邱佳奇单片机点阵设计.doc

邱佳奇单片机点阵设计

班级：电信4班
姓名：邱佳奇
学号：2220081156

一．实验目的
用TOP-23088DH-U 8x8LED点阵块设计制作一个8×16点阵汉字显示器，通过51单片机作为控制系统，由8255的A口为段数据口向两块点阵提供数据，B口提供扫描信息，通过74LS154译码后进行扫描。同时C口接3个开关，形成控制功能选择。
二．设计要求
1、能显示16×8的汉字，显示“JAY.”；
2、通过按键控制可以改变显示的汉字，图形和符号；
3、通过按键控制可以实现汉字动态显示“大连”；
4、可以实现简单的图形的从外向内周期显示；
5、增加了驱动电路，提高了现实亮度。
三．实验元器件
需要器件名称
数量
8051单片机
1
74LS154
1
8255（实验箱集成）
1
74LS244
1
面包板
3
导线
若干
开关（实验箱集成）
3
TOP-23088DH-U 8x8LED
2
四.原理分析
TOP-23088DH-U 8x8LED点阵电路原理图及其使用说明
有标记的一侧
6
3
12
1
14
15
2
4

正面图，脚线分布

8
13
11
5
16
7
10
9

说明：
TOP-23088DH-U 8x8LED点阵属于共阴极点阵
其中
1至8
控制行
行为阳极
低电平1有效
9至16
控制列
列为阴极
高电平0有效
要点亮某盏小灯时，应先把小灯所位置的行置于低电平。然后控制列的高电平
编程时按“高位往低位”的顺序编写代码
如果，当你所选购的8x8LED点阵型号是别的型号，而你又没有得到相关电路图时，可以自己用数字万用表去检测。
方法如下：
1．以有标记的那一端在上，建立坐标系。
2．将数字万用表调到测试二极管的那端，如后将红笔固定在某一引脚上，然后将黑笔分别及其他引脚相接。观察哪一行或者那一列的小灯是否被点亮，然后记下坐标。如果小灯没亮，则将黑笔及红笔换位，再重复测量。
3．然后重复上述步骤2。之后整理所得的数据，即可得到该8x8LED点阵的电路图了。

点阵模块图如下：

如上图所示，本实验通过列扫描方式，扫描同时给行线送显示数据。当扫描到某列，则该列选通，其他列截止，选通瞬间送显示数据，则所对应的二极管亮。
显示的基本原理：
点阵依靠循环点亮每一列（或行），快速循环形成一屏图像，而每一屏快速交替，可进一步形成动画的效果。
五．实验方案
（1）方案论证
控制模块
整个系统由8051、74LS154，8255组成，其中，8051，8255，以及开关都集成在实验箱上。并且集成了时钟等必须器件。

74LS154
是4线转16线译码器，4线端接8255的PB.0-PB.3口接收列扫描信息，16线端低电平有效，控制点阵的16列

74LS244
是对列的驱动，8255的PA.0-PA.7用于将行扫描数据进行高速串-并转换，实验箱内部便可提供较大电流总够控制点阵的8行，这样，点阵的128个点中被选通的就亮。

显示模块
由2块TOP-23088DH-U 8x8LED点阵组成

（2）硬件连接
（3）流程图
（
（4）软件部分
编程思路为：先对相关变量进行初始化，循环扫描点亮16列LED，一帧图像扫描完毕后，列指针向右移动一位，再扫描下一帧图像。依此类推，列指针共向右移动16位，这样主观上就感觉向左滚动，移动一个汉字（列指针右移16位）后，字指针指向下一个汉字，这样就能在显示屏上看到汉字滚动。
（5）实验程序
ORG 0000H
LJMP START
ORG 3000H
START:MOV DPTR,#8003H
MOV A,#81H
MOVX @DPTR,A
MOV R6,#2
MOV R7,#10H
MOV DPTR,#8002H
MOVX A,@DPTR
JNB ACC.0,L1
JNB ACC.1,L2
JNB ACC.2,L3
SJMP START
L1: MOV R0,#00H
MOV R1,#00H
LOOP1: MOV A,R1
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#TAB1
MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#8000H
MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
INC R0
INC R1
DJNZ R7,LOOP1
MOV R7,#10H
DJNZ R6,L1
LJMP START

L2: MOV R4,#00H

MOV A,R4
MOV R0,A
LOOP2: MOV R1,#00H
KK2: MOV A,R1
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A

