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1、基于AT89S52单片机的LED点阵显示屏设计系 别信息工程系专 业自动化/测控技术与仪器班 级B941XXX学 号B941XXXXX姓 名指导教师负责教师沈阳航空航天大学北方科技学院2013年5月沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）摘 要本设计采用AT89S52单片机作为主控制器，采用LED专用驱动芯片4953和译码器来驱动大小为12832的LED点阵显示屏。扩展AT29C系列并行FLASH存储器用于存储字符数据和控制信息。扩展外部并行静态RAM，以弥补51单片机内部RAM的不足，协助单片机实现各种滚动显示效果。主控单片机与通信单片机相互配合，完成显示信息和控制参数的更新以及时间和温
2、度信息的实时采集。系统中的LED显示屏可以同时显示上下两行共16个1616点阵汉字或一行共4个3232点阵汉字，并可以实时显示当前的时间和温度，通过上位机软件还可以修改显示内容和显示效果。扩展的并行FLASH存储器，使本LED显示系统能够掉电存储2000个字符。因为每个LED显示单元是相互独立的，并且显示的字符数据是采用串行的传输方式，因此，系统的可扩展性得到了大大的提升，多个显示单元的级联也十分方便。LED点阵显示屏产品不仅可以用于室内环境，还可用于复杂、恶劣的室外环境，具有很强的现实应用性。关键词：LED点阵；单片机；并行存储；动态扫描AbstractThis design uses AT
3、89S52 MCU as the main controller,uses the special driving chip 4953 and the decoder chip to drive the 12832 LED dot matrix display monitor. Series of AT29C parallel FLASH memory expansion used to store character data and control information.Expanded external parallel static RAM in order to compensat
4、e the shortage of RAM inside the 51-series MCU, the external RAM assisted the Main Control MCU to accomplish each kind of trundle demonstration effect. The coordination between the Main Control MCU and The Communication MCU, update the character data and the control information as well as the time d
5、ata and the temperature information real-time gathering.This LED display system can display two lines of 16 1616 lattice Chinese characters or one line of 4 3232 lattice Chinese characters,the current time and temperature can be displayed by this system,too. The display contents and the effects can
6、be changed through the upper-computer software. Extended parallel FLASH memory, so that the LED display system can save 2000 characters when the power is off. Each LED display unit is independent of each other,and uses the serial transmission mode to display the character data, therefore the extensi
7、bility of this system had greatly ascend, multiple LED display units of cascade is very convenient.LED dot matrix display products not only can be used for indoor environment, but also for complex, harsh outdoor environments, it has a strong practical applicability.Keywords: LED dot matrix;Microproc
8、essor; Parallel store; Dynamic scanning目 录1 绪 论11.1 课题背景和研究的意义11.2 LED点阵显示屏的发展过程11.3 LED点阵显示屏的分类11.4 LED显示屏的应用实例21.5 课题任务及要求22 LED显示屏的总体方案设计与分析32.1 显示单元的设计32.2 传输方式和可扩展性的设计32.3 扫描方式的设计32.4 滚屏的实现32.5 字模数据的存储方式42.6 上位机与主控单片机的通信、实时时间和温度采集的设计42.7 信号的衰减和抗干扰设计42.8 系统总体结构框图42.9 系统的工作过程53 LED显示屏的硬件设计63.1 主控
