基于51單片機的led顯示屏設計

1、畢業(yè)設計（論文） 此畢業(yè)設計論文幾乎所有內容都是作者原創(chuàng)，已經查重通過 ，重復率不到5%。程序部分如有疑問，可以qq聯系。、電子與信息工程學院二零一四年六月天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）基于單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設計學 生 姓 名 qq 院 部 名 稱 電子與信息工程學院 專 業(yè) 電子信息工程 指 導 教 師 職 稱 2014年6月1日天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）任務書題目基于51單片機的led顯示屏系統(tǒng)設計學生姓名學院名稱電子與信息工程學院專業(yè)班級電子1001班課題類型生產實際課題意義我國經濟發(fā)展迅猛，對信息傳播有越來越高的要求，可以相信，LED電子顯示屏以其大的顯示信息量，壽命長，耗電量小

2、，重量輕，空間尺寸小，穩(wěn)定性高，易于操作，安裝和維護等特點，將在社會經濟發(fā)展中扮演越來越重要的角色。本設計利用單片機對整個系統(tǒng)進行總體控制，進行顯示所要顯示的漢字和字符。其中顯示字模數據有單片機輸入顯存，點陣的點亮過程有程序控制，由驅動電路完成。點陣采用單色顯示，該顯示器電路的特點是：點陣的動態(tài)顯示過程占用時間比較短，亮度均勻。任務與進度要求3.013.14 前期資料查詢、根據任務要求繪制電路圖3.143.21 PCB繪制,元件選擇、采購.3.224.15 元件焊接，編寫產品功能軟件。4.164.30 產品下載程序進行調試運行和修改5.016.10 論文寫作并整理和修改完成。主要參考文獻1 劉

3、全等編著基于51系列單片機LED顯示屏開發(fā)技術（第2版）：北京航空航天大學出版社，2011.42 張凱等編著MCS-51單片機綜合系統(tǒng)及其設計開發(fā)北京：科學出版社，1996：1871893 朱宇光編著單片機應用新技術教程北京：電子工業(yè)出版社，2000：3013034 諸昌鈐LED顯示屏系統(tǒng)原理與工程技術成都：電子科技大學出版社，2000：245250起止日期2014.03.012014.06.01備注院長 教研室主任 指導教師 畢業(yè)設計（論文）開題報告表 2014 年 1 月 15 日姓名學院電子與信息工程學院專業(yè)電子信息工程班級題目基于51單片機的led顯示屏設計指導教師一、與本課題有關的國

4、內外研究情況、課題研究的主要內容、目的和意義：國內外研究情況:LED產業(yè)國外發(fā)展較早，技術也比較成熟,據行業(yè)協(xié)會的不完全統(tǒng)計，從1998年以來，我國LED顯示屏行業(yè)持續(xù)高速速度增長，產業(yè)規(guī)模不斷擴大。目前國內主要LED顯示屏制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域，大型制造商的市場范圍幾乎覆蓋整個國內市場。就整個行業(yè)來說，具有較強的開發(fā)能力。就整個LED顯示屏系統(tǒng)而言，中國與國際處在同一技術水平，因為國內產品在性價比方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，市場占有率在90%以上，國外同類產品很難打入中國市場。課題研究的主要內容:設計一個實用的16*64 LED點陣屏的圖文顯示，要求在目測條件下LED顯示屏各點亮

5、度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止和移入移出等顯示方式。并論證單片機對LED點陣屏的控制電路，驅動電路的設計方法，并根據LED點陣屏的硬件特點， 對其軟件實現的算法給出了具體的分析。實現了顯示的字體能夠進行移動。 目的和意義:本次設計可以使我更加了解我國LED顯示屏的發(fā)展前景，以及更好的了解了LED顯示屏的主要功能和適用范圍，并且通過自己不懈的努力，對其工作原理和安裝過程更為了解，對一些電子電路知識更為精通。我想通過本次設計所取得成果是巨大的而深遠的，對以后的工作會有很大的幫助，其次是通過自己的親身制作很的提高了我的動手能力二、進度及預期結果：

6、已經完成原理圖設計起止日期主要內容預期結果3.013.133.143.213.224.154.164.305.016.10前期資料查詢、原理的了解，方案論證，電路選擇和電路圖繪制。元件選擇、采購,電路焊接、程序編寫。程序下載調試、作品修改和定型。論文寫作、整理和定型。 LED顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止和移入移出等顯示方式。完成課題的現有條件全面的圖書資料和網絡資源，以及實驗室條件。審查意見指導教師： 年 月 日學院意見主管領導： 年 月 日天津工業(yè)大學畢業(yè)論文進度檢查記錄 題目基于單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設計學生姓名學院名稱

