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1、毕 业 设 计课题名称基于单片机的LED点阵图文显示控制设计院/专 业 机械工程学院/ 机电一体化班 级机电1311班学 号学生姓名指导教师：2016年5月24日摘要LED的点阵图文显示目前被广泛应用于各个方面，尤其当LED点阵图文显示与功能强大且价格低廉的单片机，其化学效应异常剧烈，单片机不仅丰富了LED点阵图文显示的应用范围，也增强了其实用性。本次毕业设计就是针对STC89C52单片机作为驱动LED的图文显示控制的芯片，主要阐述了单片机的硬件结构，工作原理及方式，LED的工作方式及原理以及相关软件的运行。研究了单片机对LED点阵显示屏的控制技术。在以上理论为基础的前提下，我设计了搭建基于单
2、片机的LED图文点阵图文显示控制的电路，并用相关的元器件，在万用电路板上以焊接的形式，实现了单片机对LED点阵显示屏的图文控制，并最终达到预期设计要求。关键词：LED；单片机； 点阵控制 ABSTRACTLED lattice of graphic display has been widely applied in various aspects, especially when the LED dot-matrix graphic display and powerful and low cost of single chip microcomputer, the chemical eff
3、ect unusually intense, single-chip microcomputer not only enriched the application range of the LED lattice graphic display, also enhanced its usefulness. This graduation design is aimed at the STC89C52 single-chip microcomputer as the drive LED graphic display control chip, mainly expounds the hard
4、ware structure of single chip microcomputer, working principle and mode, working way and principle of the LED and the operation of relevant software.Studies the technique of single-chip microcomputer control of the LED dot matrix display screen. On the premise of theory on the basis of above, I desi
5、gned the building graphic dot-matrix LED graphic display based on MCU control circuit, and related components in universal circuit boards in the form of welding, implements the single-chip microcomputer control of LED dot matrix display screen shots, and ultimately achieve the design requirements.Ke
6、y Words: LED；Singlechip；Dot matrix control目录第一章绪论11.1 选题背景及研究意义11.2 单片机与LED图文显示的应用现状11.3 论文工作内容2第二章 设计原理与总体方案32.1 设计原理32.2 总体方案3第三章 相关理论技术与相关软件介绍53.1 什么是单片机53.2 单片机发展概况63.3 什么是POV63.4 LED相关技术73.5 TC89C52单片机介绍93.6 11.0592mhz晶振123.7 排阻133.8 USB接口143.9 锁存器74HC595143.10 KEIL软件163.11 Proteus软件163.12 字符代码
7、生成器17第四章 系统硬件设计184.1 锁存器LED电路184.2 时钟脉冲电路184.3 复位电路19第五章 系统软件设计225.1 显示驱动程序225.2 系统主程序23第六章 软件仿真与硬件实现246.1 软件仿真246.2 程序下载256.3 硬件实现25第七章 总结26致谢27参考文献28附录29第一章 绪论1.1 选题背景及研究意义近年来，随着单片机技术的迅猛发展，LED发光管的大量出现，使得电子广告屏的大屏化，高亮度化成为可能，与传统的霓虹灯广告相比，其优秀的色彩显示，独特的可修改性被发挥的淋漓尽致。目前，单片机趋于平民化，LED显示技术的不断创新提高，使得具有高清晰高亮度的L
