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基于单片机的 LED 显示版设计

目录

第一章 绪 论................................................................................................................................................................2

1.1 设计课题背景知识........................................................................................................................................2

第二章 硬件设计.........................................................................................................................................................3

2.1 设计框图及介绍.............................................................................................................................................3

2.2 51 系列单片机简介........................................................................................................................................4

2.3 单片机最小应用系统电路设计....................................................................................................................7

3.2 点阵左移显示的流程图及分析..................................................................................................................19

3.3 PROTEUS 仿真............................................................................................................................................22

3.4 调试...............................................................................................................................................................22

致谢.............................................................................................................................................................................22

总结.............................................................................................................................................................................22

附 录............................................................................................................................................................................24

一.程序代码........................................................................................................................................................24

二．主要芯片介绍............................................................................................................................................26

附录 5 74LS373 真值表............................................................................................................................................30

三.参考文献................................................................................................................................................................30

接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。

单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发

展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵

活性好，开发较为容易。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显

示器显示汉字，汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器，广告屏等。所以研究 LED 显示有实用的意义。

LED 显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由 LED 矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示

汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰

的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD 节目以及现场实况。LED

显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于交通运输、车站、商场、医院、

宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。

们在校学生的能力范围，所以在此只是简单的研究一下用单片机驱动的 LED 显示移动的汉字。目的有三：

一是亲手制作一个简单实用的显示文字的 LED 点阵；二是通过制作 LED 点阵增强对 LED 点阵的了解和

应用，以及复习巩固单片机知识；三是通过团队合作，增强团队合作的意识，为以后走向社会工作打下

基础，并且增强了同学之间的友谊。

汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如 16×16 点阵），将点阵文件存入 ROM，形

成新的汉字编码；而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句，再由 MCU 根据新编码提取相应的点

阵进行汉字显示。不论显示图形还是文字，都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的

LED 器件发光。通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，在按照显示控制的要求以一定的格式

形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说，每个 LED 发光器件占据数据中的 1 位（1bit），在

需要该 LE D 器件发光的数据中相应的位填 1，否则填 0。当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样

效的。

图文显示屏的颜色，有单色、双色、和多色几种。最常用的是单色图文屏。单色屏多使用红色或橘

红色或橙色 LED 点阵单元。双色图文屏和多色图文屏，在 LED 点阵的每一个“点”上布置有两个或多个不

同颜色的 LED 发光器件。换句话说，对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。显示的时候，各颜色的显示

点阵是分开控制的。事先设计好各种颜色的显示数据，显示时分别送到各自的显示点阵，即可实现预期

效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同，因此掌握了单色图文显示屏的原理，双色屏和多色屏

就不难理解了。

为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。最简单的显示模式是静态显示。与静态显示模

式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。按照图文运动的特点又可以分为

闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示

阵电路制作 PCB 电路板，包括完成 PCB 板的制作，张维平负责制作另外一块在面包板上连的点阵线连板

子的焊接与调试，各人的分工不同只是工作侧重点的不同，大家是在一起互相学习互相帮助，共同完成

设计任务。

第二章 硬件设计

2.1 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

图 2.1 点阵显示的总体框图

2.2 51 系列单片机简介

图 2.2 8051 单片机的基本结构

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：

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。

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 或 RAM，访存时用同一种指令，这种结构称为普林斯顿型。