1、3.2调试过程：3.3 设计心得： 171.前言 1.1课题的背景、目的以及意义目前以LED 半导体发光器件为显示介质的大型显示屏已广泛地被应用。其控制驱动方式各种各样,也各具特色。在LED 发光管的驱动设计上也有许多的方式。作为计算机应用技术之一的LED电子显示屏，使一种具有反应快、使用灵活、视觉效果好等优点的宣传工具，因而被广泛用于短小新闻的报道、车站和码头信息通告、气象消息显示、商品广告宣传以及证券交易场所将大量数据实时向顾客通报等各个领域。设计内容：采用点阵显示模块MD1216C-RG、单片机、74LS273、74LS374、74LS32等芯片，画出连接的电路图，并编写程序,由单片机控
2、制点阵显示模块显示汉字。设计目标是画出正确的电路原理图，在点阵显示模块MD1216C-RG上显示汉字“我”。 1.2课题的现状与发展趋势经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了较为完整的产业链，1998年中国光学光电子待业协会光电器件分会LED显示屏专业委员会成立，此协会集中了全国有代表性和影响的LED显示屏主要生产企业，成立之初有55家成员单位，目前已发展到67家，基本上包括了全国LED显示屏行业的主导企业。中国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后，目前已经实现了自主生产外延片和芯片。现阶段，从事该产业的人数达5万多人，研究机构20多家，企业4000多家，其中上游企业50余
3、家，封装企业1000余家，下游应用企业3000余家。在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门和深圳等国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。2007年我国LED显示屏产业主要集中在华东和华南地区，这两个地区的产业总体规模占到全国的60%以上，这一趋势近两年更为明显。统计数据显示，2007年市场销售额在1000万元以上的企业有108家，占到85%，反映出行业内企业平均规模水平在提升；2007年市场销售额在5000万元以上的企业有38家，占30%，其销售额合计为40.8亿元，销售额占到了全行业的67.9%，反映出LED
4、显示应用产业的集约化发展趋势；2007年销售额在1亿元以上的企业有17家，占13.4%，其销售额合计28.08亿元，销售额占到了全行业的46.7%。LED显示屏是发光二极管主要应用面之一，近年来发展迅速，目前LED显示屏制作技术先进，售价低，国外公司很难在大陆竞争市场，据不完全统计，1998年我国LED显示屏生产厂商有150多家，制造各类显示屏约五万平方米，实现产值14亿元，主要生产厂家有北京兰通、南京洛普、联创健和、上海信茂、上海三思科、东北微电子、西安青松、天津数据、深圳同洲等，这些公司生产的户外屏，全彩色室内外屏都能为用户接受，推动了信息显示市场发展。 1. 蓝色及纯绿色LED产品自出现
5、以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。全彩色LED显示屏将是LED显示屏的重要发展方向。2. 材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个新趋势。3. 信息化社会的形成，LED显示民间的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要示诉小型LED显示民间会有较大提高。LED显示频正在向着高亮度、全彩化，标准化、规范化，产品结构多样化的方向快速发展。 2.课题设计 2.1方案的原理、特点与选择依据 2.1.1 LED点阵及芯片介绍 （1）MD1216C-RG介绍点阵显示模块的行
6、输入线接至内部LED的阴极端，列输入线接至内部LED的阳极端（若阳极端输入为高电平，阴极端输入为低电平则该LED点亮）。该实验模块使用74L374来控制行输入线的电平值。将74LS374的某输出置0，则对应的LED阴极端被置0。该模块使用74LS273来控制列输入线，并通过9013提供电流驱动。将74LS273的某输出置1，则对应的LED阳极端被置高。每次系统重新开启或总清后，74LS273输出为全0，LED显示被关闭。（2） 74LS374芯片介绍图 2.1 74LS374引脚图图 2.2 74LS374 内部结构及真值表74LS374 的输出端 O0O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端
7、 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当时钟端 CP 脉冲上升沿的作用下，O 随数据 D 而变由于 CP 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。D0D7 数据输入端OE 三态允许控制端（低电平有效）CP 时钟输入端O0O7 输出端简要说明:374为具有三态输出的八 D 边沿触发器,共有 54/74S374 和 54/74LS374 两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下（不同厂家具体值有差别）:型号 fm PD54S374
8、/74S374 100MHz 450mW，54LS374/74LS374 50MHz 135mW（3）74LS273芯片介绍图 2.3 74LS273 引脚图及真值表1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部输出0,即全部复位;当1脚为高电平时,11（CLK）脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、
9、16（Q6）、19（Q7）上.2.1.2 方案的选择依据 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，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1616的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是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
10、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。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用
11、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，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可
