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LED 點陣漢字顯示屏
概 述
這次比賽制作由於時間緊，同時為了降低制作難度， 僅作了四個字的輪流顯示，實際使用時可根據這個原理自行擴充顯示的字數。
設計制作主要運用於學校的宣傳欄，如：本科評估的各種信息，學校學院重要通知，天氣預報等各種信息。
系統設計
壹 硬件電路
（1）系統組成：
主要硬件電路：LED 點陣條屏是由 16 個 8*8 的 LED 點陣塊組成，形成 16*64 矩形點陣，以AT89S51為控制核心。顯示屏的其他主要硬件有：
① 帶鎖存輸出的 8位移位寄存器74HC595，作為LED的列線驅動輸入；
② 四六譯碼器 74LS154，作為 LED行線的譯碼選擇（實際制作中考慮成本問題改為兩個74HC138聯合）；
③ 三極管 9012，連接四六譯碼器的十六個輸出端，作為開關使用，驅動LED的行線。
圖二 AT89S51單片機最小系統
AT89S51相關器件連接的接腳如下：PA0-PA3連接4-16譯碼器的輸入口A，B，C，D；PB0-PB3連接74HC595的輸入口 SI，SCK，RCK；PD6-PD7作串口通信使用連接RxD,TxD 兩個三八譯碼器74LS138組成的16個輸出端連接 16 個 9012的三極管的基極 B，發射極E 連接5V電源，集電極C連接到三個漢字點陣的16 個行線控制端。 點陣的 48 列數據線驅動由 6 片 74HC595 級聯組成，前壹片 74HC595 的 Q’H 引腳連接下壹片的SI引腳，各片的SCK、RCK、SRCLR、G引腳分別並聯。
（2）LED點陣塊
圖三 LED點陣塊
8*8的LED點陣為單色行***陰模塊，單點的工作電壓為正向（Vf)=1.8 v ,正向電流（IF）= 8-10 mA 。靜態點亮器件時（64點全亮）總電流為 640mA，總電壓為 1.8 v，總功率為 1.15 W。動態時取決於掃描頻率（1/8或1/16秒），單點瞬間電流可達 80-160 mA。 16*16點陣靜態時16*16*10mA,動態時單點電流80-160mA。
實際測試：整機電流700 mA
（2） 移位寄存器74HC595
圖四 74HC595內部邏輯圖
74HC595是帶鎖存輸出的8位移位寄存器，其管腳見下圖，其中SI是串行數據的輸入端；VCC、GND分別為電源和地；RCK是存儲寄存器的輸入時鐘，SCK是移位寄存器的輸入時鐘，SCLR是移位寄存器的輸入清除，Q’H是串入數據的輸出，G是對輸入數據的輸出使能控制，QA~QH串入數據的並行輸出。從SI口輸入的數據在移位寄存器的SCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中，在RCK腳的上升沿作用下將輸入的數據鎖存在74HC595中，當G為低電平時時，數據並行輸出。SCLR為移位寄存器的輸入清除端。
（3） 74HC138以及驅動電路
圖五 74HC138以及驅動電路實物圖
4-16線譯碼器（用兩塊74HC138組成），其管腳如圖所示，A，B，C，D為譯碼的輸入端，值的區間從0000到1111，Y1~Y15是對應A，B，C，D四個輸入引腳的輸出腳，其中選中的線用輸出低電平，沒有選中的輸出高電平，G1、G2是使能端，只有輸入相應D低電平才能使譯碼器正常工作。
驅動三極管為16個9012，用萬能板焊接。
二 軟件設計
單片機方的程序設計 單片機在LED點陣漢字顯示系統中主要負責數據的接收、存儲和掃描顯示 LED點陣屏三大主要功能。串行移動的子程序設計 這是壹個通用子程序，在顯示子程序中都要被調用，功能是移位寄存器 74HC595接收單片機發出的點陣行數據，逐位移動到對應位置後再進行鎖存和輸出工作，同時對四六譯碼器進行開關工作，控制屏幕的顯示。
部分程序：初始化程序：
#include <AT892051.H>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define SPEED 3
uchar col,disrow;
uint word;
uchar code HZ[];
uchar BUFF[6];
void loadoneline(void);
void sendoneline(void);
發送部分程序：
void sendoneline(void)
{
char s;uchar inc;
if(col<8)inc=0;else inc=1;
for(s=4+inc;s>=0+inc;s--)
{
SBUF=two_onebyte(BUFF[s],BUFF[s+1]);
while(!TI);TI=0;
}
}
三 調試
調試主要分為硬件調試和軟件調試：
硬件調試：在焊接電路板的時候，應該從最基本的最小系統開始，分模塊，逐個進行焊接測試。在對各個硬件模塊進行測試時，要保證軟件正確的情況下去測試硬件，要不然發生錯誤時，不知道到底是哪壹方出錯了。當然，在設計的過程中也存在著失誤和不足。
軟件調試：軟件部分是先參考書上的例子，然後自己根據硬件電路寫程序，由於以前所學是C語言，所以這個系統在編寫程序過程中都采用C語言編寫。剛剛開始，編寫不會壹次性通過，經過仔細分析修改最後編譯成功。但是，在實際寫如S51中，LED顯示屏出現各種各樣的亂碼，通過再次認真仔細分析多次修改程序後，程序能夠正常運行。
四 總結
