《基于单片机LED点阵的设计-大学毕业论文（设计）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机LED点阵的设计-大学毕业论文（设计）（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、烟台大学毕业论文（设计）摘要 当今社会，广告宣传已经成了人们生活中随处可见并重要的一部分。广告的媒介除了我们常见的报纸、书刊、电台和网络之外，更常见的就是LED点阵广告屏。这种屏幕具有经济实惠、对环境要求小、节省能源、亮度高、直观等特点，成为了现在常见的一道风景。不管是大公司的外景宣传，还是小门店的产品介绍，LED点阵屏随处可见。彩色点阵屏已经渐渐取代了露天的大荧幕，成为常见的广告宣传手段。与此同时，巨大的信息量和美观性也为丰富人们的日常生活、点缀城市起到了至关重要的作用。本设计便为基于C52单片机的简单LED点阵显示屏，通过C52控制行列芯片进行动态扫描，显示规定的汉字或者图形。也可以通过对
2、C52内部烧录改变所需显示的内容。该设计具有可扩展性，可以扩充LED点阵屏幕的数量来同时显示更多的汉字。关键词 单片机；LED点阵屏；信息显示；广告Abstract: Nowadays society, advertising has became ubiquitous in peoples lives and the important part. In addition to our common advertising media newspapers, books, radio and online, the more common is the LED dot matrix scre
3、en advertising. This screen has an economic benefit, environmental requirements of small, energy saving, high brightness, visual characteristics, a common landscape now. Regardless of the location of large companies is publicity, or small stores Products, LED dot matrix display everywhere. Color dot
4、 matrix display has gradually replaced the open-air big screen, a common means of advertising. At the same time, we can add more LED dot matrixes to display more informations.Key words: SCM；LED dot matrix display；Information display；Advertisement目 录1 绪 论11.1 本课题的研究意义及必要性11.2 LED的现状和发展趋势12 硬件总体设计32.1
5、 主要设计框图及思路32.2 所需要芯片及各芯片功能介绍32.2.1各主要芯片简单介绍32.3 各模块电路图设计及原理72.4 系统的软件设计82.4.1 KeiluVERSION、protues介绍82.4.2 动态扫描及取字库原理8图2.12 程序流程图93 详细设计103.1 电路详细设计104 程序实现144.1 主要显示程序原理及实现144.1.1动态行扫描程序框图144.1.2实现显示内容的左滚动原理154.1.3单片机延时子程序185 设计结果测试205.1 Proteus和Keil仿真结果20结 束 语21致 谢22参考文献23附录A 部分代码24附录B 总电路图291 绪 论
6、1.1 本课题的研究意义及必要性单片机是一种集成微处理芯片，高密度集成了普通计算机的微型处理器，具有8kB的ROM和P0、P1、P2、P3输入输出接口，且集成了定时器等电路。自其问世以来就因性价比极高而广受欢迎：其因价格低廉、功能强大、对环境要求低、编程简易方便、灵活而广泛应用在一些工控机和智能化仪表装置里面。LED点阵显示屏就是其一种常见的运用。自从改革开放以来，人们的生活水平日渐提高。纯粹的物质需求已经不能满足人们的需要。人们对信息的渴求也越来越强烈。广告已经成为人们获取信息重要的一部分。LED显示屏有图文显示屏和视频显示屏两种。其中图文屏可以显示单色或者彩色的简单图形、文字，广泛应用在医
7、院、火车站、学校教学楼、小型门店等场所；视频显示屏通过上位机控制，能实时的显示视频、实况转播等，多用在足球场、大型会客厅等场所。而且，不同尺寸规格和亮度的LED为室内和室外信息显示提供了多种选择。LED之所以收到广泛的欢迎和应用，跟它的多项优点是分不开的。其概括起来主要是：成本低、体积小、亮度高、设计简单、需要电压低、功耗小、耐冲击、稳定、寿命长。现在LED正在向着更小体积、更大点阵密度、更多色彩和更小成本发展。由于LED技术的快速发展，有很多已经超出在校生所接触到的知识范围，所以本设计旨在利用最简单主要的单色屏显示演示LED屏的工作过程和原理，并实现其显示内容的滚动效果。可以通过更改程序中的
8、点阵字库来改变所需要显示的内容。且该设计具有较好的扩展性，要使其能同时显示更多的内容，只需要再接通上相应数量的点阵屏模块即可。还可以通过修改烧录在单片机ROM的程序内容来实现更多的动态效果如缩放、文字切入等。1.2 LED的现状和发展趋势自从1907年HjRound发现了金刚砂通电之后可以出现发光的现象1，并继此由后人发明了发光二极管，已经过去了一个多世纪。一个多世纪以来，LED技术得到了很大的发展。早先的LED是单个的发光管，结构比较简单。通过单向导电的方式点亮发光。它由阳极脚（1）、阴极脚（2）、内部芯片（3）和环氧树脂保护外壳组成。外壳不仅可以起到保护芯片的作用，还可以透光聚光，使LED