7、電子與信息工程專業(yè)班級指導教師姓名指導教師職稱日 期指 導 記 錄1.102.283.63.133.203.274.34.104.174.244.305.85.155.225.265.30 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文評閱表（論文類） 題目基于單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設計與仿真學生姓名學生班級指導教師姓名評審項目指標滿分評分選題能體現本專業(yè)培養(yǎng)目標，使學生得到較全面訓練。題目大小、難度適中，學生工作量飽滿，經努力能完成。10題目與生產、科研等實際問題結合緊密。10課題調研、文獻檢索能獨立查閱文獻以及從事其他形式的調研，能較好地理解課題任務并提出實施方案；有分析整理各類信息，從中獲取新知識的能力。1

8、5論文撰寫結構嚴謹，理論、觀點、概念表達準確、清晰。10文字通順，用語正確，基本無錯別字和病句，圖表清楚，書寫格式符合規(guī)范。10外文應用能正確引用外文文獻，翻譯準確，文字流暢。5論文水平論文論點正確，論點與論據協(xié)調一致，論據充分支持論點，論證過程有說服力。15有必要的數據、資料支持，數據、資料翔實可靠，得出的結論有可驗性。15論文有獨到見解或有一定實用價值。10合計100意見及建議：評閱人簽名： 年 月 日天津工業(yè)大學畢業(yè)論文成績考核表學生姓名學院名稱電子與信息工程專業(yè)班級題目基于單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設計與仿真1畢業(yè)設計（論文）指導教師評語及成績：成績： 指導教師簽字： 年 月 日2畢業(yè)設

9、計（論文）答辯委員會評語及成績：成績：答辯主席（或組長）簽字： 年 月 日3畢業(yè)設計（論文）總成績：a.指導教師給定成績b.評閱教師給定成績c.畢業(yè)答辯成績總成績(a0.5+b0.2+c0.3)摘 要本文主要闡述了用51單片機控制單色16*64的LED點陣屏顯示的方法，對LED點陣屏如何進行行列信號控制及信號傳輸中的驅動問題進行了研究，并討論了單片機控制系統(tǒng)中關鍵的數據處理以及發(fā)送問題。結果表明采用并行數據輸入、串行數據及同步時鐘傳輸的專用電路可大大減少CPU的輔助時間，提高了數據的發(fā)送速度。并給出了通過軟件控制點陣屏顯示的幾種方式，如靜態(tài)顯示，分屏顯示以及左移顯示，對其軟件的算法給出了具體分

10、析?；诟鞣N算法我們就可以靈活的運用軟件實現各種顯示，并將其用于商業(yè)用途。關鍵詞:LED點陣屏；單片機；驅動；掃描AbstractThis article mainly elaborates the method of using MCU-51 to control single color 16*64 LED lattice screen display, and researching how to carry on the ranks signal control and the question of signal actuation with the LED lattice scre

11、en, and discusses the essential data processing and the transmission question in the monolithic integrated circuit control system. The result indicates that CPU non-cutting time can be reduced greatly by using the allocated-use circuit with parallel data input, serial data and synchronism clock tran

12、smission, which has raised the data transmitting speed. This system has given several ways to control lattice screen display via software such as the static state display, divided screen display and left shift display, which has given the concrete analysis of softwares algorithm. We can realize all

13、kinds of display nimbly by using software based on each algorithm, and use it in the commercial trade . Key words:LED lattice screen；One-chip computer；Drive；Scan目 錄第一章 緒 論31.1課題的背景和意義31.2 相關技術發(fā)展現狀31.2.1 LED顯示屏發(fā)展的簡要回顧31.2.2 我國LED顯示屏的發(fā)展現狀31.2.3 LED顯示屏的發(fā)展趨勢3第二章 系統(tǒng)總體設計32.1需求分析32.2系統(tǒng)組成及功能描述32.3系統(tǒng)的功能描述32.

14、4系統(tǒng)的工作過程3第三章 基于51單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設計33.1硬件系統(tǒng)總體設計33.1.1 STC90C51的硬件結構33.1.2 STC90C51主要性能參數33.1.4 STC90C51單片機適用領域33.2 單片機STC90C51電路及外圍電路33.4 LED顯示屏掃描電路設計33.4.1 LED點陣屏內部結構及顯示原理33.4.2 列掃描電路設計33.4.3 行驅動掃描電路設計3第四章 軟件設計34.1系統(tǒng)軟件設計思路34.2顯示驅動程序34.3上移程序設計3第五章 系統(tǒng)調試與實驗35.1實驗平臺35.2軟件平臺35.2.1 字模提取35.3實驗方案35.3.1主控部分測試35

15、.3.2 led顯示部分測試3結 論3參考文獻3附 錄3謝辭3第一章 緒 論1.1課題的背景和意義隨著我國社會經濟文化等的不斷發(fā)展，民眾的消費標準也在發(fā)生著不斷的變化,戶外燈箱廣告更是扮演著越來越重要的宣傳角色，在車站、商場、學校單位等場合都會見到霓虹燈之類的廣告。但是傳統(tǒng)的霓虹燈廣告牌不管是在顯示色彩效果、用電量還是在可修改性上都已經無法滿足當今日新月異的社會需求，傳統(tǒng)的霓虹燈廣告在社會快速發(fā)展中需要更多的改進。電子控制技術的高速發(fā)展和led發(fā)光二級管制造工藝的進展為高亮度大屏幕的誕生創(chuàng)造了條件。由于LED顯示屏相對于傳統(tǒng)的霓虹燈之類的廣告牌有很多方面的優(yōu)勢，所以發(fā)展很快，得到了廣大應用廠商