12、以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。
13、2.2系统详细设计 2.2.1硬件设计 图2.4 LED显示模块及行扫描电路 图2.5 地址译码电路 图2.6 8051单片机以及74LS273 图2,.7 列扫描电路1 图2.8 列扫描电路2本实验模块使用1块MD1216C-RG（共阳极）组成1616点阵，以满足汉字显示的要求。为了方便的控制四个单元，使用了一74LS139译码，产生四个地址片选信号：CLKC1= CSLED，CLKC2= CSLED+1，用于列控制的两片74LS273；CLKR1= CSLED+2，CLKR2= CSLED+3，用于行控制的两片74LS374。LED模块的CSLED接F200H。 2.2.2 软件设计 该设
14、计是为了显示字“我 爱 罗”，程序流程图如下所示： 程序如下： ;FOR eat598;*LED 点阵显示示例程序*CSLED EQU 0F200HCSc1 EQU CSLED ;列18 273CSc2 EQU CSLED+1H ;列916 273CSr1 EQU CSLED+2H ;行18 374CSr2 EQU CSLED+3H ;行96 374 ORG 0000H MOV SP,#60H MOV R1,#5HD: LCALL DELAY1 AB: MOV R5,#00H ;设定汉字表格初始值 MOV R4,#01H ;设定列扫描初始值,从第一列开始DISP: MOV A,R5 RL AC
15、C MOV DPTR,#XXXX ;此处设定所要显示的字符 MOVC A,A+DPTR CPL ACC ;代码取反,决定显示的阴阳 MOV DPTR,#CSr1 MOVX DPTR,A INC ACC CPL ACC MOV DPTR,#CSr2 MOV DPTR,#CSc1 MOV A,R4 MOV R4,ACC INC R5 LCALL DELAY MOV A,#00H ;清上次显示值 MOVX DPTR,A ;关闭行、列 MOV A,#0FFH MOV DPTR,#CSR1 MOVX DPTR,A CJNE R5,#8H,DISP ;判是否显示到第八列DISP2: MOV DPTR,#C
16、Sc2 MOV DPTR,#CSR2 CJNE R5,#10H,DISP2 ;判是否扫描到第十六列 DJNZ R1,AB MOV R1,5HBC: MOV R5,#00H ; MOV R4,#01H DISP3: MOV DPTR,#YYYY ; CJNE R5,#8H,DISP3 ;DISP4: CJNE R5,#10H,DISP4 ;判是否扫描到第十六列 DJNZ R1,BC CD:DISP5: MOV DPTR,#ZZZZ ; CJNE R5,#8H,DISP5 ;DISP6: MOV DPTR,#ZZZZ ; CJNE R5,#10H,DISP6 ; DJNZ R1,CD MOV R1
17、,5H LJMP D* 延时子程序,协调字符显示速度 *DELAY: MOV R7,#01HDL1: MOV R6,#00HDL2: DJNZ R6,DL2 DJNZ R7,DL1 RET DELAY1: MOV R2,#100 ;延时1sLOOP1: MOV R3,#0AHLOOP2: MOV R0,#0FAH DJNZ R0,$ DJNZ R3,LOOP2 DJNZ R2,LOOP1 RET* XXXX:DB 00H,00H,01H,00H,11H,14H,21H,22H,3FH,0FEH,41H,40H,01H,40H,01H,00H DB 79H,04H,07H,08H,01H,0F0
18、H,21H,1CH,11H,22H,01H,4CH,01H,00H,00H,00HYYYY:DB 00H,00H,03H,02H,04H,04H,34H,88H,2CH,90H,24H,0A1H,5CH,0AAH,45H,0A4H DB 84H,0AAH,8CH,0B2H,0B4H,0A1H,04H,80H,04H,00H,03H,00H,00H,00HZZZZ:DB 00H,00H,00H,00H,78H,20H,48H,40H,48H,0C0H,79H,21H,4BH,12H,49H,0CH DB 49H,08H,49H,10H,79H,20H,49H,40H,49H,80H,78H,00
19、H,00H,00H,00H,00H* END3、结论 3.1显示效果： 该设计最终动态显示“我爱罗”三个字。 3.2调试过程： 本系统在伟福_VW（V系列仿真器集成调试软件）环境中进行软件调试。首先依据各功能模块的功能要求和工作过程画出程序的流程图，然后根据流程图和系统的硬件连接写出详细的汇编程序，接着对各个子程序进行编译，调试，运行，看看是否能达到其功能，然后再将整个程序糅合在一起进行整体软件调试。在整体调试中，需注意寄存器组不能重复，在进入中断时，哪些寄存器内容和参数需入栈保护，以及调用子程序时各参数必须统一，在编译通过时，最好能把整个程序再单步执行一遍。单步执行时，最好打开CPU窗口和数
20、据窗口，看看每步执行完后数据各个特殊功能寄存器中数据的变化，这样才能确保整个程序按照系统的工作过程和功能要求执行。在编写汇编程序时，有一些最容易出错的地方往往被忽视，有以下几点：程序的标号一定不要重复，在整个程序中不允许有两个名字相同的标号。语句中间的标点符号须在英文输入环境下，中文环境下的标点伟福编译软件不识别，这一点需特别注意。中断子程序的标号不能使用 。在存储程序段时，必须符合文件存储格式如.ASM格式，否则下次将不能正常打开文件。还有一些常见的问题比如：立即数前应加#号，片外取指时在寄存器前加号等，在这里不能一一列举，总之，写入程序时一定要严格按照汇编程序要求，认真、仔细的书写。 3.
21、3 设计心得： 本文主要介绍了点阵式汉字LED显示频的原理与制作，充分的利用了单片机的功能。通过本次的设计让我对当今广泛使用的LED显示频有了更加深入的了解。从设计最后的调试情况更可以体现出LED显示频亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优良作用。本文详细的讲述了LED显示频的软件系统设计和硬件系统设计，并给出了相关的程序流程和大量原理图。对LED显示频的原理与制作流程作出了充分的解说。通过设计过程提出了一些在软件设计和硬件设计比较容易出错的地方。参考文献1 周荷琴,吴秀清.微型计算机原理与接口技术M.合肥:中国科学技术大学出版社,2008年6月2 周重益，潘操.单片机原理应用开发系统实验指导书M江苏：江苏工业学院2009 3 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社，19964 徐安.单片机原理与应用M.北京：北京希望电子出版社，20035 马家辰. MCS-51单片机原理及接口技术M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997
