，分別驅動行和列。這種方法需要注意P0口外

4、接上拉電阻，并且全部IO都占用，不能使LED電路模塊化。</p><p>　　2、使用鎖存器驅動行信號，串入并出移位寄存器驅動列信號，這種方法能夠使IO的使用減少，只需要8個IO口，可以實現(xiàn)LED部分的模塊化。</p><p>　　本次課程設計采用的是方案2</p><p><b>　　2.1總體設計方案</b></p><

5、p>　　用兩片片74HC138控制行信號，在對進行片選控制的時候保證，每當?shù)谝黄?4HC138的Y0-Y7掃描完畢（點陣的第一至八行的掃描），進入下一片74HC138進行Y0-Y7的掃描（點陣的第九行至十六行的掃描）。用兩片74HC595采用級聯(lián)的方式，保證一次輸出16列的字碼信號。整體通過定時器定時1ms產生中斷，每1ms就掃描一行，當一個字16行掃描完畢后，重復掃描一段時間，用于延時。直到掃描完“我愛單片機”五個字后程序重復執(zhí)

6、行，這樣就能實現(xiàn)“我愛單片機”循環(huán)顯示。</p><p><b>　　圖2.1 整體設計</b></p><p><b>　　3.硬件電路設計</b></p><p>　　整體原理圖見仿真圖附件（在仿真中單片機最小系統(tǒng)沒有接復位電路，和晶振電路，三極管開關電路用非門代替以及電阻未接）其實際硬件細化模塊如下：</p&g

7、t;<p>　　3.1單片機最小系統(tǒng)模塊</p><p>　　圖3.1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　最小系統(tǒng)主要包括復位電路，晶振電路，但注意單片機的EA端必須接高電平，否則在做實體時，不會讀片內的程序。</p><p>　　圖3.2晶振電路 圖3.3復位電路</p&

8、gt;<p>　　3.2 16*16LED驅動模塊：</p><p>　　整個設計，拋開單片機最小系統(tǒng)，剩下部分作為一個整體LED點陣模塊。其整體硬件原理如圖。</p><p>　　圖3.4 16*16點陣模塊</p><p>　　3.2.1 行信號驅動</p><p>　?、?4HC138譯碼器的管腳圖</p>

9、<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　圖3.5 74HC138管腳圖</p><p>　　②其工作功能表如下：</p><p>　　圖3.6 74HC138真值表</p><p>　　E1、E2、E3用于74HC138的信號使能端。只有當E1、E2為低電平，E3為高電平的時候，片選才能被選中，通過

10、A2-A0的組合，可以選擇性的控制Y0-Y7的某一個口輸出低電平。</p><p>　?、郾敬握n程設計行驅動的方式及原理</p><p>　　圖中的線上的標號A,B,C,D,EN分別與P2口的P2.0，P2.1，P2.2,P2.3,P2.4</p><p><b>　　相連。</b></p><p>　　EN用于7413

11、8的行信號的總開關信號。D用于控制兩片138的工作順序，當P2口為XXXX0000至XXXX0111時保證選中的第1片74138，當P2口輸出XXXX1000-XXXX1111時保證的是選擇的第2片74138.第1片控制1-8行，第2片控制9-16行。</p><p>　　圖3.7兩片74HC138的連接方法</p><p>　　74HC138的輸出全部接三極管的開關電路，當輸出為低電平的

12、時候才能使三極管導通，所選的行才能選中。</p><p>　　圖3.8 三極管開關電路</p><p>　　3.2.2 列信號驅動</p><p>　?、?4HC595管腳圖</p><p>　　圖3.9 74HC595管腳圖</p><p><b>　　②管腳含義圖</b></p>

13、<p>　　圖3.10 74HC595管腳含義</p><p><b>　?、酃δ苷嬷当?lt;/b></p><p>　　圖3.11 74HC595真值表</p><p>　?、鼙敬握n程設計列驅動的方式及原理</p><p>　　圖3.12兩片74HC595級聯(lián)</p><p>　　每次采

14、用串行輸入，當74HC595有上跳時鐘信號時，串入一位。當移入16位數(shù)據時，就開通數(shù)據輸出驅動列信號。其所傳入的數(shù)據是每個字每行的列碼。</p><p>　　3.2.3 16*16LED</p><p>　?、俦驹O計通過4塊8×8單色共陽點陣拼接。單個點陣有64個發(fā)光二極管組成，且每個二極管是放置在行線與列線的叉點上。8*8點陣內部結構如圖</p><p>