16、的認可。這一種剛剛興起的led大屏幕技術成為了廣大民眾目光的聚焦焦點。與之前的顯示設備比較，首先，LED 顯示屏可以顯示幾乎所有常用色彩,色彩豐富，三基色的發(fā)光管可以顯示全彩色，顯示方式又是多種多樣的,無限變化（文字、圖形、動畫、視頻、電視畫面等），這一個產品就集合了電子技術領域多個學科的相關知識，是一中高新技術產品?？梢杂脕盹@示各種文字圖形，并且可以與計算機相連接同步顯示計算機屏幕的信息，相當于投影儀。其次，LED 顯示屏的像素點是LED發(fā)光二極管，將多個發(fā)光二極管以大小間距相同的排列形式組合成LED顯示陣列，這種顯示屏具有成本低、耗電量低、亮度和清晰度高、壽命長等眾多優(yōu)點，而且 LED 顯

17、示屏不受空間的限制，可以根據用戶要求設計屏的大小，需要多大的尺寸就可以做多大的尺寸.具有全彩色效果，可視角度大，是這個信息時代在傳播介質方面劃時代的產物。最后，LED 顯示屏應用范圍很廣，金融證券、股票炒股、銀行利率等信息顯示、商業(yè)廣告播放、文化娛樂等方面，顯示的效果亮度高且清晰穩(wěn)定，越來越多的地方開始使用LED電子顯示屏，有巨大的社會效益和經濟效益。 Led顯示屏集眾家之長，在國際領域得到了廣泛的應用。1.2 相關技術發(fā)展現狀LED顯示屏發(fā)光效率高，能夠很好的適應室內室外等應用區(qū)域的環(huán)境，自上世紀90年代前期開始，隨著LED制造業(yè)的技術水平有了新的進展，理論等相關技術框架基本形成，在國外得到

18、大范圍多領域的應用。而在我們中國改革開放30年的發(fā)展之后，主要是進入上世紀90年代我國的經濟得到了飛速的發(fā)展，快速的提高，經濟發(fā)展的背景下各種商業(yè)信息的傳播在整個市場上有很大需求，LED顯示屏及時的出現很好的滿足了當時社會和市場的需要，LED顯示屏的研發(fā)與加工技術水平也得到了相應的提高，適用范圍領域也得以擴展。在LED顯示屏快速發(fā)展的過程中，從開始出現到大范圍多領域的應用也是經歷了一個過程，總的來說，LED顯示屏經歷了單色、雙色到紅綠藍三基色全彩多灰度級顯示的一個過程。目前關于LED顯示屏的理論框架和相關制造加工技術等已經相當成熟，led顯示屏的像素點越做越小，紅綠藍三基色全彩屏的分辨率越來越

19、高，并朝著高亮度、低功耗、大視角的方向發(fā)展。相關理論也日臻完善。1.2.1 LED顯示屏發(fā)展的簡要回顧Led顯示屏以很高的穩(wěn)定性、超強的環(huán)境適應能力、高性能低價格、使用時間長、可視范圍角度大等特點，在為期不長的十幾年時間里，以迅雷不及掩耳之勢發(fā)展成為平面大面積顯示的主流產品之一，在信息顯示傳播，廣告媒體領域得到了廣泛認可和應用。LED顯示屏的成長歷程：1.在上世紀九十年代以前是LED顯示屏的成長形成時期，或者說是LED顯示屏的幼年時期，各方面理論技術還不成熟。一個方面，受LED相關的材料制造加工技術還不夠先進，LED顯示屏的應用領域就收到了很大的限制，另一個方面，顯示屏控制技術幾乎全是通過通信

20、數據傳輸而實現的控制方法，從客觀上來講極大地影響了他的顯示效果。在這個時期，國外的LED顯示屏應用很是廣泛 ，在我們中國則很少見，出現的為數不多的相關產品也是以單紅色、紅綠雙基色為主，控制技術也幾乎全是通過通信數據傳輸而實現的控制方法，顯示的灰度等級就目前的現狀來看，當時的灰度級是很小很小的，當時只可以實現單點的4個灰度級，而現在至少也是256灰度級，并且當時產品的成本也是相當高的。2.1991-1996年這6年之間，LED顯示屏以高速度、大范圍、多領域的方式就這樣進入了九十年代，進入了廣發(fā)人民群眾的視野，在全球信息化產業(yè)快速發(fā)展的大背景下，信息技術在我們生活工作的多個領域不斷發(fā)展創(chuàng)新突破。藍

