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基于单片机的点阵电子屏设计 　　摘 要 本设计使用AT89C51系列高速单片机作为主控制模块,利用简单的外围电路来驱动16×64的点阵LED显示屏。 　　关键词 单片机 动态显示 点阵电子 　　一、芯片介绍 　　1. 8051系列的单片机 　　AT89系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 　　管脚说明: 　　VCC:供电电压。 　　GND:接地。 　　P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。 　　P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 　　P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。 　　P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。 　　P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下所示: 　　P3.0 RXD(串行输入口) 　　P3.1 TXD(串行输出口) 　　P3.2 /INT0(外部中断0) 　　P3.3 /INT1(外部中断1) 　　P3.4 T0(记时器0外部输入) 　　P3.5 T1(记时器1外部输入) 　　P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) 　　P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) 　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 　　RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 　　ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。 　　PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 　　/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET; 　　XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 　　XTAL2:来自反向振荡器的输出 　　2 .74HC138 　　译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件,74HC138的输出是低电平有效,故实现逻辑功能时,输出端不可接或门及或非门,74HC138与前面不同,其有使能端,故使能端必须加以处理,否则无法实现需要的逻辑功能。 　　3 .74HC595 　　74HC595是八位串行输入,平行输出的位移缓存器,平行输出为三态输出。引脚SER是串行数据的输入端。引脚SRCLK是移位寄存器的移位时钟脉冲,再起上升沿发生移位,并将ER的下一个数据输入最低位。RCLK是输出锁存器的输入信号,其上升沿将移位寄存器的输出信号输入到输出锁存器。引脚E是输出三态门的开放信号,只有当其为低是锁存器的输出才开放;否则为高阻态。/SRCLR信号时移位寄存器的清零输入端,当其为低时移位寄存器的输出全部为0。芯片的输出点为O0~O7,最高位O7可作为多篇74HC595级联应用时向上一级的级联输出。 　　二、系统程序设计 　　显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据,并产生各种控制信号,是屏幕按设计的要求显示。 　　根据软件分层次设计的原理,可把显示屏的软件系统分为两大层:第一层是底层的显示驱动程序;第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责想屏体送显示数据,并负责产生行扫描信号和其他控制信号,配合完成LED显示屏的扫描工作。 　　1.显示驱动程序 　　显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值,以保证显示屏刷新频率的稳定。 　　16行扫描格式的显示屏刷新频率(帧频)的计算公式如下: 　　刷新频 = 1/16 × T0溢出率 = 1/16 × fosc/12(65536 ― t0) 　　其中:fosc 为晶振频率;t0 为定时器T0初值(工作在16位定时器模式)。 　　其次,显示驱动程序查询当前点亮的行号,从显示缓存区内读取下一行的显示数据,并通过串口发送给移位寄存器。 　　为消除在切换行显示数据时产生拖尾现象,驱动程序先要关闭显示屏,即消隐,等显示数据输入输出锁存器并锁存后,再输出新的行号,重新打开显示。 　　2.系统主程序 　　系统主程序开始后,首先对系统环境进行初始化,包括设置串口、定时器、中断和端口。然后开始显示文字或图案。 　　三、调试及性能分析 　　调试及性能分析 　　LED显