基于AT89C52单片机的LED显示屏控制系统的设计外文翻译资料

Design of LED Display Control SystemBased

on AT89C52 Single ChipMicrocomputer

Abstract

This paper introduces display design process about hardware and software based on AT89C52 single chip microcomputer. We use a simple external circuit to control the display screen, which size is 32 times; 192. The display screen also can display the size of the six 32 times; 32 dot matrix Chinese characters by a dynamic scan mode, and can be divided into two small display screen, which can display twenty-four Chinese characters whose size is 16times;16. We can modify the code to change the content of the display, subtitles can achieve scrolling function and the scroll speed can be adjusted according to requirements, subtitles can also achieve pause function. The Chinese character code stored in external data memory, the capacity of data memory is expanded according to the requirements of Chinese characters we want to show. This display screen has advantages of small volume, few hardware and simple circuit structure.

Index Terms—LED, Chinese Character Display, AT89C52

I. INTRODUCTION

LED display has become an important symbol of the city lighting, modernization and information society with continuous improvement and beautification of peoples living environment [6]. LED lights can be seen in the large shopping malls, railway station, docks, underground station, a variety of management window and so on. LED business has become a fast-growing new industry, a huge market space and bright prospects [9]. The text, pictures, animation and video are displayed by LEDrsquo;s light, and content can be changed. Some components are the display devices of the modular structure, and which usually consists of a display module, control system and power system. The display module is constituted by the lattice structure which consists of LED, and is responsible for light-emitting display; the screen can display text, pictures, video and so on by control system which can control light or dark of LED in the corresponding region; Power system is responsible for transforming input voltage an d current into voltage and current which the screen needs. LED dot matrix display extracted display character font through PC, and sent to the microcontroller, then displayed in the dot matrix screen, which mainly used for display of indoor and outdoor characters. LED dot matrix display can be divided into graphic display, image display and video display by displayedcontent.Compared with the image display, the characteristicsofgraphic display is no difference in gray color whether itismonochrome or color display. Therefore, graphicdisplayalso fails to reflect the richness of color, and videodisplay can not only show exercise, clear andfull-colorimages, but also show television and computersignals.Although there are some differences between thethree,but the most basic principles are similar[6].

SCM has excellent cost performance, small size,highreliability, strong control, and widely used insmartinstruments, mechanical and electrical integration,real-time process control, robotics, domestic appliances,fuzzycontrol, communications systems and soon.

This article described the design by the LEDdisplayrelevant principle, and the design of hardwareandsoftware structure are described in detail, finally,wesimulate for the overall design and analyze theresults.

II. System Overall Structure Design

Single Chip Microcomputer (SCM) modelswereselected according to the target, function, reliability,cost,accuracy and speed of the control system. Accordingtothe actual situation of the subject, the choice ofSCMmodels mainly considered from the following twoaspects:First, SCM has strong anti-interference ability;Second,SCM has a higher cost-effective. Due to MCS-51iswidely used in China, has more information andcancompatible with the more peripheral chips too,inparticular, ATMEL Corporation, introduced anewgeneration microcontroller in 2003, that is 89Sseries,anditstypicalproductswithhighperformanceandlowcost microcontroller is AT89C52. AT89C52 is alowvoltage, high-performance CMOS 8-bitmicrocontroller,the chip includes 8 KB read-only programmemory(PEROM) which erase can be repeated, 256byterandomaccess data memory (RAM), devices adopthigh-densitynonvolatile memory technology to produce, compatible withthestandardMCS-51instructionsetandthe8052products, while the chip built-in general-purpose8-bitcentral processing (CPU) , Flash storage unit, canbeapplied to the more complex controlapplications[10].

The system was realized by the circuitry which is made up of AT89C52 chip, Clock circuit, reset circuit, column scan driver circuit, line drive circuit and the six 32 times; 32 LED dot matrix, the overall structure of LED characters display is shown in Fig.1. A display unit is composed of dot matrix and two 74HC154. Line data signal is divided into two parts, which is given by the two 8255A respectively, but the 8255A data are from the P0 port the master controller AT89C52. The column scanning signal of each character was given by the two 74HC154, the 74HC154 12 pieces and was divided into six groups. The input signal of 74HC154 was given by the P1.0~P1.3 of AT89C52. External data memory 6264 connected with the AT89C52 the P0 port.

