基于51單片機(jī)的16-16LED點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析.....................................................1

2設(shè)計(jì)框圖.........................................................1

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì).....................................................1

3.1系統(tǒng)原理圖及工作原理........................................1

3.2AT89C51單片機(jī)核心電路......................................2

3.3列驅(qū)動(dòng)模塊..................................................3

3.4行驅(qū)動(dòng)模塊..................................................4

3.5顯示電路設(shè)計(jì)................................................4

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì).....................................................5

4.1程序流程圖.................................................5

4.2各模塊程序設(shè)計(jì)..............................................6

5產(chǎn)品使用說(shuō)明書...................................................8

5.1產(chǎn)品裝配圖..................................................8

5.2使用說(shuō)明....................................................8

附錄...............................................................9

附錄1元件清單.................................................9

附錄2電路原理圖...............................................10

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖...............................................11

附錄4作品實(shí)物照...............................................12

附錄5軟件程序代碼............................................14

參考資料..........................................................18

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的16*16點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

本產(chǎn)品采用51單片機(jī)作為主控器，設(shè)計(jì)的16乘16點(diǎn)陣顯示屏通過(guò)單片機(jī)

控制掃描，點(diǎn)陣屏實(shí)現(xiàn)“老師您辛苦了”的滾動(dòng)循壞顯示。

2設(shè)計(jì)框圖

本產(chǎn)品是以51單片機(jī)開發(fā)板為核心，由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，以及顯示模

塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成。

復(fù)位電路行驅(qū)動(dòng)

個(gè)×點(diǎn)陣

AT89C51488

單片機(jī)LED顯示器

時(shí)鐘電路列驅(qū)動(dòng)

圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)原理圖及工作原理

圖2系統(tǒng)原理圖

1

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)控制，編寫程序，通過(guò)程序控制LED的顯示，顯示所要顯示的

內(nèi)容“老師您辛苦了”。技術(shù)線路為通過(guò)程序控制AT89C51芯片輸出高低電平，

高低電平控制分別控制LED的亮和滅，最終達(dá)到所要顯示的內(nèi)容。在顯示電路

中，主要靠按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。

3.2AT89C51單片機(jī)核心電路

圖3單片機(jī)核心電路圖

晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻

率經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一

般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割

磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，

它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)

電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方

向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩

頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很

準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即

諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的

諧振回路是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高Q

值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩器用

2

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時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通

或帶阻曲線。

復(fù)位電路是用來(lái)讓單片機(jī)返回到初始狀態(tài)的輔助電路，其作用是當(dāng)單

片機(jī)程序跑飛或系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)時(shí)可以讓系統(tǒng)從新恢復(fù)工作。

3.3列驅(qū)動(dòng)模塊

工作原理：由于我們采用逐列掃描，所以同一行的LED不會(huì)同時(shí)亮起，但

是同一列的LED可能同時(shí)亮起，那么就必須關(guān)注同一列LED的功耗問(wèn)題：假如

同列的8個(gè)LED同時(shí)亮起，那么電流就達(dá)到了100mA。使用74HC238控制某一列，

其引腳無(wú)法承受這么大的電流。我采用了NMOS，其工作原理與NPN三極管類似，

當(dāng)74HC595輸出高電平時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于LED點(diǎn)陣的某一列接地。但是導(dǎo)通以后，

相比于集電極與發(fā)射極．源極與柵極之間的電壓更小。分析來(lái)自于單片機(jī)的數(shù)

據(jù)，可知LED點(diǎn)陣屏的行需要8+8=16位的數(shù)據(jù)，列由于采用了三八譯碼器的級(jí)

聯(lián)，所以只需要3個(gè)數(shù)據(jù)位＋1個(gè)使能控制位，所以一個(gè)控制命令最少需要20

位。通常單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送位數(shù)是8的整數(shù)倍，故一個(gè)控制命令共有24個(gè)位。

電路采用2個(gè)74HC595級(jí)聯(lián)，前2個(gè)各控制1行LED，后1個(gè)用于控制三八譯碼

器。前一個(gè)三八譯碼器的低電平使能端接后一個(gè)三八譯碼器的高電平使能端，

如此一來(lái)，通過(guò)一根控制線上的高低電平轉(zhuǎn)換，就可以保持始終只有一個(gè)譯碼

器工作，即16列中只有1列LED可以被點(diǎn)亮。

圖4列驅(qū)動(dòng)原理圖

3

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3.4行驅(qū)動(dòng)模塊

圖5行驅(qū)動(dòng)原理圖

3.5顯示電路設(shè)計(jì)

工作原理：從結(jié)構(gòu)上可知，它的每一列共用一根列線，每一行共用一根行

線。當(dāng)相應(yīng)的行接高電平，列接低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。通常情

況下，一塊8*8像素的LED顯示屏是不能用來(lái)顯示一個(gè)漢字的，因此，按照其

原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展為16*16，就足以顯示一個(gè)完整的漢字。在顯示過(guò)程中，多采

用掃描方式，利用人的視覺暫停效應(yīng)，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會(huì)

有閃爍的感覺。

每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)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。

4

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圖6顯示電路原理圖軟件設(shè)計(jì)

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1程序流程圖

程序主要由開始、初始化、主程序、字庫(kù)組成。其中主程序和子程序的流

程圖如圖所示。

圖7主程序流程圖

圖8子程序流程圖

5

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4.2各模塊程序設(shè)計(jì)

1系統(tǒng)初始化

ORG0000H

AJMPSTART

ORG000BH

LJMPTIME0

ORG0030H

START:MOVR1,#00H

MOVR2,#00H

MOVR3,#00H

MOVR4,#00H

MOVR5,#00H

2LED動(dòng)態(tài)顯示

顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個(gè)個(gè)的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)可采用