21、色發(fā)光二級管晶片研制成功，從此，LED顯示屏進入了全彩色顯示的新紀元；電子技術以及單片微型計算機等控制技術的快速發(fā)展，在顯示屏控制領域有了更進一步的發(fā)展，相關工作人員研究開發(fā)出來了視頻控制卡，顯示屏灰度等級也有了很大的提高，實現16級灰度等級和64級灰度等級的調灰，顯示屏的在顯示動畫方面的效果得到了空前的提高。在這一個階段，LED顯示屏在我們中國的發(fā)展速可以說是遍地開花，從初期的不多的幾家企業(yè)、年產值只有幾千萬元發(fā)展到幾十家企業(yè)、年產值達數億元，產品應用領域涉及金融證券、體育屆、機場航班信息顯示、鐵路車次信息顯示、車站時間表信息顯示、公路交通、商業(yè)廣告、郵電電信等諸多領域。LED顯示屏在平面媒

22、體顯示領域逐漸成為主流產品，這樣的局面已經逐漸形成，LED顯示屏產業(yè)也自然而然地成為新興的高新技術產業(yè)。3.1994年末-至今，是led顯示屏產業(yè)格局調整相繼完善的時期上世紀九十年代中期年以來，LED顯示屏產業(yè)迅速發(fā)展進而產生的內部競爭加劇，許多中小企業(yè)也如同雨后春筍般不斷涌現，這樣就使得相關產品價格有了大幅度的回落，應用的范圍也不斷的擴大，這也導致了LED相關產品在質量、標準化等方面的問題，不利于相關產品的統(tǒng)一及標準化。我們國家的相關部門通過及時調整，對LED顯示屏的發(fā)展過程中出現的問題進行了適當的規(guī)范和引導。國家多個部門聯合出臺了相關的文件規(guī)范使得LED顯示屏走向標準化、規(guī)范化。相關的標準

23、規(guī)定等也在不斷完善。 1.2.2 我國LED顯示屏的發(fā)展現狀1.產業(yè)規(guī)模不斷擴大我國led產業(yè)經歷了十余年的成長歷程，LED顯示屏產業(yè)中，一些支柱型企業(yè)相繼誕生。據行業(yè)協(xié)會給出的統(tǒng)計信息來看，自十九世紀九十年代末，我國LED顯示屏行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，產業(yè)規(guī)模不斷擴大，產業(yè)鏈不斷擴大完善。就整個LED顯示屏系統(tǒng)而言，我國的led顯示屏技術已經達到了國際先進水平并處于領先地位，這也得力于國內產品在性價比方面所具有的得天獨厚的優(yōu)勢，市場占有率在90%以上，國外的相關產品幾乎不能夠進入中國市場。2.市場保持持續(xù)增長2003年LED顯示屏行業(yè)整體的發(fā)展速度相比之前要快很多 ，很多企業(yè)都已經具有相當的規(guī)模并

24、還在逐漸增多，產業(yè)布局發(fā)展也在走向成熟。04年至07年之間，隨著北京奧運會的臨近，各地城區(qū)城市化的步伐也逐漸加快，全國LED顯示屏市場依然活力不減保持著快速增長的趨勢，年平均增長率仍然能夠保持在百分之三十五左右。1.2.3 LED顯示屏的發(fā)展趨勢據CCID微電子研究所預計，在未來的5年時間內，我國LED顯示屏將在電信、郵政、金融系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、體育場館等領域不斷開拓市場，尋求新的發(fā)展空間以及應用領域，與此同時LED顯示屏在市場上的需求正以大約平均每年30%的速度遞增，發(fā)展趨勢如下：1高亮度、全彩化在藍色及純綠色的led顯示屏出現以后，LED顯示屏的成本在隨著時間的推移越來越低，已具備

25、成熟的商業(yè)化條件?；A材料也逐漸向成熟的產業(yè)化發(fā)展。這種情況使得LED三基色全彩色顯示屏幕成本有大幅下滑，應用速度加快。LED顯示屏等產品的性能也不斷提高，三基色全彩色顯示屏的色彩、白平衡等已經能夠實現很理想的效果了，能夠全天候在室外環(huán)境下工作，很好的滿足了用戶的相關需求，因為三基色led全彩色顯示屏幕性價比很高，預測在未來發(fā)展的相當長的一段時間內，三基色全彩LED顯示屏在在室內外顯示媒體領域逐漸代替了傳統(tǒng)的燈箱、霓紅燈等產品。2.標準化、規(guī)范化這個產業(yè)最近幾年的發(fā)展， 該市場內存在的競爭主要是在價格方面的競爭， 在幾次價格戰(zhàn)之后相關產品價格幾乎達到了均衡，因而市場競爭的焦點轉移到了產品的質量