Figure 1 The overall structure of LED characters display

III. SYSTEM HARDWARE CIRCUIT DESIGN

A. Circuit Design of MCU Control System

The size of Chinese characters is 32 times; 32,butmicrocontroller has 32 I/O port, and canrsquo;t meetdesignrequirements, so the I/O port must expand, the dataportexpansion was implemented by two 8255A. The dataportexpansion is shown in Fig.2, 74HC373 is theaddresslatch, and latch low eight address, the low eightaddresssignals of 6264 provided by it, but the high eightaddresssignals of 6264 provided by P2.0~P2.4, Internal portof8255A was chosen by A0 and A1. 74HC139

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基于AT89C52单片机的LED显示屏控制系统的设计

摘 要

本文介绍了有关硬件和软件基于 AT89C52 单片机的显示设计过程。我们使用一个简单的外部电路来控制的显示屏，尺寸是32times;192。显示屏幕也可以通过动态扫描模式下，显示六个 32times;32 点阵汉字的大小，可以划分成两个小的显示屏，可以显示其大小是 16times;16 二十四个汉字。我们可以修改代码以更改显示的内容，字幕可以实现滚动功能和滚动速度可以根据要求进行调整，字幕也可以实现暂停功能。汉字代码存储在外部数据存储器、数据存储器容量的扩大根据汉字我们想要显示的要求。该显示屏具有体积小、少量的硬件和电路结构简单等优点。

1.引言

LED 显示屏已成为与持续改进城市照明、现代化和信息社会的重要标志和美化人们的生活环境。LED 灯可以看在大型购物商场、火车站、码头、地铁站、各种管理窗口等等。LED业务已成为一个快速增长的新行业，巨大的市场空间和光明的前景。文本、图片、动画和视频显示的LED的光，并且可以更改内容。一些组件是显示设备的模块化结构，和通常由显示模块、控制系统和电力系统。显示模块是由晶格结构包括 LED，并且负责发光显示;屏幕可以显示文字、 图片、 视频等的控制系统可以控制浅色或深色的 LED 在相应的区域;电力系统是负责将输入的电压转换屏幕需要的 d 电流到电压和电流。LED 点阵显示提取显示字符字体通过 pc 机，并发送给单片机，然后显示在点阵屏幕，主要用于室内和室外的字符的显示。LED 点阵显示屏可以分为图形显示、图像显示和视频显示所显示的内容。图形显示的特性与图像显示相比，是灰色颜色无差异，无论是单色或彩色显示。因此，图形显示也未能反映出丰富多彩的颜色，和视频显示不仅可以显示运动，清脆、全彩图像，而且也显示电视和计算机信号。虽然有这三者之间的一些差异，但最基本的原则是类似。

供应链管理具有优异的性价比、体积小、可靠性高、强有力的控制和广泛应用于智能仪表，机电一体化，实时过程控制、机器人技术、家用电器、模糊控制、 通讯系统等。

这篇文章描述了设计的 LED 显示的相关原理，并详细介绍了硬件和软件结构的设计，最后我们模拟的总体方案设计和分析的结果。

2.系统总体结构设计

单一芯片微机 (SCM) 模型进行目标、功能、可靠性、成本、精度和速度的控制系统。根据主体的实际情况，供应链管理模式的选择主要从以下两个方面考虑︰ 首先，供应链管理具有较强的抗干扰能力;第二，供应链管理具有更高成本效益。由于 MCS-51 广泛应用于中国，还有更多的信息和可以兼容更多外围芯片，尤其是 ATMEL 公司推出全新一代是 AT89C52 单片机在2003 年，是 89S 系列，其典型的产品，具有高性能和低成本微控制器。AT89C52 是低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，该芯片包括 8 KB 只读程序存储器 (PEROM) 可以重复的擦除，256字节随机存取数据存储器 (RAM)，器件采用高密度非易失性存储器技术生产，与标准的MCS-51 指令集和 8052 产品类似，同时该芯片内置通用 8 位中央处理 (CPU)，闪存存储单元，可以适用更复杂的控制应用程序。

该系统实现了由 AT89C52 芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路、 行驱动电路和六 32times;32 LED 点阵组成电路，LED 字符显示的总体结构如图 1 所示。显示单元是由点阵和两个74HC154组成。行数据信号分为两个部分，分别给出的两个8255A，但 8255A 数据从 P0 端口主控制器 at89c52 单片机。每个字符的列扫描信号受到两个74HC154，74HC154 12 件和被分为六个组。74HC154 的输入的信号受到 P1.0 ~ P1.3 的 at89c52 单片机。外部数据存储器 6264 连接与 at89c52 单片机的 P0 端口。

