基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣系統(tǒng)答辯教學(xué)課件

基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容第一部分背景及意義、技術(shù)路線第二部分 方案選擇與總體結(jié)構(gòu)第三部分系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第四部分系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第五部分系統(tǒng)調(diào)試及總結(jié)主要內(nèi)容第一部分背景及意義、技術(shù)路線

背景

作為21世紀(jì)是光電子與微電子緊密結(jié)合發(fā)揮作用的時(shí)代，以光通信為龍頭的信息光電子產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)的明星產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家及相關(guān)大公司均已投入大量資金和人力，力爭(zhēng)在數(shù)年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體白光照明的產(chǎn)業(yè)化。據(jù)CIR報(bào)告稱，全球LED的市場(chǎng)銷售額在2008將增至56億美元，其中高亮度LED（HB-LED）將增至26.4億美元，超高亮度LED（UHB－LED）市場(chǎng)銷售額則將贏得全球市場(chǎng)份額的22％。在短短的十來(lái)年中，LED點(diǎn)陣顯示屏就以亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。LED顯示屏的應(yīng)用涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，主要包括：證券交易、金融信息顯示；機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示；港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示；體育場(chǎng)館信息顯示；道路交通信息顯示；調(diào)度指揮中心信息顯示；郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示；廣告媒體新產(chǎn)品等。

總而言之，我國(guó)在研究復(fù)雜環(huán)境無(wú)線精確定位方面的工作不是很多，能夠?qū)崿F(xiàn)的更少。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)是一門新興技術(shù)，國(guó)內(nèi)與國(guó)際水平的差距并不很大，及時(shí)開展這項(xiàng)對(duì)人類未來(lái)生活影響深遠(yuǎn)的前沿科技的研究，對(duì)整個(gè)國(guó)家、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)將有重大的戰(zhàn)略意義。

系統(tǒng)的背景及意義、技術(shù)路線背景系統(tǒng)的背景及意義、技術(shù)路線系統(tǒng)的背景及意義、技術(shù)路線

意義

基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)是從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上流行的LED產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)制作的LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)，實(shí)用性比較強(qiáng)。目前大多數(shù)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫(kù)，其顯示動(dòng)態(tài)效果(主要是顯示內(nèi)容的滾動(dòng))的實(shí)現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動(dòng)，該方法雖然比較方便，但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行，不能隨意進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。而且一般的小型LED顯示屏的體積還是比較大的，不適合隨身攜帶只能放在固定的位置顯示信息。為了克服顯示屏以上缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)需要能夠方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)字、字母、漢字等預(yù)存信息，同時(shí)還要求實(shí)現(xiàn)信息的定時(shí)循環(huán)、上下左右滾屏、LED顯示亮度連續(xù)可調(diào)等擴(kuò)展功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)吸引別人注意達(dá)到發(fā)布信息的目的。另外，本設(shè)計(jì)利用PC機(jī)來(lái)進(jìn)行通訊，通過(guò)PC機(jī)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示信息的更新。同時(shí)該設(shè)計(jì)課題使我們能夠掌握LED顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對(duì)LED顯示屏這個(gè)行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識(shí)。為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。因此該課題不論是對(duì)自己的就業(yè)還是對(duì)我國(guó)LED顯示技術(shù)的發(fā)展都有非?，F(xiàn)實(shí)與積極的意義。

系統(tǒng)的背景及意義、技術(shù)路線意義系統(tǒng)的背景及意義、技術(shù)路線系統(tǒng)的背景及意義、技術(shù)路線系統(tǒng)方案選擇方案一：采用靜態(tài)鎖存方式，將每一個(gè)LED發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個(gè)I/O口，另一端通過(guò)電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng)LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，LED的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。方案二：采用動(dòng)態(tài)掃描方式，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)并聯(lián)在一起的LED發(fā)光管的一端(共陰極或共陽(yáng)極)，LED發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用方案二。

系統(tǒng)方案選擇方案一：采用靜態(tài)鎖存方式，將每一個(gè)LED發(fā)光管的系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)：LED點(diǎn)陣構(gòu)成LED屏幕的方法有兩種，一是由單個(gè)的發(fā)光二極管逐點(diǎn)連接起來(lái)；二是選用一些由單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的LED點(diǎn)陣子模塊構(gòu)成大的LED點(diǎn)陣模塊，如下圖。單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的LED點(diǎn)陣子模塊（8×8