15、;　　3.13 8*8LED點陣的內部原理圖</p><p>　?、?個8*8點陣級聯(lián)構成16*16點陣如下圖</p><p>　　圖3.13 LED點陣的級聯(lián)原理</p><p>　　LED驅動顯示采用動態(tài)掃描方法，動態(tài)掃描方式是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以實現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅動器。以16×16點陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陽極連在一起

16、，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽的接法），先送出對應第1行發(fā)光管亮滅的數(shù)據并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；….第16行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。顯示數(shù)據傳輸采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以SPI總線的方法，將列數(shù)據一位一位移入列驅動器。&

17、lt;/p><p>　　但由于采購的8*8LED點陣的管腳圖與理論上的管腳有出入，所以通過測試，得到其管腳分布如下</p><p>　　圖3.14 8*8LED的實際管腳</p><p>　　在拼接的過程中，上面兩塊行行相連，下面兩塊行行相連，左面兩塊列列相連，右面兩塊列列相連</p><p>　　③16*16共陽型點陣顯示字的原理</p&

18、gt;<p>　　行對應的給LED的陽極，先給第一行以高電平，如果送給16列的代碼為EFFF，則第一行的第4個LED被點亮，再給第二行以高電平，如果送給16列的代碼為EF07，則第二行的第4、9、10、11、12、13個被點亮，接著給第三行以高電平，同時給列以驅動代碼，這樣不斷地進行行行的掃描，只要速度夠快，由于人的視覺暫留作用，就不會感覺到明顯的閃爍感。點陣上會看到一個清晰的“機”字。</p><p&

19、gt;　　圖3.15顯示字的原理圖</p><p><b>　　④字模提取軟件截圖</b></p><p>　　圖3.16 字模提取軟件</p><p>　　4.軟件設計（程序以及流程框圖）</p><p><b>　　4.1程序流程圖</b></p><p>　　圖4.1

20、程序流程圖</p><p><b>　　4.2程序清單:</b></p><p><b>　　見附件一</b></p><p>　　4.3程序模塊及其之間的關系：</p><p>　　1.主程序：主要是對定時器的計數(shù)初值以及方式進行初始化，開定時器中斷以及寫語句實現(xiàn)真?zhèn)€顯示程序的重復運行。</

21、p><p>　　2.顯示子程序：用于初始化行掃描開始的地址以及對每個字的16行重復掃描延時</p><p>　　3.時器中斷服務程序：定時1ms，定時的時間就是行掃描的間隔時間，在掃描過程中進行行驅動信號的改變和列信號的改變</p><p>　　4.74HC595串入并出子程序：主要是將字的代碼通過串行的方式，移入74HC595進行暫存。</p><

22、p>　　程序之間的具體調用是通過主程序調用顯示程序，開始進行定時，當定時時間到，進入中斷服務，進行列信號的查表以及對應行的通斷送點陣顯示。之后調回顯示子程序進行每個字的一段時間的延遲，當“我愛單片機”五個字整體顯示完一次，就再調用顯示子程序重復運行。</p><p><b>　　5.檢測與調試</b></p><p>　　在仿真的過程中，由于簡化了電路，用非門代

23、替了三極管開關電路，以及單片機最小系統(tǒng)的簡化，在仿真的過程中沒有出現(xiàn)大的問題。但在實際電路的焊接好后，由于經驗不足，加上平時都是在PROTUES中進行仿真，實際電路中在檢查和調試過程中出現(xiàn)了以下問題：</p><p>　　1.8*8的點陣的管腳和理論上的管腳不一樣，第一次焊接的時候，忽略了管腳的問題，當焊接好后，出現(xiàn)了不按照預定的程序進行顯示。通過萬用表對點陣的二極管通斷進行檢測，將管腳的各行各列依次檢查出來后再

24、進行拼接。</p><p>　　2.在單片機最小系統(tǒng)部分，在最開始沒有將EA管腳接高電平，導致一開始程序不運行，一開始以為是電路沒有連接通，反復查找，在師姐的幫助下，最終發(fā)現(xiàn)是EA沒接高。當接高后問題解決，程序正常運行。</p><p><b>　　6.總結</b></p><p>　　通過本次的課程設計，我組織并參與了整個過程，從最開始的編程