26、以及整個系統(tǒng)的可靠性，這就對LED顯示屏的標準化和規(guī)范化有了較高要求，一些大的企業(yè)相繼實施ISO9000系列標準。行業(yè)規(guī)范和標準體系的形成，對led產品以后的發(fā)展有著很好的基礎，在這樣熱大潮中，那些相對落后的企業(yè)相繼被淘汰，整個業(yè)界的質量水平會得到一個整體的提升，也有利于LED產品的標準化、規(guī)范化。預測在不長的幾年時間內，小規(guī)模企業(yè)將被淘汰，該行業(yè)的發(fā)展也會井然有序。3.產品結構多元化發(fā)展在這個信息化的時代，信息傳遞在生活工作中占據著愈來愈重要的作用，信息也廣泛存在于生活工作的各個方面，LED顯示屏幕自然而然的有了很多用武之地。因此，相關的led產品也會因為市場的需要而相繼推出，小型的led顯

27、示產品在led顯示屏市場將會占越來越多的份額。LED顯示屏應用領域的突破體現了該類產品向著多樣化發(fā)展的趨勢。1.3 LED顯示屏顯示原理 LED點陣屏的內部結構可以分為共陰極和共陽極兩種，本設計采用的是共陽型的LED點陣屏。當顯示屏的行選信號被選通時，列選端四位數據給低電平的發(fā)光二極管就會被點亮。利用這個原理，要顯示文字或圖形信息時，只需要將要顯示的信息進行相關的編碼，再將編碼數據根據相關算法按照一定的順序發(fā)送到顯示屏，逐行點亮就可以顯示出想要顯示的信息。 根據人眼的視覺暫留原理，將每一次數據更新掃描的時間控制在20ms左右就可以看到穩(wěn)定的文字圖像。1.4 課題研究的目的本設計讓我對led產業(yè)

28、整個發(fā)展現狀以及發(fā)展趨勢有了更加深入的了解，知道了不同型號led顯示屏的應用領域和使用范圍。對led顯示屏的工作原理過程有了更深入的認識。我想通過本次設計所取得成果是巨大的而深遠的，對以后的工作會有很大的幫助，其次是通過自己的親身制作很的提高了我的動手能力。本設計實現的是1664 像素的LED點陣屏，要求LED顯示屏可以有足夠的亮度，能夠穩(wěn)定的顯示要求的文字圖像等信息，并實現文字圖像等的移動顯示。從而實現簡單動畫的顯示。1.5課題的主要工作課題的工作主要可以分為兩大部分，一個主要部分是硬件電路設計，另一個主要部分是軟件程序設計。硬件電路主要包括電源電路的設計、單片機控制單元的設計等。軟件部分主

29、要是靜態(tài)顯示、左移顯示、右移顯示、上移顯示的程序編寫等。第二章 系統(tǒng)總體設計2.1需求分析本系統(tǒng)名為基于51單片機的LED顯示屏，即用STC90c516RD+單片機作為主控芯片實現LED顯示屏信息的顯示。此系統(tǒng)由開關電源供電，有足夠的驅動能力，而且STC90C51單片機有很好的穩(wěn)定性，能夠很好地實現各種信息的顯示。本系統(tǒng)依賴穩(wěn)定的硬件電路可以實現多種文字、簡單圖案信息的靜態(tài)顯示、上下左右移動等顯示。主要需求如下：1 靜態(tài)顯示功能，可以做小型廣告牌，本設計可以應用在大小店鋪顯示各種商品信息，要求系統(tǒng)能夠顯示文字、簡單圖像信息。足以滿足大小店鋪的顯示需求。并且穩(wěn)定性高、用電量低、亮度大。2 多種顏

30、色顯示功能。傳統(tǒng)廣告牌色彩單一，此設計豐富了傳統(tǒng)的顯示方式，用三基色顯示模塊，可以顯示豐富的色彩，很好的增加了廣告牌的吸引力。增強了效果。3 各種動態(tài)顯示，目前常見的顯示屏多為靜態(tài)顯示，并無動畫，此設計可實現動態(tài)顯示。2.2系統(tǒng)組成及功能描述基于51單片機的LED顯示屏設計主要是利用視覺暫留原理通過行掃描和列掃描的方式點亮點陣屏上的任意一點從而顯示設定信息。系統(tǒng)主要分為供電模塊、顯示模塊、控制模塊等。系統(tǒng)的核心部分是51單片機控制模塊，它負責外圍所有器件的控制。系統(tǒng)的硬件組成主要包括控制模塊、電源模塊、顯示部分。系統(tǒng)的軟件組成包括控制程序、顯示程序、上下左右移動程序等。系統(tǒng)的結構框圖如圖2-1