在 LED點陣漢字顯示屏的設計過程中，學到了很多東西，基本了解了整個嵌入式開發的流程。例如，在進行整個設計之前，應該先根據需求分析，對單片機進行選型，然後對各個硬件模塊進行搭試。在畫PCB電路板的時候，要註意基本的布板原則。例如，在進行PCB布板的時候，濾波電容不夠靠近芯片的電源腳和地腳。在進行搭試點陣塊的時候，因為電壓過高，導致點陣塊損壞。這次第壹屆電子設計制作，本人受益非淺，在以後的電子設計制作過程中壹定吸取教訓。
參考文獻：
[1]何立民．單片機應用技術選編[M]．北京：北京航空航天大學出版社．1998．
[2]杜春雷．如何使用Visual Basic 6．0 dP3~ [M]．北京：機械工業出版社，1999．
[3]孫育才．新型AT89S51系列單片機及其應用[M]．北京：清華大學出版社．2005．
經驗小結：
1，在頭文件增加“#pragma SRC(LED.ASM)”語句，可以生成匯編文件，對於理解
匯編語言程序是有很大的好處的。
2，在制作PCB板過程中，業余條件下很難做雙面板，不地不做的時候考慮如何布
線才能達到最優最好。
3，在“”；Keil C51軟件的安裝，按照該軟件
的安裝，可以得到無限量的程序編譯。因為在寫程序的過程中發現，KEIL C51 只
能編譯2K的程序代碼，不夠用。用C編寫，感覺很容易理解。程序編寫過程中最好
是先參考別人的程序，再修改能不能實用自己的程序要求，之後才自己去編寫完
全屬於自己的程序。
4，單片機仿真軟件 PROTEUS 也是很不錯的。在上面可以仿真很多東西。
設想：
1，可以掛在學校的十字路口，提供日期，時間，溫度，濕度等天氣信息，服務廣大同學。
2，可以和電腦相連接，實現同步顯示。做壹個完整的系統。
進壹步學習下面的軟件或者語言（知識）：
BV
protel 99 se
keil c51
proteus
c/c++
easy isp 51
Easy 51Pro.exe
2007-5-25
下面為靜止顯示“農林大學”四個字的程序：
#include <REG51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar disrow;
uchar code HZ[];
uchar BUFF[9];
void loadonelineandsend(void);
/********************************************/
/*******************************************************/
void main(void)
{
while(1)
{
for(disrow=0;disrow<16;disrow++)
{
loadonelineandsend();
P1=0x10+disrow;
P1=0x20+disrow;
}
}
}
/******************************************************/
void loadonelineandsend(void)
{
uchar s;
int q;
q=0;
for(s=0;s<4;s++)
{
BUFF[q]=HZ[32*s+disrow*2];
BUFF[q+1]=HZ[32*s+disrow*2+1];
SBUF=255-BUFF[q+1];
while(!TI);TI=0;
SBUF=255-BUFF[q];
while(!TI);TI=0;
}
}
/******************************************************/
/***********農林大學********************************************/
uchar code HZ[]=
{
0x01,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFE,0x41,0x02,0x81,0x04,0x02,0x00,0x02,0x08,0x05,0x18,
0x09,0x20,0x18,0xC0,0x28,0x80,0x48,0x40,0x88,0x30,0x0A,0x0E,0x0C,0x04,0x08,0x00,
0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x24,0xFE,0xFE,0x08,0x20,0x18,0x60,0x1C,0x70,
0x2A,0xA8,0x28,0xAE,0x49,0x24,0x8A,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,
0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x04,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x02,0x80,
0x02,0x80,0x02,0x40,0x04,0x40,0x04,0x20,0x08,0x10,0x10,0x0E,0x60,0x04,0x00,0x00,
0x22,0x08,0x11,0x08,0x11,0x10,0x00,0x20,0x7F,0xFE,0x40,0x02,0x80,0x04,0x1F,0xE0,
0x00,0x40,0x01,0x84,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,
};