8、ED点阵广告牌与传统的霓虹灯广告牌成本日益接近。此外，SMT（表面贴装技术）技术的迅猛发展，开关电源的大规模使用，使其在与传统霓虹灯广告相比，无论在体积上，还是在可靠性上都展现出了无与伦比的优势，为其在某些特殊领域的应用奠定了基础。LED是继火，白炽灯，荧光灯后，人类照明文明的第四次革命，与前者相比，LED有着明显的优势，具体如下：LED的发光是由通过其的电流直接辐射电子发光，所以其效率保守估计是白炽灯的10倍之多，是荧光灯的2倍之后，同时，由于其独特的发光机制，使得其理论寿命更是高达10万小时。此外，LED防震动，高安全性，结实，环保的优势，被誉为21世纪的绿色照明产品。目前，随着技术的不断
9、进步，LED灯的发光效率的不断提高，成本的下降，使得其应用领域成倍数的增长。早期，LED还只能用在仪表指示，信号灯以及一些景观照明上，那时其作用还是很小的，但是现在，汽车照明，笔记本背光这些地方也都被LED所霸占，未来还将应用到大尺寸的液晶显示器上。 近年来，世界各国都在提倡环保，传统的白炽灯低效的照明必将被淘汰，也正是由于LED在环保上的优势，使得现在各国政府都支持LED相关产业，其生长土壤将是格外的肥沃。另外，目前，功能越来越强大的单片机，大存储，高速度，高兼容性，高稳定性等优点于一身，可以预见，LED配上功能越来越强大的单片机，其未来市场前景非常广阔。1.2 单片机与LED图文显示的应用
10、现状目前，国内经济处于快速发展时期，同时我国正面临着产业结构的整型与优化，同时我国的智能化建筑市场显现出巨大的潜力，而单片机在这两块都是核心，其未来市场可见一斑。现在，家庭信息网络，智能建筑，智能家居因为单片机的存在，使得他们的开发空间十分广阔。移动电子产品、家用电器正在像数字化和网络化发展，电视机，微波炉等都将会嵌入微处理器，然后与Internet连接。接入互联网，构成家庭信息网络，开启智慧时代。而这一切的一切都离不开单片机。比如：数字中断。我们现在智慧的生活，已经被单片机霸占了每一个角落，单片机其未来的市场将是无限大。有理由相信，未来的世界，因单片机而美好。最近这几年，随着集成电路的迅猛发
11、展，LED显示技术作为新兴的显示技术也得到了相应的快速提高。尤其在高灰度级别的显示屏，被广泛应用于很多场所，包括企业形象的宣传，公共场所的信息显示等。被国外称之为第五代的LED显示屏，伴随着计算机的发展，将更多的先进的技术融入进LED显示，第五代LED显示技术有了新的活力，展现出无限的未来市场。1.3 论文工作内容本篇毕业设计论文的主要工作是用文字的形式，介绍基于单片机的LED点阵图文显示控制设计理论部分，从硬件以及软件部分分别从整体和局部做了较为详细的介绍，使得读者能够较为轻松的理解这一毕设设计的工作原理，对读者理解本次设计有着很大的帮助。本文的结构划分比较简单，首先主要阐述了本次毕业设计选
12、题的背景和选题意义，简单阐述了本人选题的原因，然后简单的说说单片机的发展历程，让读者能够在整体上对单片机有一个比较简单的了解。接着，作者阐述了本次毕业设计的原理以及总体方案，让读者在整体上对本次设计有一个较为全面简单的了解，为下文的详细阐述做好铺垫。接着就是比较具体的来谈本次设计了。主要从硬件和软件两大块上进行的解释。硬件上包括单片机，LED和锁存器。结合本次毕业设计所设计到的一些硬件，解释了硬件的工作原理，在本次设计中所起的作用；软件部分主要包括一些仿真软件，包括程序仿真和电路仿真，程序编译软件，主要是讲解了一下软件的使用方法。第二章 设计原理与总体方案2.1 设计原理发光而二极管具有单向导
13、电性，通过其内部的电流直接辐射电子发光，电流智能从阳极流向阴极，（一般来说，拐角长为正，短为负），在设计中，我们使用锁存器将LED的阳极端处于高电平状态，用单片机去控制负极的电平状态，单片机输出低电平0，这样，在LED中就会有电流流过，电流辐射电子，LED便开始发光，当单片机输出一个高电平1时，LED两边的电压一样大，同为5V，LED两端无电压差，也就是没有电流流过，LED对外显示为不亮。而这次设计中，我们将4块8*8的LED灯组成16*16单色图文显示屏，将需要显示的文字和图形的显示编码的行列信号借助于单片机逐行扫描，来控制LED的点亮，同时我们保证扫描的速度大于24Hz，原理是借助于POV
14、视觉暂留效应，便可以将图形或者文字按照我们的预期进行显现。2.2 总体方案整体电路图，如图2.1所示：图2.1 整体电路图使用的零件包括：单片机STC89C52与11.0592mhz晶振 ，四块LED显示屏，4个74HC595锁存器及排阻，LED指示灯，开关键，USB接口。在Keil上模拟整个程序，之后用Proteus对整个电路进行模拟仿真，完成确定电路及程序的正确性。在万用板上将零件按照之前模拟仿真的电路进行焊接，完成硬件的组装。将程序下载进单片机，对实物进行测试。16*16LED点阵的控制与显示模块框图，如图2.2所示：图2.2 16*16LED点阵的控制与显示模块框图第三章 相关理论技术
15、与相关软件介绍3.1 什么是单片机单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。可见，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机与PC的最大区别在于，单片机属于芯片应用级别，用户需要掌握诸如单片机芯片结构、指令系统、集成电路相关的应用技术、系统设计相关理论技术此类的知识，唯有如此，用户设计出来的城西才能使单片机具有某一些预期的特定功能，完成用户所要完成的