如下方法：首先將LED顯示屏對(duì)應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白，

然后每間隔一個(gè)“軟定時(shí)器”設(shè)定的動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個(gè)

漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)并進(jìn)行掃描顯示，這樣就可達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的效果。實(shí)現(xiàn)LED從左

向右移動(dòng)顯示程序：

TIME0:INCR5

CJNER5,#3,NEXT

MOVR5,#0

INCDPTR

INCDPTR

INCR1

CJNER1,#144,NEXT

MOVR1,#0

MOVDPTR,#TAB

NEXT:MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

RETI

3漢字顯示的原理

6

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我們以中文宋體字庫(kù)為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)

標(biāo)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。LED點(diǎn)陣漢字顯示程序：

MAIN:MOVP1,R2

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

INCR3

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

INCR3

MOVP3,R4

LCALLDELAY1MS

INCR2

CJNER2,#16,MAIN

MOVR2,#0

INCR4

CJNER4,#3,MAIN

MOVR3,#0

MOVR4,#0

LJMPMAIN

7

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5產(chǎn)品使用說(shuō)明書

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖9產(chǎn)品裝配圖

5.2使用說(shuō)明

用簡(jiǎn)短的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從左

到右的滾動(dòng)顯示。

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附錄

附錄1元件清單

基于51單片機(jī)的16*16LED點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì)與制作20互聯(lián)1班顏錦華

序號(hào)元件標(biāo)號(hào)元件名稱規(guī)格數(shù)量

1R17電阻10K1

2C1C2電容22P2

3C3電容100uf1

4SW1-SW3按鍵3

5U1U9列驅(qū)動(dòng)74HC1382

6U5U6行驅(qū)動(dòng)74HC5952

7晶振12M1

8U2U3U7U8點(diǎn)陣8*84

9U4單片機(jī)ST89C511

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附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4作品實(shí)物照

作品實(shí)物圖正面

作品實(shí)物圖反面

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附錄5軟件程序代碼

#include<reg51.h>//頭文件

sbitshcp=P1^2;//數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘線595的11腳

sbitstcp=P1^1;//輸出存儲(chǔ)器鎖存時(shí)鐘線595的12腳

sbitds=P1^0;//數(shù)據(jù)線595的14腳

sbits1=P3^1;//按下暫停再暫按繼續(xù)

sbits2=P3^2;//按下方向取反

bitfx;//方向切換

unsignedcharalt;//數(shù)據(jù)移動(dòng)定時(shí)時(shí)間

unsignedintnet;//控制顯示的字符

unsignedcharzi=8;

unsignedintzong;//總字符（所有的字?jǐn)?shù)+1）*32字?jǐn)?shù)指的是漢

字，字母、數(shù)字兩個(gè)算一個(gè)數(shù)字

unsignedcharcodetab[]={

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

//老(0)師(1)，(2)您(3)辛(4)苦(5)了(6)！(7)

0x04,0x08,0x04,0x10,0x24,0x20,0x24,0x40,0x24,0xFC,0x24,0xA2,

0xFD,0x22,0x26,0x22,

0x24,0x42,0x2C,0x42,0x14,0x42,0x24,0x82,0x44,0x1E,0x04,0x00,

0x04,0x00,0x00,0x00,/*"老",0*/

0x00,0x00,0x3F,0xE1,0x00,0x02,0x00,0x0C,0xFF,0xF0,0x00,0x00,

0x40,0x00,0x47,0xF8,

0x44,0x00,0x44,0x00,0x7F,0xFF,0x44,0x10,0x44,0x08,0x47,0xF0,

0x40,0x00,0x00,0x00,/*"師",1*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"，",2*/

14

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

0x04,0x02,0x08,0x0C,0x10,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,

0x11,0x11,0xE6,0x4D,

0x20,0x21,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x24,0x07,0x2A,0x00,0x31,0x88,

0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",3*/

0x02,0x00,0x02,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x2A,0x20,0x26,0x20,

0xA2,0x20,0x63,0xFF,

0x22,0x20,0x26,0x20,0x2A,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x02,0x20,

0x02,0x00,0x00,0x00,/*"辛",4*/

0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x3F,0xF9,0x22,0x21,0x22,

0x21,0x22,0x2F,0xE2,

0x21,0x22,0x21,0x22,0xF9,0x22,0x21,0x3F,0x21,0x00,0x21,0x00,

0x21,0x00,0x00,0x00,/*"苦",5*/

0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x02,

0x40,0x01,0x47,0xFE,

0x44,0x00,0x48,0x00,0x50,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"了",6*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",7*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

};

unsignedcharcodetab1[]={

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

//老(0)師(1)，(2)您(3)辛(4)苦(5)了(6)！(7)

15

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",7*/

0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x02,

0x40,0x01,0x47,0xFE,

0x44,0x00,0x48,0x00,0x50,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"了",6*/

0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x3F,0xF9,0x22,0x21,0x22,

0x21,0x22,0x2F,0xE2,

0x21,0x22,0x21,0x22,0xF9,0x22,0x21,0x3F,0x21,0x00,0x21,0x00,

0x21,0x00,0x00,0x00,/*"苦",5*/

0x02,0x00,0x02,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x2A,0x20,0x26,0x20,

0xA2,0x20,0x63,0xFF,

0x22,0x20,0x26,0x20,0x2A,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x02,0x20,

0x02,0x00,0x00,0x00,/*"辛",4*/

0x04,0x02,0x08,0x0C,0x10,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,

0x11,0x11,0xE6,0x4D,

0x20,0x21,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x24,0x07,0x2A,0x00,0x31,0x88,

0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",3*/

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