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1、泸 州 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文基于单片机霓虹灯广告牌的设计学生姓名赵勇所 在 系机械工程系班 级09级机电3班专 业机电一体化技术指导教师洪震2021年9月5日指导教师评阅书指导教师评语：建议成绩： 优 良 中 及格 不及格在所选等级前的内画“指导教师： 签名 单位：盖章年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评语：建议成绩： 优 良 中 及格 不及格在所选等级前的内画“评阅教师： 签名 单位：盖章年 月 日教研室或辩论小组及教学系意见教研室或辩论小组评语：评定成绩： 优 良 中 及格 不及格在所选等级前的内画“教研室主任或辩论小组组长： 签名年 月 日教学系意见：系主任： 签名年 月
2、日摘要随着社会的开展，各种商家不断的追求低本钱，而点阵电子显示屏的性价比越来越明显，而电子显示屏的关键就是单片机的运用。由于单片机价格的低本钱、高性能，在自动控制产品中得到了广泛的应用。本设计利用Atmel公司的AT89S52单片机对点阵电子显示屏进行开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用汇编语言进行软件编程，并用实验板进行演示、验证。随着现代电子技术的开展，人们正处于一个信息时代。每天都要通过电视，播送，通信，互联网等多种每体获取大量的信息。而现代信息的存储和传输越来越趋于高科技化，LED电子显示屏作为一个信息传递的媒介，在人们日常生活，生产中，起着不可替代的作用。在本文中对LED显示屏的
3、显示技术，做了全面的分析。以及国内外的最新动态和研究方向，并有大量的程序和电路图，以及各种核心器件的介绍，使研究更加深刻，易懂。目录摘要V1 绪论31.1 背景31.2 LED显示屏的开展与应用31.3 本章小节42LED显示方式53 系统硬件介绍83.1 单片机介绍8TYP14OE1518223.5 驱动电路2324244 软件设计25单片机延时子程序2527314.4 本章小节315 系统调试33附录A：实验板原理图34参考文献35 1 绪论1.1 背景随着微处理器和微型计算机的问世，加之超大规模集成电路的开展以及军事、通信、工业自动化、机电一体化技术的需求，使微型机向两个方向开展：一个是
4、向高速、性能优异的高档微型机方向开展；另一个是向简单可靠、小巧廉价的单片机方向开展。单片机自1974年美国仙童公司生产出世界上第一块单片机F8，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速开展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广阔领域。本文讨论的单片机点阵电子显示屏的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了1616的显示屏，构成了一个可编程的LED显示器，具有可靠性高，功能多、应用广泛等特点。不仅能满
5、足所需要求而且还有很多功能可供扩展，有着广泛的应用领域。1.2 LED显示屏的开展与应用 LED显示器(屏)的优点，具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点，现已十分广泛的应用在体育场馆，大屏幕显示系统可以显示比赛实况及比赛比分、时间、精彩回放等；在交通运输行业，可以显示道路运行情况；在金融行业，可以实时显示金融信息，如股票、汇率、利率等：在商业邮电系统，可以向广阔顾客显示通知、消息、广告，在商业领域可以显示新品信息、促销方式等等。具调查显示，人们接收的信息有23的信息是通过眼睛取得的。显示技术还应用于工业生产、军事、医疗单位、公安系统乃至宇航事业等国民经济、社会生活和军事领域中，并起着重要作用，显
6、示技术已经成为现代人类社会生活的一项不可或缺的技术。1.3 本章小节本章主要介绍了课题背景和课题意义，对单片机的优点及结构作了简要表达，也对本系统的应用及概况进行了说明。2 LED显示方式汉字显示屏用于显示汉字、字符及图像信息，在公共汽车、银行、医院及户外广告等地方都有广泛的应用。下面是简单的汉字显示屏的制作，由单片机控制汉字的显示内容。为了降低本钱，使用了四块88的LED点阵发光管的模块，组成了一个1616的LED点阵显示屏，如图2.10所示。在这里仅做了四个汉字的显示，在实际的使用中可以根据这个原理自行的扩展显示的汉字，下面是介绍汉字显示的原理。 图2.10 四块88的LED点阵组成161
7、6的LED点阵LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以1616点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起共阳的接法，先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；.第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快每秒24次以上，由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。显示数据传输采用