25、和仿真的聯(lián)調，已經后來的焊接實物和檢查實物的故障。在這個過程中，我明白了要想學好嵌入式系統(tǒng)必須要有耐心和細心。在對元件的選擇方面必須要細心，所有的參數(shù)需要通過計算或者類比，在對元件的焊接方面必須要耐心。清楚的記得在拼接16*16的LED點陣的時候，急躁之后換回來的是重新焊接，在焊接方面一定需要耐心。在查元件的各管腳的含義的時候一定要細心，要領會所有管腳的含義，最重要的是功能作用表和時序圖，這兩個也就是描述芯片的作用，我們本次采用的74H

26、C138和74HC595.通過這兩個芯片我對譯碼器的作用有了更深的理解，不再停留在譯碼器只用在地址的譯碼。也對單片機的串行通信有了更熟悉的理解，一定要用CY作為過渡寄存器，這樣能保證是每到一個脈沖信號就串行通信一位數(shù)據。</p><p>　　這里感謝小組同學的付出，特別感謝黃地陪我一起焊接硬件。</p><p>　　在這里也感謝簡毅老師對我們的幫助和支持。</p><p

27、><b>　　7參考文獻</b></p><p>　　[1]李朝青．單片機原理及接口技術．北京．北京航空航天大學出版社. 2005.10</p><p>　　[2]閻石．數(shù)字電子技術基礎．北京．清華大學出版社 . 1998.12</p><p>　　[3]楊欣. 電子設計從零開始（第2版）.北京. 清華大學出版社. 2010.10<

28、/p><p>　　附件一：（本次課程設計程序）</p><p>　　SDATA_595 EQU P2.5 ;串行數(shù)據輸入</p><p>　　SCLK_595 EQU P2.7 ;移位時鐘脈沖</p><p>　　RCK_595 EQU P2.6 ;輸出鎖存器控制脈沖</p><p>　

29、　G_74138 EQU P2.4 ;顯示允許控制信號端口</p><p>　　ROW_END BIT 20H.0 ;行掃描完畢標志</p><p>　　COUN_COMP EQU 30H ;計數(shù)比較值單元</p><p>　　;***************************************************

30、*******</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　AJMP TIMER0</p><p>　　;*****************************************************

31、*****</p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　MOV SP,#70H</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b

32、></p><p><b>　　MOV P3,A</b></p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　CLR ROW_END </p><p>　　CLR RCK_595</p><p>　　MOV TMOD,#01

33、H ;設置定時器0工作在定時方式1</p><p>　　MOV TH0,#0FCH ;1ms定時常數(shù)</p><p>　　MOV TL0,#18H</p><p>　　MOV IE,#82H ;允許總中斷，允許定時器0中斷</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p

34、><p>　　MOV R0,#00H </p><p><b>　　MAIN1:</b></p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p>　　AJMP MAIN1</p><p>　　;***************************************

35、*******************</p><p><b>　　; 顯示子程序</b></p><p>　　; R1 － 文字列碼的偏址</p><p>　　; R2 － 行掃描地址 R3 － 每個字循環(huán)掃描的次數(shù)</p><p>　　; B － 暫存R1的過程數(shù)據</p><p>

36、;　　;**********************************************************</p><p><b>　　DISPLAY:</b></p><p>　　MOV B,#00H ;查表偏址暫存（從00開始）</p><p><b>　　MOV R1,B<

37、/b></p><p>　　MOV COUN_COMP,#0A0H</p><p><b>　　D_LOOP:</b></p><p>　　MOV R3,#5AH ;控制每個字的顯示速度</p><p><b>　　D_LOOP1:</b></p>

38、<p>　　MOV R2,#00H ;第0行開始</p><p><b>　　MOV R1,B</b></p><p>　　SETB TR0 ;開掃描</p><p><b>　　D_LOOP2:</b></p><p>　　

39、JBC ROW_END,D_LOOP3 ;標志為1掃描一個字16行結束</p><p>　　AJMP D_LOOP2</p><p><b>　　D_LOOP3:</b></p><p>　　DJNZ R3,D_LOOP1 ;每個字重復掃描</p><p>　　MOV A,R1

40、 </p><p><b>　　MOV B,A</b></p><p>　　CJNE A,COUN_COMP,D_LOOP ;5個字是否顯示完？</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　;**********************************

41、************************</p><p>　　; T0中斷掃描子程序</p><p>　　; R1 － 取數(shù)據地址； R2 － 行掃描地址</p><p>　　;**********************************************************</p><p><b>　　