31、所示：圖2-1 系統(tǒng)原理框圖2.3系統(tǒng)的功能描述本系統(tǒng)實現了文字、簡單圖像的靜態(tài)及動態(tài)顯示功能，通過單片機控制，從而實現顯示的功能 。即基于51單片機的led顯示系統(tǒng)。本設計以STC90C516RD+作為核心控制單元，實現了16*64 LED點陣屏的圖文顯示，在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足，圖形或文字顯示可以靜態(tài)顯示、上下左右移動顯示等。Led顯示屏由多個共陽極點陣模塊組成，通過90c51單片機控制掃描顯示。系統(tǒng)的復位部分為系統(tǒng)在開機時自動復位，也可以手動復位。2.4系統(tǒng)的工作過程將工作電源即開關電源接通以后，整個系統(tǒng)首先進入上電復位狀態(tài)。首先是三種基本顏色的行掃描顯示以檢測顯示模

32、塊是否能夠正常工作以及檢測是否有壞點從而保證系統(tǒng)的正常工作?？刂茊卧膯纹瑱C將控制信號及顯示信息的編碼數據通過串行的方式發(fā)送到點陣屏，再通過控制行掃描信號顯示全部信息。第三章 基于51單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設計3.1硬件系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)的硬件組成主要包括控制模塊、電源模塊、顯示部分。其方框圖圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)框圖3.1.1 STC90C51的硬件結構STC90C51單片機內部包括一個8位CPU；一個時鐘電路，4KB程序存儲空間；128BRAM；兩個16位定時/計數器；64KB擴展總線控制電路；四個8-bit并行I/O端口；一個可編程串口；5個中斷源，其中包括兩個優(yōu)先級嵌套中斷等模

33、塊。STC90C51單片機芯片內部結構如圖3.1所示： 圖3-1 STC90C51單片機芯片內部結構3.1.2 STC90C51主要性能參數STC90C516RD+單片機相關參數如下：1.工作電壓：5.5V - 3.8V（5V 單片機）/3.8V - 2.4V（3V 單片機）2.工作頻率范圍：0-40MHz，相當于普通8051單片機的 080MHz.4.用戶應用程序空間 4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/ 61K/字節(jié)5.片上集成 1280字節(jié)/512/256字節(jié) RAM8.EEPROM 功能9.看門狗10.通用異步串行口（UART），還可

34、用定時器軟件實現多個UART11.工作溫度范圍：0-75/-40-+8512.封裝：LQFP-44,PDIP-40，PLCC-44。3.1.4 STC90C51單片機適用領域STC90C51單片機超強抗干擾能力，新一代加密技術，防止代碼被破解。超大容量SRAM，最高4.2k。降低對外電磁輻射，超低功耗，正常工作模式，功耗4mA-7mA。經濟實用性強，在相對領域定會有廣泛的應用市場。其應用領域主要有一下幾個：1.電子稱重計2.教學用儀器、醫(yī)療儀器。3.種金屬探傷儀器。4.礦山生產智能監(jiān)測儀。5.礦的產煤計數器6.汽車安全系統(tǒng)7.智能玩具8.用超聲波測量江河水位9.交流電監(jiān)測儀10.消防系統(tǒng)報警監(jiān)

35、測儀11.各類水表、電表3.2 單片機STC90C51電路及外圍電路系統(tǒng)控制模塊為單片機及其外圍電路，主要實現點陣屏掃描顯示和信息的更新，其芯片引腳圖如圖3-3所示：圖3-3 STC90C51引腳圖1、基礎時鐘電路時鐘模塊是ST90C51單片機不可缺少的模塊，時鐘模塊可以使單片機實現低功耗。STC90C51的時鐘方式有兩種，一種是片內時鐘震蕩方式，需要在XTAL1（19腳）和XTAL2(18腳)外接一個石英晶體振蕩器和振蕩電容。電路如圖3-3所示:圖3-3 晶振電路2、單片機模塊及其外圍電路單片機電路作為整個系統(tǒng)的核心控制部分，主要是控制LED顯示屏的信息顯示控制和數據信息的更新，將數據傳至顯

36、示屏，單片機的供電電源采用5V，1A的開關電源，保證單片機的正常工作。單片機與LED顯示屏之間通過一個16pin的接口相接。單片機的最小系統(tǒng)如圖3-4所示：圖3-4 單片機最小系統(tǒng)3.單片機復位電路單片機的復位引腳RST（9腳），當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機的復位和初始化操作，復位后程序計數器PC=0000H，即復位后將從程序存儲器的0000H單元讀取第一條指令碼，通俗的來說，就是單片機在運行程序的時候重新開始。在此系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)在上電時進行初始化，需要設計復位電路。按鍵按下時，復位電路對單片機進行復位，RST高電平有效。電路圖如圖3-5所示：圖3-5 單片機