图1 LED字符显示的总体结构

3. 系统硬件电路的设计

A. 单片机控制系统的电路设计

中文字符的大小是 32 times; 32，单片机有 32 的 I/O 端口，而不能满足设计要求，所以必须扩展 I/O 端口，由两个 8255A 执行数据端口扩展。数据端口扩展如图 2 所示，用 74HC373 的地址闩锁和闩锁低八个地址，6264 的低八个地址信号提供的它，但 6264 高八个地址信号由 P2.0 ~ P2.4，8255A 的内部端口被选 A0 和 A1。74HC139 是 2-4 译码器，其输入的信号由 P2.6 和 P2.7 的供应链管理，并提供的闪光灯为外部我 / O 设备，因为该系统具有多个外部设备，请确保，他们可以不选通，这样他们的地址是唯一，不进行重复。

At89c52 单片机的时钟电路由 18，19 脚从时钟侧 （XTALI 和 XTAL2），和 12 MHz 晶体 X、 电容 C1 和 C2 和使用片上振荡器模式组成。

重置电路使用简单电复位电路，和电阻 R1，电容器 C3，AT89C52 复位输入引脚连接的主要构成。

图2 单片机控制系统电路

B．显示内存单元电路的设计

中文字符的大小是 32 times; 32 的设计中，每个字符组成的四个部分分别是 （a）、（b）、（c）和（d），和每个部分组成的四个LED 矩阵的大小是 8 times; 8，显示单元电路分解图如图 3 所示。线信号的 （a）~（b） 给出了由两个 8255A，1PA0 ~ 1PA7 和 1PB0 ~ 1PB7 是 PA 和 PB 端口 8255A-1，2PA0 ~ 2PA7 和 2PB0 ~ 2PB7 PA 和 PB 端口 8255A-2，正确的数字代表列扫描信号由 74HC154 提供的。16 列频闪灯均由 74HC154，（a）~ (d) 需要八个信号，分别，所以 (a) 和 （b） 分享 74HC154，（c）和（d）共享 74HC154。显示字符需要两个 74HC154 提供列扫描信号。当电路工作时，(a)~ (d) 通过扫描信号在正确的顺序，门控唯一被封闭在一段时间，和其他列都熄灭，显示的数据同时给出了由两块 8255A，人眼会看到一个稳定的角色由于人眼的视觉暂留。此外，因为汉字为每个显示需要 128 个字节的存储空间，但 AT89C52 单片机芯片是唯一的 256 字节数据存储器，它是远远低于设计要求，所以我们扩展的存储空间由 8 Ktimes;8 外部数据存储器 6264。

（a） （b）

（c） （d）

C．行列数据单元电路的设计

Inte1 8255A 是通用可编程并行输入/输出接口芯片。它的功能可以通过软件程序，设置和具有较强的通用性。它可以直接通过 CPU 数据总线连接到外部设备，使用方便、 灵活。Inte18255A 接口芯片具有三个 8 位并行输入和输出端口，编程方法可以用于设置三个端口作为输入端口或输出端口。芯片工作有基本输入和输出、 输入/输出闪光灯和双向输入 / 输出。当数据转交数据总线的 CPU，其可以选择无条件转移，查询传输或者阻断传播。在 Inte1 8255A 芯片三端口，端口 C 可以用作数据端口，也是控制端口。当 C 口作为数据端口，它可以使用作为不只有 8 位数据端口，但也分别作为两个 4 位数据端口，和可操作的 C 端口的每个位时，可以设置了特定的位来输入或输出，所以提供了便利条件为位控制。

图4 线数据单元电路

在显示单元电路的设计，行数据都有由两个 8255A，图 4 所示。本设计采用动态显示方式来显示汉字，可以控制的行或列扫描方式，本系统采用列扫描到控制屏幕的方法，具体列扫描电路如图 5 所示。列扫描电路组成的 74HC154 12 件。两块 74HC154 提供 32 频闪灯来显示字符。74HC154 的输入的信号是 P1.0 ~ P1.3，由 at89c52 单片机控制屏幕，但 74HC154 12 件被使用在设计中，他们工作按顺序，另一块 74HC154 的输入是 P1.4 ~ P1.7，由 at89c52 单片机控制屏幕。