42、TIMER0:</b></p><p><b>　　PUSH ACC</b></p><p>　　MOV TH0,#0FCH ;1ms定時常數(shù)</p><p>　　MOV TL0,#18H</p><p>　　INC R1 ;取每行右邊字節(jié)偏址</p

43、><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;取每行右邊字節(jié)數(shù)據</p><p>　　LCALL WR_595</p><p>　　DEC R1 ;取每行左邊字節(jié)偏址</p><p><b>

44、　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;取每行左邊字節(jié)數(shù)據</p><p>　　LCALL WR_595</p><p>　　SETB G_74138 ;關行顯示，準備刷新</p><p><b>　　NOP</b></p>

45、;<p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB RCK_595 ;產生上升沿，數(shù)據打入輸出端</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CLR RCK_59

46、5 ;恢復低電平</p><p>　　MOV A,R2 ;</p><p>　　MOV P2,A ;行輸出</p><p>　　CLR G_74138 ;開行顯示</p><p><b>　　INC R1</b></

47、p><p>　　INC R1 ;下一行數(shù)據地址</p><p>　　INC R2 ;修改顯示行地址</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　JNZ T0_E

48、ND ;一個字的16行掃描是否完畢？</p><p>　　SETB ROW_END ;一個字的16行掃描完,置標記</p><p>　　CLR TR0 ;一個字的16行掃描完，關掃描</p><p><b>　　T0_END:</b></p><p>

49、;<b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　;**********************************************************</p><p>　　;移位寄存器接收數(shù)據子程序</p><p>　　;**

50、********************************************************</p><p><b>　　WR_595:</b></p><p>　　MOV R4,#08H</p><p><b>　　WR_LOOP:</b></p><p><b>　

51、　RLC A</b></p><p>　　MOV SDATA_595,C</p><p>　　SETB SCLK_595 ;上升沿發(fā)生移位</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CL

52、R SCLK_595</p><p>　　DJNZ R4,WR_LOOP</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;**********************************************************</p><p><b>　　TAB:</b>

53、;</p><p><b>　　;我</b></p><p>　　DB 0FBH,7FH,0F1H,5FH,87H,6FH,0F7H,6FH,0F7H,7BH,00H,01H,0F7H,7FH,0F7H,6FH</p><p>　　DB 0F5H,6FH,0F3H,9FH,0E7H,0BFH,97H,5FH,0F6H,0DFH,0F5H,0E

54、BH,0D7H,0EBH,0EFH,0F3H</p><p><b>　　;愛</b></p><p>　　DB 0FFH,87H,0C0H,7FH,0EEH,0EFH,0F6H,0DFH,80H,01H,0BDH,0FDH,7DH,0FBH,80H,07H</p><p>　　DB 0FBH,0FFH,0F8H,0FH,0F5H,0DFH

55、,0F6H,0BFH,0EFH,7FH,0EEH,9FH,0DDH,0E3H,0F3H,0F7H</p><p><b>　　;單</b></p><p>　　DB 0EFH,0EFH,0F7H,0DFH,0FBH,0B7H,0C0H,03H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H,0C0H,07H,0DEH,0F7H</p><p>　　DB

56、 0DEH,0F7H,0C0H,07H,0DEH,0FFH,0FEH,0FBH,00H,01H,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH</p><p><b>　　;片</b></p><p>　　DB 0FFH,7FH,0DFH,7FH,0DFH,7FH,0DFH,7FH,0DFH,7BH,0C0H,01H,0DFH,0FFH,0DFH,0FF

57、H</p><p>　　DB 0C0H,3FH,0DFH,0BFH,0DFH,0BFH,0DFH,0BFH,0DFH,0BFH,0DFH,0BFH,0BFH,0BFH,7FH,0BFH</p><p><b>　　;機</b></p><p>　　DB 0EFH,0FFH,0EFH,0EFH,0EEH,07H,0EEH,0EFH,02H,0

58、EFH,0EEH,0EFH,0CEH,0EFH,0C6H,0EFH</p><p>　　DB 0AAH,0EFH,0AEH,0EFH,6EH,0EFH,0EEH,0EFH,0EEH,0EDH,0EDH,0EDH,0EBH,0F1H,0E7H,0FFH</p><p>　　;**********************************************************

59、</p><p>　　END ;結束</p><p>　　;**********************************************************</p><p>　　附件二（本次課程設計的仿真原理圖）</p><p>　　附件三（仿真的截圖）</p><p>　　附件四