基于ATMRGA16单片机16x16LED点阵显示汉字系统设计实验报告.docx

《单片机原理与应用》课程设计 基于ATMRGA16单片机 16x16LED点阵显示汉字系统设计报告 所属系部： 电子与通信工程 所属班级： 20XXXX 20XX年 6 月 15 日 1 绪论 1.1 选题背景及研究意义 LED的点阵图文显示目前被广泛应用于各个方面，尤其当LED点阵图文显示与功能强大且价格低廉的单片机，其化学效应异常剧烈，单片机不仅丰富了LED点阵图文显示的应用范围，也增强了其实用性。 1.2 系统实现目标 在取模软件中输入汉字，通过编码及下载，汉字可在LED点阵显示屏上流动显示汉字“北京XXXX学院”。 在汉字流动显示时，用户可通过按键1控制汉字在LED显示屏上的加速移动；通过按键2控制汉字在LED显示屏上的减速移动；通过按键3控制汉字在LED显示屏上恢复原移动速度；在汉字流动显示处于加速或减速状态时，用户可通过串口助手发送信号使汉字在LED显示屏上恢复原移动速度。 1.3 小组成员及分工 XXX 负责检验调整单片机功能实现； XXX 负责制作答辩PPT； XXX 负责完成实验报告； 代码由三位成员共同编写。 2 系统设计原理 2.1　总体设计方案 本次课程设计针对ATMega16单片机作为驱动LED的图文显示控制的芯片，将课堂上所学的单片机的硬件结构、工作原理及方式，与自己查阅资料学习LED的工作方式及原理以及相关软件的运行相结合研究单片机对LED点阵显示屏的控制技术。在以上理论为基础的前提下，本小组设计了搭建基于单片机的16*16LED点阵显示汉字控制的电路，利用相关的元器件，以焊接的形式，实现了单片机对LED点阵显示屏的图文控制，最终达到预期设计要求。 点阵显示屏的控制系统是由主控系统、行驱动模块、列驱动模块和点阵显示模块4个部分组成。其中，主控系统选择ATMega16单片机，它是使用比较普遍的一种单片机，具有低功耗、低价格的优点，性能好。行列驱动模块的作用是接收单片机发出的信息，然后输出给点阵显示屏的行列端。本设计的点阵显示屏有16行列，所以这里选择4个74HC595芯片作为驱动器。它的八位串入并出位移寄存器与八位锁存器结构使本设计使用更少的单片机输出口来实现点阵的驱动。 2.2　LED点阵显示屏原理 点阵显示屏显示文字的理论原理是：控制所要显示的文字各点所在位置对应的LED发光器件使其发光，形成所要的文字得到显示结果。点阵显示屏的显示方式有：静态显示方式和动态显示方式2种。 静态显示方式是同时控制LED点阵的各个发光点的亮和灭。1个16*16 LED点阵一共有256个放光二极管器件组成，而单片机不可能有那么多的端口供设计使用，所以只能采用动态扫描的显示方法。 动态扫描方式，即轮流地点亮每一行的LED点阵上的每个发光器件，如此就可以实现不同行的同一列共同使用一个列驱动器。以16*16 LED点阵做为例子，利用共阳极的接法把控制点阵每一行的管脚连一起（阳极），再把每一列的管脚连一起（阴极），先送出控制第1行发光二极管亮暗的数据并且锁存，然后选通每一列在第1行上需要亮起的发光二极管使其在一定时间内被点亮，然后暗灭；再送控制第2行发光二极管亮暗的数据并且锁存，然后选通每一列在第2行上需要点亮的发光二极管使其在一定时间内被点亮，然后暗灭……在第16行执行完同上步骤后重新执行第一行，如此重复循环。当每个循环的速度都非常快（24次/s以上）的时候，人的肉眼会出现视觉暂留现象，这样就可以看到稳定显示在显示屏上的图形或者文字了。本设计需要列数据显示具备锁存功能，这样就能在显示一行上的每一列数据的同时传输下一行的每一列数据。这样处理之后，在此行已经准备好的数据在传入并行锁存器显示的时候，由串并移位寄存器准备次行的列数据，不影响此行的显示时间。 如图2-1所示点阵的内部结构，8*8的点阵是由64个发光二极管组成，在行线与列线的交叉点上上放置一个发光二极管，如果要是某个发光二极管点亮，只需要使对应的行置为高电平1，使其对应的列置为低电平0即可。 图 2-1 8*8点阵内部结构 2.3　74HC595芯片工作原理 74HC595是8位串行输入转并行输出移位寄存器，其引脚图如图2-2。 Q0~Q7为8位数据并行输出。可以将信号输送到LED。Q7’为串行数据输出。 10号引脚MR：移位寄存器清零端，低电平有效。 11号引脚SHCP：移位寄存器时钟脉冲，高电平有效。 12号引脚STCP：存储寄存器时钟脉冲，高电平有效。 13号引脚OE：控制输出的使能端，低电平有效。 14号引脚DS：传送串行信号。 16，8号引脚分别接VCC,GND。 图 2-2 74HC595芯片引脚图 将4片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