9、单片机电路63.1.1 AT89S52单片机介绍63.1.2 AT89S52单片机的标准功能63.1.3 单片机的复位电路73.1.4 单片机的时钟振荡电路83.2 LED显示单元电路83.3 行、列驱动电路93.3.1 行驱动电路93.3.2 列驱动电路94 LED显示屏的软件设计104.1 开发工具介绍104.2 程序流程图104.2.1 主程序流程图104.2.2 静态模式程序流程图114.2.3 1616上滚模式程序流程图124.2.4 3232左滚模式程序流程图134.2.5 时间模式程序流程图144.2.6 主程序初始化程序流程图165 系统的仿真175.1 Proteus仿真软件
10、的介绍175.2 显示屏系统仿真的效果175.2.1 静态模式下的仿真效果175.2.2 1616上滚模式下的仿真效果195.2.3 3232左滚模式下的仿真效果205.2.4 时间模式下的仿真效果216 PCB印刷电路板的设计246.1 PCB设计软件Protel 99SE介绍246.2 元件布局及PCB整体结构工艺246.3 布线工艺与准则246.4 PCB实物照片267 LED显示屏的整体调试307.1 LED显示单元板和主控板的焊接组装307.2 整体调试327.2.1 LED显示屏的调试327.2.2 通信单片机的通信调试327.2.3 主控板的整体调试327.3 实际显示效果图33
11、7.4 系统升级方案探讨348 结 论36结束语37致 谢38参考文献39附录 LED点阵显示单元电路图40附录 LED点阵显示屏系统主控板电路图41附录 LED显示屏系统元件清单42附录 LED点阵显示屏系统设计作品实物43附录 主控单片机程序清单45381 绪 论1.1 课题背景和研究的意义随着社会的飞速发展以及人们生活水平的不断提高，作为人机信息视觉传播媒体的LED点阵显示屏以其高亮度、低工作电压、小功耗、长寿命等优点迅速成长为平板显示的主流产品。LED点阵显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像以及视频流媒体，它不仅可以用于室内环境，如金融证券、体育场馆、邮政电信、商场购物中心等服务领
12、域的业务宣传及信息显示；。1.2 LED点阵显示屏的发展过程第一阶段，1990年以前是LED显示屏的成长时期。一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛开展；另一方面，显示屏控制技术基本上是通讯控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少，产品以红、绿双基色为主，灰度等级为单点4级调灰，成本较高。1.3 LED点阵显示屏的分类按颜色分类单基色显示屏：单一颜色（红色或绿色）。 双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。按显示器件分类
13、。1.4 LED显示屏的应用实例LED条形屏应用实例如图1.1所示。图1.1 LED条形屏应用实例。1.5 课题任务及要求本设计主要利用AT89S52单片机控制大小为12832的LED点阵显示屏显示文字信息，通过与VB编写的上位机软件进行串行通信，可以随时改变LED显示屏的显示内容和显示方式。设计一个LED显示屏，应具有以下功能：同时显示两行共16个1616点阵汉字或一行共4个3232点阵汉字。可以有多种文字的运动方式和显示样式，如文字的上移、下移、左移、右移等，以及阴文和阳文样式。在显示汉字信息的同时，可以实时显示时间、日期、温度等信息。2 LED显示屏的总体方案设计与分析2.1 显示单元的
14、设计用LED点阵模块显示一个汉字字符，通常需要4块88的点阵模块组合成大小为1616的LED点阵显示矩阵来实现。考虑到驱动电路的能力和安装更换的方便，本设计将8块88的点阵模块组合成大小为3216的LED点阵显示矩阵作为一个LED显示单元来使用。根据设计要求，整个屏幕应能同时显示两行共16个1616点阵汉字或一行共4个3232点阵汉字。因此本设计需要用8个LED显示单元模块拼接成大小为12832的LED点阵显示屏。2.2 传输方式和可扩展性的设计本设计要求的LED显示屏大小为12832。2.3 扫描方式的设计LED点阵显示系统中的显示方式可分为静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但
15、硬件接线繁多复杂。动态显示采用动态扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。这种动态扫描的显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性，将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。2.4 滚屏的实现文字字符的显示位置在屏幕上实现方向性的移动，即称为“滚屏”。滚屏可以由硬件电路来实现，但完全依靠硬件电路来实现滚屏无疑增加了设计难度和额外的硬件成本，而且对日后系统的维修和升级也带来很大的困难，因此本设计采用软件算法实现静态、左滚屏、