8、串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。采用串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。为了到达重叠处理的目的，列数据的显示就需要有锁存功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能。这样，本行已准备好的数据
9、打入并行锁存器进行显示时，串行移位存放器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。LED点阵显示模块进行的方法有两种：1水平方向X方向扫描，即逐列扫描的方式简称列扫描方式：此时用一个P口输出列码决定哪一列能亮相当于位码，用另一个P口输出行码列数据，决定该行上那哪个LED亮相当于段码。能亮的列从左到右扫描完16列相当于位码循环移动16次即显示出一个完整的图像。2竖直方向Y方向扫描，即逐行扫描方式简称行扫描方式：此时用一个P口输出决定哪一行能亮相当于位码，另一个P口输出列码行数据，行数据为将列数据的点阵旋转90度的数据决定该行上哪些LED灯亮相当于段码。能亮的行从上向下扫描完16行相当于位码
10、循环移位16次即显示一帧完整的图像。本设计应用的是第一种的扫描方法，即水平方向X方向扫描。每一个字由16行16列的点阵形成显示，即每个字均由256个点阵来表示，我们可以把每一个点理解为一个像素。一般我们使用的1616的点阵宋体字库，即所谓的1616，是每一个汉字在纵横各16点的区域内显示的。汉字库从该位置起的32字节信息记录了该字的字模信息。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。我们以水平方向x方向扫描显示汉字的“江为例来说明其扫描原理，每一个字由16行16列的点阵组成显示，如图下的，如果用8位的AT89S51的单片机来控制，由于单片机的总线为8位，一个字需
11、要拆分成两个局部。一般我们把它分解成上局部和下局部，上局部由8*16的点阵组成，下局部也由8*16的点阵组成。在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的局部，即第0列的P00P07口。方向为P00到P07，显示汉字“江的时候，P00到P04都是灭的，P05亮，即二进制00001000，转换为16进制为08H，如图2.11所示。上半局部第一列完成之后，继续扫描下半局部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下的扫描方式，即从P27向P20方向扫描，从上图可以看到，这一列所有的都不亮，所以代码为00000000，16进制为00H，然后单片机转向上半部的第二列，除了P05亮，其他的都不亮，即为0
12、0000100，16进制为04H，这一列扫描完成之后继续进行下半局部的扫描，除了P21亮，其他的为不亮，为二进制00100000，即16进制20H。2.2 本章小结 通过本章的的学习，能正确的理解LED的显示方式，为后续的硬件和编程打好理论根底。3 系统硬件介绍3.1 单片机介绍单片机Microcontroller,又称微处理器是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。8051单片机的根本结构见图2。图2 8051单片机的根本结构8051系列的内部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时
13、器/计数器、中断逻辑几局部。1中央处理器8051的中央处理器由运算器和控制器构成，其中包括假设干特殊功能存放器SFR。算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算；“与、“或、“异或等逻辑运算以及位操作运算。ALU只能进行运算，运算的操作数可以事先存放到累加器ACC或存放器TMP中，运算结果可以送回ACC或通用存放器或存储单元中，累加器ACC也可以写成A。B存放器在乘法指令中可以用来存放一个乘数，在除法指令中用来存放除数，运算后B中为局部运算结果。ALU主要用于完成二进制数据的算术和逻辑运算，并通过对运算结果的判断影响程序状态字存放器PSW中有关位的状态。 程序状态字PSW是个8位存
14、放器，用来存放本次运算的特征信息，用到其中七位。PSW的格式如下所示，其各位的含义如表1。表1程序状态字PSWCY：进位标志。在进行加法或减法运算时，假设运算结果的最高位有进位或借位，CY=1，否那么CY=0，在执行位操作指令时，CY作为位累加器。AC：辅助进位标志。在进行加法或减法运算时，假设低半字节向高半字节有进位或借位， AC=1，否那么AC=0，AC还作为BCD码运算调整时的判别位。F0：用户可设定的标志位，可置位/复位，也可供测试。RS1和RS0：工作存放器组选择，如表2所示。表2 RS1和RS0工作存放器组选择RS1RS0工作存放器组片内RAM地址00第0组 00H07H 01第1组08H0FH 10第2组10H17H 11第3组18H1FH OV：溢出标志。当两个带符号的单字节数进行运算，结果超出-128+127的范围时，OV=1，表示有溢出，否那么OV=0表示无溢出。 P：奇偶校验标志。每条指令指行完毕后，都按照累加器A中“1的个数来决定P值，当“1的个数为奇数时，P=1，否那么P=0。 PSW中的D1位为保存位，对于8051来说没有意义，对于8052来说