）,4個(gè)8×8點(diǎn)陣組合一個(gè)

16×16。系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)：LED點(diǎn)陣構(gòu)成LED屏幕的方法有兩種，一是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.晶振及復(fù)位單元

AT89S52引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2、C1如上圖所示。晶振、電容C1、C2及片內(nèi)與非門構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C1、C2取值范圍在5～30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12MHZ作為系統(tǒng)的外部的晶振，電容取值為30pF。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.晶振及復(fù)位單元AT8系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.通訊電路單元

由于電腦串口輸出電壓為+12V,而單片機(jī)的出入電壓為5+0.5V，直接與單片機(jī)連接會(huì)燒壞芯片，因此選用MAX232芯片來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。其中，MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口芯片,使用+5V單電源供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路；第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道；第三部分是供電。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.通訊電路單元由于電腦串口輸出電壓為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.電源電路單元

由于單片機(jī)VCC所需輸入電壓范圍為5+0.5V，而由電源直接提供電壓通常不在此范圍內(nèi)，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)電源穩(wěn)壓電路確保對(duì)單片機(jī)輸入的準(zhǔn)確提供。同時(shí)在系統(tǒng)中MAX232、74HC164、74HC595都需要5V的供電電壓，在系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中可以使用電腦USB供電。在實(shí)際的大屏幕LED顯示屏設(shè)計(jì)中，用電腦USB供電明顯不切實(shí)際。此時(shí)需要對(duì)民用的220V進(jìn)行降壓整流為5V直流電壓為顯示系統(tǒng)供電。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.電源電路單元由于單片機(jī)VCC所需輸系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.LED點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏，不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形，例如“高”字的顯示。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.LED點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理每系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.LED點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

先控制8個(gè)列的電平，由于第一行不顯示，因此第一行從左到右8個(gè)發(fā)光二極管不用點(diǎn)亮，在列線上施加高電平（用“1”表示）。然后控制行顯示，由于是第一行，因此在在第一行線上施加高電平（用“1”表示），其余為低電平（用“0”表示）。即列的二進(jìn)制碼為11111111，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為0xFF。第二行要點(diǎn)亮4發(fā)光二極管，因此其列的二進(jìn)制碼為10000111，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為0x87，同時(shí)第二行線上施加高電平（用“1”表示），其余為低電平（用“0”表示）。依照這個(gè)方法，繼續(xù)進(jìn)行下面的掃描，一共掃描8個(gè)8位，可以得出漢字“B”的掃描代碼為:0xFF,0x87,0xBB,0xBB,0x87,0xBB,0xBB,0x87系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.LED點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理先系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

5.行驅(qū)動(dòng)電路

由于16×16點(diǎn)陣顯示器有16行，為充分利用單片機(jī)的接口，本電路中加入了兩個(gè)74HC164譯碼器，其輸入是一個(gè)16進(jìn)制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號(hào)。同時(shí)選用三極管來(lái)將電流信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)LED，本文選用的是三極管8550

。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.行驅(qū)動(dòng)電路由于16×16點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

5.列驅(qū)動(dòng)電路

列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路74HC595構(gòu)成。74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。74HC595是具有8位移位寄存器和一個(gè)8位輸出鎖存器，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.列驅(qū)動(dòng)電路列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路7系統(tǒng)原理圖瀏覽系統(tǒng)原理圖瀏覽系統(tǒng)原理圖瀏覽系統(tǒng)原理圖瀏覽系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.主程序

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.主程序系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.靜態(tài)顯示程序

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.靜態(tài)顯示程序系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.左移動(dòng)/上移動(dòng)顯示程序

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.左移動(dòng)/上移動(dòng)顯示程序系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.中斷服務(wù)程序

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.中斷服務(wù)程序結(jié)果驗(yàn)證調(diào)試工作:（1）用萬(wàn)用表測(cè)試所有焊點(diǎn)是否有短路和虛焊的現(xiàn)象存在；（2）通電測(cè)試所有硬件芯片的輸入輸出電壓是否在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)；（3）測(cè)試AT89S52單片機(jī)是否可以正常工作；（4）測(cè)試ISP下載線的功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)；（5）測(cè)試串口系統(tǒng)的通信功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。結(jié)果驗(yàn)證調(diào)試工作:總結(jié)目前LED顯示系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的16ｘ16的點(diǎn)陣LED圖文顯示