湖南科技大学信息与电气工程学院 席在芳 易 畅 令狐强 龙琦玉
基于AT89C52的LED点阵汉字显示屏设计
湖南科技大学信息与电气工程学院 席在芳 易 畅 令狐强 龙琦玉
设计了一款基于AT89C52单片机的LED汉字显示屏,以74HC138译码器作为驱动部件以及16×16的点阵作为显示部件,采用C语言进行编程,代码结构简单且执行效率高。实物实验证明LED汉字显示屏以简单的电路结构及简洁的软件编程实现了LED动态汉字显示,成本低廉,操作方便并且实用性强。
LED汉字显示屏;单片机;译码器;点阵字模
LED显示屏是在八十年代后期迅速发展起来的一种新型信息显示媒体,它是利用发光二极管所构成的像素单元或点阵模块来组成显示屏幕,有可靠性高、环境适应能力强、价格性能比高、使用寿命长、使用成本低等特点,在短短的几十年中,迅速地成长为屏幕显示的主流产品之一,在信息显示的领域得到了广泛的应用和发展[1]。
论文设计了一款基于AT89C52单片机的LED汉字显示屏,其由AT89C52单片机作为系统控制核心,采用C语言进行编程,代码结构简单且执行效率高。该LED汉字显示屏以简单的电路结构及简洁的软件编程实现了LED动态汉字显示,成本低廉,操作方便并且实用性强。
以单片机AT89C52为核心,用单片机的P0口和P3口来控制LED汉字显示屏的行,通过两个74HC138的级联来扫描LED汉字显示屏的列,从而来达到在显示屏上显示汉字的功能。系统硬件结构框图如图1所示,其主要的最基本组成部分应包括:微处理器单元AT89C52、74HC138,时钟电路,复位电路和电源电路等模块组成。
图1 系统硬件结构框图
2.1 主控电路
本设计使用的主控电路是AT89C52的最小系统电路,AT89C52是一种低功耗、高性能的微控制器。主控电路包括:主芯片AT89C52、电源电路、时钟电路、复位电路。本系统使用外部11.0592MHz晶振作为时钟源,其余的I/O口做简单的输入输出口使用。
2.2 复位电路
AT89C52单片机的复位电路如图2所示,为了保证系统可靠地复位,复位电路应使引脚RST保持10ms以上的高电平。复位电路带有上电自动复位功能,当电路上电时,由于C1电容两端的电压值不能突变,电源+5V会通过电容向RST提供充电电流,因此在RST引脚上产生一高电平,使单片机进入复位状态。随着电容C1充电,它的两端电压上升使得RST电位下降,最终使单片机退出复位状态。
2.3 时钟电路
采用内部时钟方式AT89C52单片机内部有一个用作振荡器的高增益反相放大器,其输入端为单片机引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。在单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚之间跨接由晶振和微调电容组成的并联谐振电路,而构成的一个稳定的自激振荡器,即是单片机的时钟电路,它产生的脉冲信号直接送入内部时钟电路。
2.4 LED显示屏
显示屏采用由16×16点阵大小,共256个发光二极管组成。16×16点阵是由4块8×8点阵模块组合成的,第1个与第2个8×8点阵的行信号接口接在一起用于显示字形的上半部分;第3个与第4个8×8点阵的行信号接口接在一起用于显示字形的下半部分,由此构成1块16×16点阵显示屏。
2.5 驱动电路
采用2个74HC138译码器的级联来驱动16×16显示屏的列,如图2所示。其工作原理为:分别将两个74HC138译码器的选通端E1和E2接地端,选通端E3分别接在单片机AT89C52的P2.3和P2.4口。将地址端(A、B、C)分别接在单片机AT89C52的P2.0、P2.1和P2.2口,同时将两个74HC138译码器的16个输出端口接在相对应的16×16的LED汉字显示屏的每一列上面,通过软件程序来控制单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4口,从而达到对LED汉字显示屏的列驱动。
图2 复位电路
图3 驱动电路引脚图
图4 电源电路引脚图
2.6 电源电路
电源主要分为控制器和外围电路来进行供电,所需的电源为+5V。选用由2节3.7V的18650锂电池串联而成的电池组作为主电源,该电池组的输出电压为7.4V,总容量为2800mA,再利用由稳压器L7805CV构成的电压转换电路将+7.4V电压转化为+5V电压。具体电路如图4所示。
本次设计中由单片机控制的显示电路比较简单,操作方便。它主要是通过单片机来控制16×16的点阵汉字显示屏来显示汉字。实验证明LED汉字显示屏以简单的电路结构及简洁的软件编程实现了LED动态汉字显示,成本低廉,操作方便并且实用性强。
[1]龙安国.基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作[J].现代电子技术,2007,30(13):185-188.
[2]唐霞,谢利民.基于单片机的LED汉字显示屏的设计与Proteus仿真[J].电子技术,2009,(2):19-22.
[3]陈莉.基于单片机的LED汉字显示屏的设计[J].电子设计工程,2012,20(20):186-189.
[4]王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
席在芳(1974-),男,副教授,从事数字系统设计教学与管理工作。
国家自然科学基金资助项目(U1501253,61501182);深圳大学广东省普及性高性能计算机重点实验室开放课题(SZUGDPHPCL2015);湖南省普通高等学校教学改革研究项目(湘教通[2014]247号,序号:282,湘教通[2015]291号,序号:254);湖南科技大学研究生教育教学改革项目(项目编号:J151203)。