MOV DPTR,#TAB2
MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#8000H
MOVX @DPTR,A
INC R0
INC R1
LCALL DELAY
DJNZ R7,KK2
MOV A,R4
MOV R0,A
MOV R7,#10H
DJNZ R6,LOOP2
LCALL DELAY
INC R4
MOV A,R4
MOV R0,A ;
MOV R7,#10H
MOV R6,#02H
CJNE R4, #16,LOOP2
LJMP START
L3: MOV R4,#00H
MOV R5,#08H
MOV A,R4
MOV R0,A
MOV R1,#00H
LOOP3: MOV A,R1
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#TAB3
MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#8000H
MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
INC R0
INC R1
DJNZ R7,LOOP3
MOV R7,#10H
MOV A,R4
MOV R0,A
DJNZ R6,LOOP3
MOV R6,#2
MOV A,#16
ADD A,R4
MOV R4,A
MOV R0,A
DJNZ R5,LOOP3
LJMP START
DELAY:MOV R2,#0FH
PP:MOV R3,#1FH
DJNZ R3,$
DJNZ R2,PP
RET

TAB1:
DB 60H,80H,80H,80H,3FH,0FCH,12H,11H,12H,0FCH,01H,02H,0FCH,02H,01H,80H
TAB2:
DB 04H,7FH,84H,0FCH,00H,78H,48H,78H,00H,04H,8AH,79H,08H,89H,0FAH,04H
DB 04H,7FH,84H,0FCH,00H,78H,48H,78H,00H,04H,8AH,79H,08H,89H,0FAH,04H

TAB3:
DB 0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
DB 00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H
DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH
END
六.实际制作及调试
（1）实际制作
使用keil先对软件程序进行编译测试并进行proteus仿真，调试成功后开始硬件部分。

再编一段小程序用来测试硬件，发现LED有显示，即可向下进行，在这个环节上，所编程序应将字型表先全设为0FFH，因为只有让LED全点亮才能测试出所有线路，LED，8051和8255能否正常工作、点阵的极性及是否有坏点。
在制作过程中，由于LED管脚并不是及每一行每一列一一对应的，所以上网站找到了关于该点阵的资料。之后在用仪器测试74LS154，74LS244是否正常，然后按照之前设计好的线路连接硬件线路，电路连接需要仔细。
（2）调试过程
先通过韦弗的软件将程序下载到实验箱中，初始为黑屏，因为没有按键被按下。之后通过按键进行控制，看显示是否正确，若点阵全都不亮，则首先要仔细检查程序，很可能是程序出了问题，因为之前已经对硬件进行测试了，若确定程序没有问题，则很可能是连线出现了断线，或者是连线连错了，点阵实验的线较多，所以需要在实验之前对每根线路进行检测，检测的方法是使用万用表检测是否出现短路现象。由于线较多，所以很容易接连错了，也有可能是前面对LED的能否正常工作没有测试到位导致部分电路问题被遗漏。若测试时就只有几个点不亮，这时就能确定点阵极性及那些点是坏点。
（3） 实物图

七．实验总结
1.实验过程中的问题及分析：
（1） 这次实验管教连线比较多，而且比较密集，一定要细心。
（2）点阵的每个管脚行及列要先通过测试后才能确定，或者是在网上寻找资料确定管脚，由于管脚并不是按顺序的，所以不能随便连接
（3）最好事先写一个测试程序，加一个延时判断一下。
（4）程序关键之处在于串口发送列数据的延时控制，否则很难观测到扫描图像。同时，行数据的延时控制也很重要，这决定整个画面是否闪烁。
（5）为了控制汉字滚动速度，有时需对一帧图像扫描数次后才将列指针移位。
（6）为了是提高显示图形的亮度，加了两块74LS244对列进行驱动
2．实验心得：
通过本次单片机课设，更加加深了对单片机硬件系统的理解，同时通过设计过程中的查询资料，初步掌握了keil uvision3以及wave等软件的应用。同时实际接触了各个功能芯片以及点阵实物。了解了点阵的每个管脚的查询方法。同时了解了实现点阵循环移动显示的程序设计思路。收获很大。
八． 参考资料
[1]陈堂敏.刘焕平主编.单片机原理及应用.北京:北京理工大学出版社,2007.
[2]沈美明.温动蝉编著.IBM-PC汇编语言程序设计.北京:清华大学出版社,1994.
[3]张仰森等编.微型计算机常用软硬件技术速查手册.北京:北京希望电脑公司,1994.
[4]江修汗等编.计算机控制原理及应用.西安:西安电子科技大学出版社,1999.