基于單片機的LED廣告牌(共18頁)

1、課程設計報告(bogo)題目(tm)： 基于(jy)單片機的LED廣告牌 課 程：單 片 機 課 程 設 計專 業(yè)： 電子信息科學與技術 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2015年 6 月 25 日信息工程學院課程設計（論文）信息(xnx)工程學院課程設計任務書學 號 學生姓名 專業(yè)（班級） 設計題目基于單片機的LED廣告牌設計技術參數(shù)1能夠顯示不同字符和漢字（這里只進行了字符“LED”的顯示）。2可以實現(xiàn)不同的字符切換效果。設計要求1根據(jù)題目要求進行系統(tǒng)總體設計2完成系統(tǒng)硬件電路的設計（1）硬件電路圖（2）硬件電路說明3系統(tǒng)程序的設計（1）程序流程圖（2）完整源程序參考資料1李建

2、忠編著.單片機原理及應用.西安：西安電子科技大學出版社，20022李群芳，肖看編著.單片機原理、接口及應用.北京：清華大學出版社，20053于海生編著.微型計算機控制技術.北京：清華大學出版社，20084戴梅萼，史嘉權編著.微型計算機技術及應用(第3版).北京：清華大學出版社，20085江曉安，董秀峰編著.數(shù)字電子技術(第二版).西安：西安電子科技大學出版社，2005 2015 年 6 月 25 日 學生姓名： 學號： 專業(yè)（班級）： ） 課程設計題目： 基于單片機的LED廣告牌 成績： 指導教師： 2015 年 6 月 25 日信息(xnx)工程學院課程設計成績評定表摘要(zhiyo) LE

3、D是指發(fā)光二極管，在某些半導體的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會(sh hu)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式點知發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，簡稱LED。由于電子顯示屏制作簡單，安裝方便，被廣泛應用于各種公共場合，如公交汽車的報站器、廣告屏以及公告牌等等。介紹的LED點陣電子顯示屏，其功能有固定漢字、字母、數(shù)字的顯示；平行左移、右移；固定信息的循環(huán)顯示；顯示屏的亮度連續(xù)可調；時間的顯示和上位機對顯示內容可修改的功能。隨著LED顯示屏在廣告?zhèn)髅筋I域逐漸嶄露頭角，其控制系統(tǒng)(kn zh x

4、tn)也如雨后春筍，層出不窮。由于他的控制系統(tǒng)均是基于嵌入式處理器開發(fā)，所以單片機在其中也占有一席之地。但是，由于LED顯示屏控制較復雜，特別是對于顯示特殊效果，如循環(huán)移動、覆蓋霓虹燈效果，要求處理器運算速度快、執(zhí)行(zhxng)效率高。關鍵詞：單片機 點陣 LED電子顯示屏目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422835642 1 任務提出與方案(fng n)論證 PAGEREF _Toc422835642 h 1 HYPERLINK l _Toc422835643 1.1 任務(rn wu)提出 PAGEREF _Toc422835643 h 1

5、HYPERLINK l _Toc422835644 1.2方案論證 PAGEREF _Toc422835644 h 2 HYPERLINK l _Toc422835645 1.2.1 LED的掃描方式及顯示屏的控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc422835645 h 2 HYPERLINK l _Toc422835647 1.2.2單片機系統(tǒng)作用及應用 PAGEREF _Toc422835647 h 3 HYPERLINK l _Toc422835648 2 總體設計 PAGEREF _Toc422835648 h 4 HYPERLINK l _Toc422835649 2.1硬件電路總體設計

6、 PAGEREF _Toc422835649 h 4 HYPERLINK l _Toc422835650 2.2軟件總體設計 PAGEREF _Toc422835650 h 5 HYPERLINK l _Toc422835651 3 詳細設計及仿真 PAGEREF _Toc422835651 h 6 HYPERLINK l _Toc422835652 3.1 硬件設計及軟件設計 PAGEREF _Toc422835652 h 6 HYPERLINK l _Toc422835653 3.1.1 硬件設計 PAGEREF _Toc422835653 h 6 HYPERLINK l _Toc4228

7、35654 3.1.2 軟件設計 PAGEREF _Toc422835654 h 7 HYPERLINK l _Toc422835655 3.2 詳細仿真 PAGEREF _Toc422835655 h 9 HYPERLINK l _Toc422835656 4 總結 PAGEREF _Toc422835656 h 10 HYPERLINK l _Toc422835657 參考文獻 PAGEREF _Toc422835657 h 111 任務(rn wu)提出與方案論證11 任務(rn wu)提出LED顯示屏具有色彩鮮艷、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，在許多行業(yè)都得到了廣泛的應用(yng

8、yng)，如在車站、碼頭、商場、銀行等公共場所將LED?顯示屏用于信息發(fā)布。目前LED顯示屏的種類越來越多，從使用場合及亮度考慮可分為室內和室外屏，從掃描方式可分為動態(tài)掃描顯示屏和靜態(tài)掃描顯示屏。LED發(fā)光顯示器是單片機應用產(chǎn)品中常用的一種物美價廉的輸出設備，其主要優(yōu)點是在于降低成本。提高可靠性和易于實現(xiàn)。而簡易的LED電子廣告板的設計主要是通過運用單片機控制系統(tǒng)去實現(xiàn)對漢字的顯示，以及漢字的上下滾動和左右移動，完成對三維立體的設計顯示。在我國改革開放之后，隨著國民經(jīng)濟的增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求強烈，LED顯示屏的出現(xiàn)適應了這一市場需求，LED顯示技術得到了高速發(fā)展，LED顯示屏幕可以顯

9、示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像，不僅可以用于室內環(huán)境，還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性

