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1、摘 要LED（Light Emitting Diode）行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。本文介绍了基于单片机的LED显示屏设计。其中着重介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能与原理、相应软件的程序设计，以与详细的使用说明和工作流程。本文分为六部分，其中主要容是系统总体分析,系统硬件设计系统软件设计三部分。系统总体分析是基础；系统硬件设计是本文的关键与核心部分，该部分首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能与工作过程；软件设计是系统运行必不可少部分。本文撰写的主导思想是软、硬件
2、相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的设计。本设计实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词:AT89C51， LED， 点阵， 汉字显示AbstractThis design in view of the present LED display monitor, in national dividends many domains obtain in the widespread quotation situation, has carried on this paper design after the investigation. This article elaborated in d
3、etail with monolithic integrated circuit development LED lattice demonstration in aspect and so on advertisement, propaganda applications, introduced theLED lattice demonstration hardware design mentality, hardware circuit each part of functions and the principle, the corresponding softwares program
4、ming emphatically, as well as detailed operating instructions and work flow.This design divides into six parts, the primary coverage is the system macro analysis, the system hardware design, the system software designs three parts. The system macro analysis is this article foundation, the system har
5、dware design is this article key, is this design hard core, this part first simply describes the system hardware principle of work, and attaches by the system hardware design diagram, elaborated various hardware interface technology which and each interface module function and the work process this
6、graduation project applies. The system software design is this article sublimation. this article composes the guiding ideology is the software and hardware unifies, take the hardware as the foundation, carries on various functional module the design. This design usability is strong, simplicity of op
7、erator, extended function.Key words: AT89C51, LED, the lattice, the Chinese character demonstrates / 目 录1 绪论21.1 LED显示屏的发展背景与国外研究现状21.2 设计目标与采取的方案21.2.1 本设计的目标21.2.2 本设计采取的方案31.3 文章的结构安排32 系统总体分析52.1 显示部分52.2 驱动电路的选择62.3 电源模块选择62.4 工作原理62.5 总体设计73 系统硬件设计83.1 AT89C51芯片的介绍93.2 时钟电路133.3 复位电路133.4 驱动电路
8、设计143.4.1 2N5551与2N5401三极管的主要参数143.4.2 8255芯片的介绍153.5 键盘模块设计173.6点阵式汉字LED显示屏设计183.6.1 LED的特点以与常用的参数183.6.2 LED电子显示屏203.6.3 LED电子显示屏显示字符原理213.6.4 汉字显示的原理233.7 整体电路284 系统软件设计304.1 主程序设计304.2 子程序设计355 结论396 致40参考文献411 绪 论1.1 LED显示屏的发展背景与国外研究现状在大型商场、车站、码头、地铁站以与各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发
9、展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室外需要进行服务容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。LED点阵设计主要应用于显示屏，它是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以与对室室外环境适应能力强等优点，自20世纪80年代后期开始
10、，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。 1.2 设计目标与采取的方案1.2.1 本设计的目标毕业设计是学生完成本专业教学计划达到培养目标的重要的教学环节，是教学计划中综合性最强的实践性教学环节，它对于培养学生正确的思想和工作作风，提高学生综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，达到工程技术人员所必须具备的基本素质等方
11、面具有重要的意义。本设计的理论基础是单片机技术基础，微机原理，模拟和数子电路。比如AT89C51芯片的一些工作原理是在MCS51的基础上通过改进完成的。8255芯片的工作方式是在微机原理介绍的。三极管和74LS154的工作原理也分别在模拟和数子电路里介绍过。通过本设计不仅把以前学过的知识重新温习，而且在查阅课外资料时还有好多芯片都是以学过的芯片为基础，并且在其基础上改进和完善的。通过这次毕业设计使我在学校学习的理论知识和实际应用有机地结合起来，同时也能培养我独立思考、勇于创新的科学态度和钻研精神，为我将要踏上工作岗位做一次提前的锻炼。1.2.2 本设计采取的方案1） 利用单片机控制技术控制LE
12、D的显示，再结合单片机的程序作线路布置，即硬件设计。2） 行列电路设计，分析电路图确定整个系统大概的规模。3） 进行系统分析，通过系统分析，确定该系统该具有那些功能，有那些模块，各个模块之间是怎样联系的，以与怎样组合的。4） 确定所需的元器件，然后通过电路图进行连接。5） 集合程序调试，调试整个的系统模块的功能，看各个功能是否能正常运行，并找出程序中的错误，改正这些错误。6） 最终能在LED电路板上显示所要的图形或汉字。1.3 文章的结构安排本设计在绪论里主要介绍LED显示的发展背景，设计的目标与采取的方案，本设计的章节结构安排与使用的技术。把系统总体设计作为第二部分，在这部分里介绍了各种元器
13、件以与芯片的选择； 第三部分是硬件电路的设计；主要对AT89C51芯片的具体介绍，时钟电路，复位电路，驱动电路，8255芯片，点阵式汉字LED显示屏电路设计等一些硬件进行分析。这一部分是本设计的重点。第四部分是系统软件设计，主要是用汇编语言对图形汉字编程设计；第五部分是对全文的总结。第六部分是致，第七部分是参考文献。2 系统总体分析本节是该设计的方案与比较部分，对设计中所采用的芯片从多方面综合的进行比较，最后经过仔细的研究后决定所选的器件。2.1 显示部分显示部分是本次设计最核心的部分，我先对LED8*8点阵显示进行选择然后再其改基础上扩展成LED16*16。对于LED8*8点阵显示有以下两种
14、方案：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示LED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的
15、, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素。通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 由于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。而动态显示可以避免静态显示的问题，只是在设计时应注意合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。且动态显示易于制作和理解，又能巩固所学知识，达到毕业设计的目标。我采用动态显示。2.2 驱动电路的选择驱动电路的选择采取并口输入，占用大量I/O口资源。选取串口输入，I/O口资源使用较少。所以我选用串口输入。电路中行方向由AT89C51的p0口和p2口完成扫描，由于p0口没有上拉电阻，因此接一个4.7k*8的排阻上拉。为提供负载能力，接16个2N5551的NPN三极管驱动。列方向则由416译码器74LS154完成扫描，它由89C51的P1.0-P1.3控制。同样，驱动部分则是16个2N5401的三极管完成的。2.3 电源模块选择采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量
