单片机课程设计点阵汉字显示

摘要

单片机是计算机技术、大规模集成电路技术和控制技术的综合产物。经过30多年的发展历程，单片机应用已十分广泛和深入。所以可以毫不夸地说，任何设备和产品的自动化、数字化和智能化都离不开单片机。现在，凡是电脑控制的设备和产品，必有单片机嵌入其中。这一切表明，单片已成为人类生活中不可或缺的助手。随着单片机应用的日益广泛，利用单片机控制汉字显示屏被广泛地应用与汽车报站器，广告屏等领域。

本文详细介绍了基于51单片机的LED显示屏控制系统的显示原理，对16*16点阵汉字进行显示，显示屏由4个8*8的LED点阵模块组成一个16*16点阵LED。系统仿真利用PORTEUS仿真软件和KEIL软件的联调对LED点阵显示屏系统进行调试。

关键词： LED点阵显示屏单片机 PROTEUS仿真

目录

摘要 (1)

1 硬件设计 (1)

1.1设计框图及介绍 (1)

1.2 51系列单片机简介 (2)

1.3 LED点阵介绍 (5)

1.4 LED显示方式 (6)

1.5 硬件电路 (8)

2 软件设计 (10)

2.1 程序流程图 (10)

2.2 程序代码 (11)

3．主要芯片介绍 (14)

3.1 8051系列的单片机 (14)

3.2 74HC154 (16)

4 PROTEUS仿真 (18)

5心得体会 (20)

1 硬件设计

1.1设计框图及介绍

LED点阵总体框图如图1.1所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放到一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。

此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方而，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列，就在该行该列点燃相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换。

图1.1 点阵显示的总体框图

1.2 51系列单片机简介

单片机（Microcontroller，又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。

8051单片机的基本结构见图1.2。

图1.2 8051单片机的基本结构

8051是MCS-51系列单片机的一个产品。MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机，8051单片机系列指的是MCS-51系列和其他公司的8051衍生产品。这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产品。这些产品给8位单片机注入了新的活力，给它的开发应用开拓了更广泛的前景。

8051系列的部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中断逻辑几部分。

（1）中央处理器

8051的中央处理器由运算器和控制逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）。

算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算；“与”、“或”、“异或”等逻辑运算以及位操作运算。

ALU只能进行运算，运算的操作数可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中，运算结果可以送回ACC或通用寄存器或存储单元中，累加器ACC也可以写为A。B寄存器在乘法指令中用来存放一个乘数，在除法指令中用来存放除数，运算后

B中为部分运算结果。

程序状态字PSW是个8位寄存器，用来寄存本次运算的特征信息，用到其中七位。

PSW的格式如下所示，其各位的含义是：

CY：进位标志。有进位/错位时CY=1，否则CY=0。

AC：半进位标志。当D3位向D4位产生进位/错位时，AC=1，否则AC=0，常用于十进制调整运算中。

F0：用户可设定的标志位，可置位/复位，也可供测试。

RS1、RS0：四个通用寄存器组选择位，该两位的四种组合状态用来选择0~3寄存器组。。

OV：溢出标志。当带符号数运算结果超出-128~+127围时OV=1，否则OV=0。当无符号数乘法结果超过255时，或当无符号数除法的除数为0时OV=1，否则OV=0。

P：奇偶校验标志。每条指令执行完，若A中1的个数为奇数时P=1，否则P=0，即偶校验方式。

控制逻辑主要包括定时和控制逻辑、指令寄存器、译码器以及地址指针DPTR和程序寄存器PC等。

单片机是程序控制式计算机，即它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令的过程：从程序存储器中取出指令送指令存储器IR，然后指令译码器ID进行译码，译码产生一系列符合定时要求的微操作信号，用以控制单片机的各部分动作。8051的控制器在单片机部协调各功能部件之间的数据传送、数据运算等操作，并对单片机发出若干控制信息。这些控制信息的使用专门的控制线，诸如PSEN、ALE、EA以及RST，也有一些是和P3口的某些端子合用，如WR和RD就是P3.6和P3.7，他们的具体功能在介绍8051引脚是一起叙述。

（2）存储器组织

8051单片机的存储器结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的寻址机构和寻址方式，这种结构称为哈佛结构单片机。这种结构与通用微机的存储器结构不同，一般微机只有一个存储器逻辑空间，可随意安排ROM