37、復位電路3.4 LED顯示屏掃描電路設計3.4.1 LED點陣屏內部結構及顯示原理 LED點陣屏的內部結構可以分為共陰極和共陽極兩種，本設計采用的是共陽型的LED點陣屏。當顯示屏的行選信號被選通時，列選端四位數據給低電平的發(fā)光二極管就會被點亮。利用這個原理，要顯示文字或圖形信息時，只需要將要顯示的信息進行相關的編碼，再將編碼數據根據相關算法按照一定的順序發(fā)送到顯示屏，逐行點亮就可以顯示出想要顯示的信息。 根據人眼的視覺暫留原理，將每一次數據更新掃描的時間控制在20ms左右就可以看到穩(wěn)定的文字圖像。其硬件電路如（圖3.4.1）所示圖3-4-1 8*8共陽極LED點陣 例如，若要圖中所示64個LE

38、D顯示一個“0”字的方框，則首先在列18上寫入列編碼的信號，接著應將對應的行上加選通信號，即在行、列的信號端分別加上如（圖3.4.2）所示數據，這樣，假設顯示數字為“0”時：1 2 3 4 5 6 7 800 00 3E 41 41 41 3E 00圖3-4-2 在點陣上所加的行信號以及列選擇信號 因此，形成的列代碼為00H，00H，3EH，41H，41H，41H，3EH，00H；只要把這些編碼送至列數據輸出，就可以實現零的數字顯示。 送顯示代碼過程如下所示： 送第一組的八列數據到相應的輸出口。然后將第一行掃描為低電平延時2毫秒左右； 送第二組的八列數據到相應的輸出口。然后將第二行掃描為低電平

39、延時2毫秒左右； 以此類推，掃描完所有行，又從頭開始送。如此循環(huán)下去，當刷新頻率足夠高時（大于24Hz），由于人眼的視覺暫留特性，便可得到一個穩(wěn)定的“0”字。3.4.2 列掃描電路設計每個漢字需要4個8*8的LED點陣，要想實現16行掃描驅動，上下2行只使用了1個SM16126接到LED點陣模塊上，而每個漢字是按照16*16取模，所以需要1個SM16126來驅動一個漢字，我的電路設計的是4個漢字，所以每種顏色的漢字顯示需要1*4=4個SM16126來實現16行掃描顯示。列驅動是用SM16126芯片搭建構成的。SM16126的引腳SDI是串行數據的輸入端。芯片的輸出端為OUT0OUT15，SDO

40、串行數據輸出端，可接至下一個芯片的SDI端口,很方便的實現多片SM16126的級聯.由SM16126在5V供電的情況下（25），可以達到25MHz以上的時鐘頻率，而我采用的90C51的時鐘頻率只有24MHz，串口方式0的時鐘頻率只有fosc/12=2MHz，所以SM16126完全可以勝任；由于SM16126輸出高電平時每個管腳的驅動電流在345mA，而每個LED發(fā)光管的驅動電流大約是20mA，有足夠的驅動能力去驅動二極管達到要求的亮度.SM16126芯片管腳說明GND接地端SDI串行數據輸入端OUT0OUT15恒流源輸出端SDO數據輸出以便級聯下一個芯片REXT通過接電阻來調節(jié)各個輸出口的電流

41、大小VDD芯片電源SM16126封裝示意圖如圖SM16126芯片特性：1.16個恒流源輸出通道2.電流輸出大小穩(wěn)定，幾乎是恒流輸出3.恒流電流范圍值，345mAVDD=5V；330mAVDD=3.3V4.非常準備的恒流輸出，誤差3，芯片間最大誤差：10) speed=0; move+; if(move=108) move=0; for(k=0;k8;k+) /左16*16 ColumnScan(zimuo0k*2+move*2,0x00,zimuo0k*2+move*2); /上半屏左8位數據 ColumnScan(zimuo1k*2+move*2,0x00,zimuo1k*2+move*2)

42、; /下半屏左8位數據 ColumnScan(zimuo0k*2+1+move*2,0x00,zimuo0k*2+1+move*2);/上半屏右8位數據 ColumnScan(zimuo1k*2+1+move*2,0x00,zimuo1k*2+1+move*2);/下半屏右8位數據 /右16*16 ColumnScan(0x00,0x00,0x00); ColumnScan(0x00,0x00,0x00); ColumnScan(0x00,0x00,0x00); ColumnScan(0x00,0x00,0x00); ColumEnable(Enable); RowScan(k);/行掃描 R

43、owEnable(Enable); Delay(1); RowEnable(Disable); 第五章 系統(tǒng)調試與實驗本設計采用STC90C516RD+單片機作為控制模塊，STC90C516RD+單片機的調試環(huán)境為ARM公司的keil vision4集成開發(fā)調試環(huán)境，5.1實驗平臺實驗平臺是STC90C516RD+單片機主控模塊和點陣模塊。單片機主控模塊通過16pin的接口與點陣顯示模塊相連接進行數據傳輸。硬件平臺的如圖5-1所示。圖5-1 主控系統(tǒng)主控系統(tǒng)將數據通過串行的方式利用排線將數據傳輸給點陣屏，軟件算法通過列數據輸出和行掃描實現文字、圖形等信息的顯示。利用數據移位的原理實現左移以及右