10、，可靠性、全色化方向發(fā)展。通過該課程的學習，旨在掌握LED顯示屏控制系統(tǒng)的顯示原理，學習LED點陣顯示數(shù)字和字符的編程方法。結合微機原理、單片機技術知識，查閱有關資料，設計一個以單片機為核心的LED點陣顯示器系統(tǒng)，采用點陣LED作為顯示器顯示漢字。12方案(fng n)論證121 LED的掃描(somio)方式(fngsh)及顯示屏的控制系統(tǒng)LED一般采用掃描式顯示，實際運用分為三種方式：點掃描、行掃描、列掃描采用列掃描、行施加數(shù)據(jù)信號的基本驅動方法。任意時間只有一列施加高電平信號，其余各列均為低壓信號。行施加對應該列的數(shù)據(jù)信號，低電平有效。以8x8LED點陣列顯示器為例說明字符顯示原理，8列

11、順序掃描結束后，將完成一幀字符的顯示。一幀掃描結束后，列掃描從第一行重新開始，周而復始。若行數(shù)據(jù)保持不變，則顯示靜態(tài)字符。反之，行數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則顯示內容將發(fā)生變化，如果保持前后幀內容的連貫性，就可以顯示動態(tài)字符。由24塊8*8點陣led構成一塊大屏幕，單片機控制進行循環(huán)掃描，用多塊移位寄存器控制輸出內容，并由單片機串行輸出顯示內容的行編碼，顯示屏會滾動顯示數(shù)字、字母。漢字等內容。顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號控制、轉換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術很多，其關鍵技術包括串行傳輸與并行傳輸技術、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術、自動檢測及遠程控制技術等。（1）串行傳輸與并行傳輸技

12、術LED顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術，顯示屏每個單元內部的不同驅動電路和各級聯(lián)單元之間，每個時鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅動IC種類較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線較少，可減少顯示單元的數(shù)據(jù)傳輸驅動元件，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性和性價比，具體工程實現(xiàn)也較為容易。（2）動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術LED顯示屏控制系統(tǒng)實現(xiàn)顯示信息的刷新技術有動態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。一般室內顯示屏多采用動 掃描技術，即一行發(fā)光二極管共用一行驅動寄存器，根據(jù)共用一行驅動寄存器的發(fā)光二極管像素數(shù)目，分為1/4，1/16掃描等。（3）自動檢測及遠程(yunchng)控制技術LED顯示

13、屏的構成復雜，特別是室外顯示屏，供電、環(huán)境亮度、環(huán)境溫度條件等都直接影響(yngxing)顯示屏的正常運行。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據(jù)需要對溫度、亮度、電源等進行自動檢測控制，也可根據(jù)需要，遠程實現(xiàn)對顯示屏的亮度、色度調節(jié)、圖像水平和垂直位置的調節(jié)以及工作方式的轉換等。122單片機系統(tǒng)作用(zuyng)及應用自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，

14、主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 單片機在智能儀表中的應用單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。（2） 單片機在機電一體化中的應用機電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。（3） 單片機在實時控制中的應用單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航空航天、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中

15、，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質量。在比較復雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富

16、多彩。2 總體設計21硬件(yn jin)電路總體設計如上圖所示，本產(chǎn)品(chnpn)擬采用以AT89C51單片機為核心(hxn)芯片的電路來實現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、電源、74HC154、88 LED點陣5部分組成。從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅動顯示方式。88的點陣共有64個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是88的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實

17、際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以(ky)實現(xiàn)多行（比如8行）的同名列共用一套驅動器。具體就88的點陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。

18、采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在(cnzi)一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?2軟件(run jin)總體設計用比較復雜的C語言程序設計，實現(xiàn)LED點陣顯示內容，并使顯示的內容在屏幕上從左到右的滾動顯示。系統(tǒng)采用模塊化結構，包括主程序、延時程序、顯示子程序和串行口中

19、斷程序。用AT89C51、74LS138、74HC154芯片和1個88LED點陣顯示器構成一個完整的8位點陣LED顯示系統(tǒng)。3 詳細設計(shj)及仿真31 硬件(yn jin)設計(shj)及軟件設計311 硬件設計整個體統(tǒng)由AT89C51芯片、LED、74HC138、阻排、三極管等一些單片機外圍應用電路組成。該電路所設計的電子屏可顯示多個漢字，需要1個88LED點陣模塊，可組成88的條形點陣。 AT89C51是一種帶4KB可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的

20、MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51引腳即外觀如上圖所示。 312 軟件設計程序主要(zhyo)由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程程序(chngx)如下(rxi)：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Table_OF_Digit

21、s= 0 x00，0 x02，0 x7e，0 x02，0 x02，0 x02，0 x02，0 x00，/L0 x00，0 x7f，0 x49，0 x49，0 x49，0 x41，0 x49，0 x00，/E0X81，0Xff，0 x81，0 x81，0 x81，0 x81，0 x42，0 x3c，/Duchar i=0，t=0，Num_Index = 0；void main()P3 = 0 x80；Num_Index = 0；TMOD = 0 x00；TH0 = (8192-2000)/32；TL0 = (8192-2000)%32；TR0 = 1；IE = 0 x82；while(1)；vo

22、id LED_Screen_Display() interrupt 1TH0 = (8192-2000)/32；TL0 = (8192-2000)%32；P3 = _crol_(P3，1)；P0 = Table_OF_DigitsNum_Ind ex * 8 +i；if(+i = 8) i = 0；if(+t = 250)t = 0 x00；if(+Num_Index = 5) Num_Index = 0；32 詳細(xingx)仿真(fn zhn)仿真(fn zhn)電路圖： 4 總結(zngji)雖然本設計只使用(shyng)了一塊88 LED點陣，電路簡單，但是已經(jīng)包涵(bo hn)了LED顯示屏的電路基本原理和基本程