图5列扫描单元电路

图6串行通信接口电路

D．串行通信接口电路

Pc 机与单片机相连通过串行通信接口。为了实现串行通信功能单片机和 pc 机，与单片机的串行接口级别将变成标准的 RS-232 C 级。PC 的 RS-232 C 端口的输出电压在哪里 plusmn; 12V。单片机与 pc 机，考虑到短距离通信，单片机是主要负责为接收命令和数据，所以 PC 直接连接与单片机，这是最简单的连接方法。信号是从 PC 的 TXD 端被转化成电流信号，通过通信电路、 红外发光二极管的 optocouper 有电流信号出现时，光信号，转换为电信号，然后输入单片机通讯方面，所以实现光电转换，并发出的投射到光敏三极管，二极管和电气是完全隔离开，以避免干扰产生的输出端与反馈。如图6所示：

4.软件设计

整个软件设计主要由显示程序和通信程序。通过动态扫描，实现了汉字显示屏幕、 字符和其他控件的数据的传输和显示功能。实时通信部分，与 pc 机通讯通过单片机串行中断，接收数据信息，所以与 pc 机的实时数据信息传输实现。

由 Visual Basic 实现了主机计算机软件。在标准的串行通信中，是电力通信控制的 MSCOMM 提供用 vb 实现，它可以设置串行通信的数据发送和接收，并设置串行通信端口状态、 消息格式和协议，直接发送数据由 PC 的 RS — 232/RS-485 串行端口。为了实现了 pc 机与单片机，可靠的通信，并确保两面有相同的数据格式和波特率率，本设计采用 RS-232 通信、 10 位数据格式、 9600 位 / s 波特率。

A.汉字点阵显示和子码码的原则

中国 Times New Roman 字体是 UCDOS 被作为一个例子，每个单词组成的 16 times; 16 点阵。那就是，每一个字的国家标准汉字库由 256 格子表示。我们可以理解为一个像素，每个点，每个单词的形状理解为图像。事实上，此字符显示屏幕不仅可以显示汉字，但也可以显示在 256 像素范围内的任何图形。由于单片机的总线是 8 位，和一个字需要拆分成两个部分，如图7所示。

图7 汉字显示的原则

为了了解汉字点阵构图规律，起初，字符代码制得列扫描方法。汉字分为上半部分和下半部分，上半部分组成 8 times; 16 点阵，下部还成立了由 8 times; 16 点阵。左上角是上半部分的第一列显示按列扫描方法首先，即，P00 ~ P07 端口的 0 列，方向为 P00 ~ P07，中文的'大'字，显示 P05 上，另一种是关闭。那就是，二进制 00000100，并将转换为十六进制为 04 h。后的第一列的上半部分结束了，并继续扫描底部一半的第一列，该列不是所有，就是二进制 00000000，十六进制是 00h，可以看到从图 7。根据这种方法，第二列，第三列，直到十六反过来扫描。可以绘制字符'大'的扫描码。

04H, 00H, 04H, 02H, 04H, 02H, 04H,04H

04H, 08H, 04H, 30H, 05H, 0C0H, 0FEH,00H

05H, 80H, 04H, 60H, 04H, 10H, 04H,08H

04H, 04H, 0CH, 06H, 04H, 04H ,00H,00H

它可以从这一原则，不管什么字体或图像的显示，我们可以使用此方法来分析扫描代码和出现在屏幕上。虽然上述方法使我们能够找出的代码字符点阵的过程，但依靠手工方法，字符代码是非常复杂的事项。为此目的，字体软件用于查找的字符代码，软件打开，字体和大小可根据要求选择后，输入要显示的内容，你可以选择模按行或列。按弹性模量按钮，可以自动生成的十六进制数据字符代码，我们需要将数据复制到程序。

B. 地址分配的端口和数据存储器

在此设计中，我们习惯于 8255A，6264 和其他外部设备，和其浇注是不一样的所以闸门控制，牵涉到的地址分配问题。在系统中，8255A 地址代码是 3FFCH ~ 3FFFH 和 7FFCH ~ 7FFFH，6264 的地址代码是 0A000H ~ 0BFFFH。此外，内存 6264 分为四个区域，每个空间的大小是 2 K，相应的地址代码是 0A000H ~ 0A7FFH，0A800H ~ 0AFFFH，0B000H ~ 0B7FFH，0B800H ~ 0BFFFH 分别。表 1 和表 2 分别显示 8255A 和 6264 的地址分配。

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