44、移顯示，此處以左移為代表，還有上下移動顯示，此處以上移為代表進行顯示。效果圖如圖5-2所示圖5-2 點陣屏顯示效果圖5.2軟件平臺 STC90C516RD單片機采用的是ARM公司的開發(fā)調試環(huán)境，keil vision4集成開發(fā)環(huán)境，它采用創(chuàng)建工程文件的方式來進行軟件的開發(fā)調試和管理。在編輯完成代碼之后，用戶可以對程序進行編譯連接。編譯連接成功之后，可以運行程序，并且可以對程序進行調試。工作環(huán)境如圖5-3所示。圖5-3 keil開發(fā)環(huán)境5.2.1 字模提取 字模的設計是用的字模提取軟件，該軟件中顯示的字體都是通過專門的漢字提取軟件來實現的。該軟件名為字模提取PCtoLCD2002完美版。其提取方

45、法為在選項中設置點陣格式、掃描方式、點陣模塊點數、輸出語言設置、輸出數制等，之后在漢字輸入區(qū)輸入你所需要的漢字后（可輸入多個漢字），設置想要的漢字的格式之后點擊生成字模，這時點陣生成區(qū)則會出現相應字體的漢字代碼。該軟件的操作界面如圖5-4： 圖5-4 取模軟件界面5.3實驗方案此次試驗有兩部分的任務：控制部分和顯示部分，系統(tǒng)調試的控制部分首先測試單片機上電是否正常，晶振是否起振，然后對于全局變量進行定義，對時鐘和管腳進行初始化，將單片機放置在開發(fā)板上觀察鏈接各個引腳的led等是否都有閃爍從而粗略的估計單片機的工作狀態(tài)。之后對點陣屏進行測試。5.3.1主控部分測試單片機主控部分的測試主要是供電部

46、分和各個引腳輸出部分以及晶振部分。供電部分的測試主要是通過觀察與正極相連的發(fā)光二級管工作是否正常。單片機的各個引腳的檢測是將單片機放置到開發(fā)板上，通過觀察與其相連接的發(fā)光二級管的工作狀態(tài)大概估計單片機各個引腳是否輸出正常。如果單片機能夠正常工作說明單片機晶振工作正常，可以正常起振。5.3.2 led顯示部分測試為了測試LED點陣屏是否能夠進行正常的顯示，在單片機上電之后，運行監(jiān)測程序，分別逐行的掃描各種顏色，如果沒有壞點且各行的亮度正常說明LED顯示屏可以正常顯示。結 論本設計課題為基于單片機的LED顯示屏設計，改系統(tǒng)充分發(fā)揮單片機的控制、運算以及數據處理等功能，大大提高了信息顯示的穩(wěn)定性。本

47、系統(tǒng)實現了文字、簡單圖像的靜態(tài)及動態(tài)顯示功能，通過單片機控制，從而實現顯示的功能 。即基于51單片機的led顯示系統(tǒng)。以STC90C516RD+作為核心控制單元，實現了16*64 LED點陣屏的圖文顯示，在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足，各個點陣顯示模塊均應用共陽極LED模塊，通過單片機控制掃描顯示。系統(tǒng)的復位部分為系統(tǒng)在開機時自動復位，也可以手動復位本設計在應用上還是有一定的局限性的，在今后的研究中可以大限度的降低其制作成本，顯示模塊的多彩化處理可以用更廉價的材料以及更高的分辨率，另外，在數據傳送方面也可以再進行改進，比如可以用無線的方式進行數據傳輸和數據更新，通過WiFi進行改字

48、等等。參考文獻1李華等編著MCS-51系列單片機實用接口技術北京：北京航空航天大學出版社，1993：2342362張立科單片機通信技術與工程實踐北京：人民郵電出版社，2005：1561613張凱等編著MCS-51單片機綜合系統(tǒng)及其設計開發(fā)北京：科學出版社，1996：1871894朱宇光編著單片機應用新技術教程北京：電子工業(yè)出版社，2000：3013035諸昌鈐LED顯示屏系統(tǒng)原理與工程技術成都：電子科技大學出版社，2000：2452506余永權89系列FLASH單片機原理與應用北京：電子工業(yè)出版社，2000：1121147樓然苗，李光飛51系列單片機設計實例北京：北京航空航天大學出版2003：

49、3303328李東生PROTEL 99SE電路設計技術入門與應用北京：電子工業(yè)出版社2002：3873909張有順編著MCS-51/96系列單片機簡明教程北京：中國脊梁出版社，1998：12412510謝宋和單片機在 LED 顯示屏中的應用電子與自動化98年第4期11 Keil software Company.Cx51 Compiler Users Guide.2001 12陳森發(fā)等.城市主干道交通信號燈模糊線控制的探討.運籌與管 理,1998,7(1):35-4113查振業(yè),葉信陽.智能交通燈控制系統(tǒng).華中理工大學學報,1997,25(2):63-65 14吳黎明,王桂棠.單片機原理及應用

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