9、显示效果更强。早期LED外形如图1.1所示。图1.1 发光二极管（LED）外形图随着科技的发展，人们已经不能满足于只能简单用作电源通断指示、普通照明用的发光二极管。随着要求的不断升高，更直接更方便的LED显示期间应运而生。如共阴极数码管、电平管、字符管等的外形虽然各不相同，他们的根本原理是相同的，即通过排列不同形状不同颜色的LED，用电路控制不同的点亮方式显示内容。从此，LED产品的应用更加广泛。不论是出租车计价器，投票计数牌、昂贵仪器的显示面板，都可以看到它们的身影。LED点阵通过将一定数量的发光二极管通过矩阵的形式排列在一起，用类似我们现在的液晶显示器的显示方式显示一定像素内字符或图片。常
10、见的点阵数量有57、44、88、1616等，可以通过排列组成更大的点阵。因为采用不同颜色的外壳和制作材料，LED点阵可以显示多种颜色，常见的有红色、蓝色、绿色。通过不同颜色的通断、灰度搭配，可以显示几乎所有我们常见的颜色。这也是近些年来LED被广泛运用的原因之一。相信在未来，LED照明和现实技术将会得到更大的进步和发展，继而有取代常规大功耗室外现实设备的趋势。2 硬件总体设计2.1 主要设计框图及思路本设计主要硬件电路框图如图2.1所示。单片机最小系统 行驱动 列驱动 LED点阵模块串口电源EEPROM图2.1 硬件电路框图电路主要可以分为通信、电源、驱动、控制四个部分。其中通信口负责从上位机
11、与单片机进行数据传输；电源负责给整个电路供电；驱动分为行驱动和列驱动，LED点阵的每一个同名行都有一个行驱动电路，通过逐行扫描的方式动态产生低电平，行驱动芯片一般由译码器担当；列驱动电路通过对字库数据进行锁存、在需要燃亮的列上产生一个高电平，与行驱动产生的低电平形成一个电流通路，使LED发光。2.2 所需要芯片及各芯片功能介绍现将实现本电路所需要的主要芯片及起到作用列举，如表2-1所示：表2.1 电路中所需要的芯片器件名称在电路中起到的作用所需要的数量STC89C51主要器件，控制整个电路1红色3mmLED点阵显示模块874LS154行驱动芯片174HC595列驱动芯片4MAX232通信控制1
12、24C256数据存储12.2.1各主要芯片简单介绍 STC89C52289C52单片机提供以下标准功能：内部8KB的闪存空间，256字节的内部RAM，32个输入输出口，3个16位定时计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。其芯片结构如图2.2所示：图2.2 89C52的引脚图 LED点阵本设计采用的是红色3mmLED 88点阵，其内部原理是64个红色发光二极管8行8列分布，并将同名行的行引脚和同名列的列引脚依次相连（如图2.3-a所示），通过在行脚加上一个低电压、列脚接入一个+5V电压而引燃交叉点上的LED（如图2.3-b所示）。 a b图2.3 LED点阵
13、内部构造及点亮原理以单色88LED点阵为例，背面16条引脚的排列顺序是如图2.3-b所示的。其中引脚上字母a-h依次表示8行的行引脚，引脚上数字1-8依次表示的是从右往左数的8列的列引脚。在使用之前，需要用万用表提前测试好引脚的行列分布。若想自行扩充LED点阵的数量，只需准备若干个相同点阵屏，将所有屏的同名行依次连接、所有同名列依次连接。连接方法如图2.4所示（注：在此处为了连接方便，定义图中LED点阵的左手边引脚从上往下依次是1-8行，右手边引脚从上往下依次是1-8列）：图2.4 扩展LED数量的接法 74LS15474LS154是4线-12线译码器，其引脚图如图2.5所示：图2.5 74L
14、S154的引脚图当其选通端G1和G2均为低电平的时候，可以将地址端A、B、C、D数据的二进制编码在某一个输出端以低电平译出。如：当G1和G2均为低电平，A、B、C、D口的二进制编码为0101（译为十进制为5）时，输出口5将为低电平，其他输出口为高。 75HC59574HC595是8位串行输入、并行输出或并行输出移位寄存器，具有高阻态、关断状态。其中，脚QA-QH为八位并行输出端，可以将芯片寄存器中的数据并行输出，用来控制数码管的8个端口；QH为级联输出端，用来接下一个595芯片的输入；SI是串行数据输入段，用来接收串行数据；/SRCLR的作用是低电平时清空移位寄存器的数据，一般接VCC；SRC
15、K脚在上升沿的时候将数据寄存器中的数据移位，可以用来实现LED显示内容的滚动；RCK脚为上升沿时将移位寄存器的数据给数据存储寄存器，可以用来更新需要显示的数据。595芯片的引脚图如图2.6所示：图2.6 74HC595的引脚图 MAX232MAX232是通信电路的主要部分。其芯片主要分为三部分，第一部分是电荷泵电路，有1-6脚和4只电路组成。其功能是产生+12V和-12V两个电源，提供给串口电平；第二部分是数据转换，由7-13脚构成两个数据通道。其中11-14脚为第一数据通道，7-10脚为第二数据通道，TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS232数据从T1OUT、T2OUT送到DB9插头，DB9插头的RS232数据从R1IN、R2IN转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出；第三部分是由15-16脚组成的供电部分。其引脚图如图2.7所示：图2.7 MAX232引脚图 24C25624C256
