基于Proteus的LED显示屏的设计与仿真

单片机使用系统设计课题：基于Proteus的LED显示屏的设计和仿真姓名：班级：学号：指导老师：日期：一、摘要LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成.LED点阵显示屏可以显示数字或符号,通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的16×16点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内,只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。二、引言点阵式LED组成的汉字显示屏在公共场所使用非常广泛。例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的。Proteus是一款新颖的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，特别适用于单片机仿真，能够在线、实时仿真多种类型的单片机，诸如MCS-51系列单片机、PIC单片机、AVR单片机等，能够像硬件仿真器一样进行软硬件调试，而没必要花钱去购买和维护价格不菲的仿真器，对于初学单片机的人来说，既减少了学习成本，又达到了良好的学习效果。三、实验目的通过本次课程设计达到如下目的：1、熟悉单片机仿真软件PROTEUS的使用方法。2、掌握发光二极管显示屏的工作原理和软硬件设计方法。3、学会编写16×16LED滚动显示屏的程序。四、功能要求设计一个舍内用的16×16点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏个点亮度均匀，充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有禁止，移入等显示方式。五、实验原理LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的使用。从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制和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，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16×16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16×16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16×16的点阵，在实际使用中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器上花费的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际使用中的显示屏几乎不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示方法。采用扫描方法进行显示时，每行有一个行驱动，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目增多。当列数很多时，并行传输方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑十分经济。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地传出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已经传输到位以后，这一行的各列才能并行地显示。这样，对于一行的显示过程就可以分成列数据准备和列数据显示2个部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以至影响LED的亮度。解决串行传输中数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行个列数据的同时，传输下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。对于列数据准备来说，他应该实现串入并出的移位功能；对于列数据的显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本已经准备好的数据打入并行锁存器显示时，串行移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。六、硬件设计1硬件原理图X0X1X2X3X4X5X6X7Y17Y16Y15Y14Y13Y12Y11Y10Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07X7X6X5X4X3X2X1X0X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27Y37Y36Y35Y34Y33Y32Y31Y30Y37Y36Y35Y34Y33Y32Y31Y30Y27Y26Y25Y24Y23Y22Y21Y20P20P21P22P20P21P22P20P21P22P20P21P22P23P24P25P26P20P21P22P23P24P25P26A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U474HC138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U574HC138234567891RP14k7XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52U6U8U7U9A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U274HC138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U374HC1382仿真结果图X0X1X2X3X4X5X6X7Y17Y16Y15Y14Y13Y12Y11Y10Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07X7X6X5X4X3X2X1X0X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27Y37Y36Y35Y34Y33Y32Y31Y30Y37Y36Y35Y34Y33Y32Y31Y30Y27Y26Y25Y24Y23Y22Y21Y20P20P21P22P20P21P22P20P21P22P20P21P22P23P24P25P26P20P21P22P23P24P25P26A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U474HC138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U574HC138234567891RP14k7XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52U6U8U7U9A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U274HC138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U374HC138X0X1X2X3X4X5X6X7Y17Y16Y15Y14Y13Y12Y11Y10Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07X7X6X5X4X3X2X1X0X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7X0X1X2X3X4X5X6X7Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27Y37Y36Y35Y34Y33Y32Y31Y30Y37Y36Y35Y34Y33Y32Y31Y30Y27Y26Y25Y24Y23Y22Y21Y20P20P21P22P20P21P22P20P21P22P20P21P22P23P24P25P26P20P21P22P23P24P25P26A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U474HC138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U574HC138234567891RP14k7XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52U6U8U7U9A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U274HC138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U374HC138七、软件设计1．程序框图：2.流程图：八、实验总结本次实验主要涉及了LED显示、仿真软件PROTEUS的使用等方面的知通过本次实验，我熟悉了单片机仿真软件PROTEUS的使用方法，掌握了发光二极管显示屏的工作原理和软硬件设计方法。21世纪是计算机全面使用的时代，很多人不是在制造计算机而是在使用计算机。在使用计算机的人群中只有从事嵌入式系统使用的人才真正地进入到计算机系统内部软硬件体系中，才能真正领会计算机的智能化本质并掌握智能化设计的知识。通过这次难得的实践机会给了我很大收获，不仅巩固了原有的知识，并增强了动手能力，培养了面对问题的分析能力以及遇到困难如何应对。九、参考文献(1)何立民.MCS-51系列单片机使用系统设计系统配置和接口技术，北京航空航天大学出版社，1990(2)任涛等.闪速存储器数据及使用简明速查手册，电子工业出版社，1997(3)何立民.单片机使用技术选编（8），北京航空航天大学出版社，2000(4)张毅刚等.MCS-51单片机使用设计，哈尔滨工业电子出版社，1996