畢業(yè)設(shè)計(jì)基于AT89S52單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)

1、基于at89s52單片機(jī)的led點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)系 別信息工程系專 業(yè)自動(dòng)化/測控技術(shù)與儀器班 級(jí)b941xxx學(xué) 號(hào)b941xxxxx姓 名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)教師沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院2013年5月摘 要本設(shè)計(jì)采用at89s52單片機(jī)作為主控制器，采用led專用驅(qū)動(dòng)芯片4953和譯碼器來驅(qū)動(dòng)大小為128×32的led點(diǎn)陣顯示屏。擴(kuò)展at29c系列并行flash存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)字符數(shù)據(jù)和控制信息。擴(kuò)展外部并行靜態(tài)ram，以彌補(bǔ)51單片機(jī)內(nèi)部ram的不足，協(xié)助單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各種滾動(dòng)顯示效果。主控單片機(jī)與通信單片機(jī)相互配合，完成顯示信息和控制參數(shù)的更新以及時(shí)間和溫度信息的實(shí)時(shí)采集。系統(tǒng)中的led

2、顯示屏可以同時(shí)顯示上下兩行共16個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字或一行共4個(gè)32×32點(diǎn)陣漢字，并可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間和溫度，通過上位機(jī)軟件還可以修改顯示內(nèi)容和顯示效果。擴(kuò)展的并行flash存儲(chǔ)器，使本led顯示系統(tǒng)能夠掉電存儲(chǔ)2000個(gè)字符。因?yàn)槊總€(gè)led顯示單元是相互獨(dú)立的，并且顯示的字符數(shù)據(jù)是采用串行的傳輸方式，因此，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性得到了大大的提升，多個(gè)顯示單元的級(jí)聯(lián)也十分方便。led點(diǎn)陣顯示屏產(chǎn)品不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境，還可用于復(fù)雜、惡劣的室外環(huán)境，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性。關(guān)鍵詞：led點(diǎn)陣；單片機(jī)；并行存儲(chǔ)；動(dòng)態(tài)掃描abstractthis design uses at89s5

3、2 mcu as the main controller,uses the special driving chip 4953 and the decoder chip to drive the 128×32 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 compens

4、ate 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

5、 data and the temperature information real-time gathering.this led display system can display two lines of 16 16×16 lattice chinese characters or one line of 4 32×32 lattice chinese characters,the current time and temperature can be displayed by this system,too. the display contents and th

6、e effects can 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, therefo

7、re the extensibility 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 ma

8、trix;microprocessor; parallel store; dynamic scanning目 錄1 緒 論11.1 課題背景和研究的意義11.2 led點(diǎn)陣顯示屏的發(fā)展過程11.3 led點(diǎn)陣顯示屏的分類11.4 led顯示屏的應(yīng)用實(shí)例21.5 課題任務(wù)及要求22 led顯示屏的總體方案設(shè)計(jì)與分析32.1 顯示單元的設(shè)計(jì)32.2 傳輸方式和可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)32.3 掃描方式的設(shè)計(jì)32.4 滾屏的實(shí)現(xiàn)32.5 字模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式42.6 上位機(jī)與主控單片機(jī)的通信、實(shí)時(shí)時(shí)間和溫度采集的設(shè)計(jì)42.7 信號(hào)的衰減和抗干擾設(shè)計(jì)42.8 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖42.9 系統(tǒng)的工作過程53 led顯

9、示屏的硬件設(shè)計(jì)63.1 主控單片機(jī)電路63.1.1 at89s52單片機(jī)介紹63.1.2 at89s52單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能63.1.3 單片機(jī)的復(fù)位電路73.1.4 單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路83.2 led顯示單元電路83.3 行、列驅(qū)動(dòng)電路93.3.1 行驅(qū)動(dòng)電路93.3.2 列驅(qū)動(dòng)電路94 led顯示屏的軟件設(shè)計(jì)104.1 開發(fā)工具介紹104.2 程序流程圖104.2.1 主程序流程圖104.2.2 靜態(tài)模式程序流程圖114.2.3 16×16上滾模式程序流程圖124.2.4 32×32左滾模式程序流程圖134.2.5 時(shí)間模式程序流程圖144.2.6 主程序初始化程序流程圖

10、165 系統(tǒng)的仿真175.1 proteus仿真軟件的介紹175.2 顯示屏系統(tǒng)仿真的效果175.2.1 靜態(tài)模式下的仿真效果175.2.2 16×16上滾模式下的仿真效果195.2.3 32×32左滾模式下的仿真效果205.2.4 時(shí)間模式下的仿真效果216 pcb印刷電路板的設(shè)計(jì)246.1 pcb設(shè)計(jì)軟件protel 99se介紹246.2 元件布局及pcb整體結(jié)構(gòu)工藝246.3 布線工藝與準(zhǔn)則246.4 pcb實(shí)物照片267 led顯示屏的整體調(diào)試307.1 led顯示單元板和主控板的焊接組裝307.2 整體調(diào)試327.2.1 led顯示屏的調(diào)試327.2.2 通信單

11、片機(jī)的通信調(diào)試327.2.3 主控板的整體調(diào)試327.3 實(shí)際顯示效果圖337.4 系統(tǒng)升級(jí)方案探討348 結(jié) 論36結(jié)束語37致 謝38參考文獻(xiàn)39附錄 led點(diǎn)陣顯示單元電路圖40附錄 led點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)主控板電路圖41附錄 led顯示屏系統(tǒng)元件清單42附錄 led點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品實(shí)物43附錄 主控單片機(jī)程序清單451 緒 論1.1 課題背景和研究的意義隨著社會(huì)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，作為人機(jī)信息視覺傳播媒體的led點(diǎn)陣顯示屏以其高亮度、低工作電壓、小功耗、長壽命等優(yōu)點(diǎn)迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品。led點(diǎn)陣顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像以及視頻流媒體，它不

12、僅可以用于室內(nèi)環(huán)境，如金融證券、體育場館、郵政電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示；。1.2 led點(diǎn)陣顯示屏的發(fā)展過程第一階段，1990年以前是led顯示屏的成長時(shí)期。一方面，受led材料器件的限制，led顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒有廣泛開展；另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時(shí)期的led顯示屏在國外應(yīng)用較廣，國內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主，灰度等級(jí)為單點(diǎn)4級(jí)調(diào)灰，成本較高。1.3 led點(diǎn)陣顯示屏的分類按顏色分類單基色顯示屏：單一顏色（紅色或綠色）。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級(jí)灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基

13、色，256級(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。按顯示器件分類。1.4 led顯示屏的應(yīng)用實(shí)例led條形屏應(yīng)用實(shí)例如圖1.1所示。圖1.1 led條形屏應(yīng)用實(shí)例。1.5 課題任務(wù)及要求本設(shè)計(jì)主要利用at89s52單片機(jī)控制大小為128×32的led點(diǎn)陣顯示屏顯示文字信息，通過與vb編寫的上位機(jī)軟件進(jìn)行串行通信，可以隨時(shí)改變led顯示屏的顯示內(nèi)容和顯示方式。設(shè)計(jì)一個(gè)led顯示屏，應(yīng)具有以下功能：同時(shí)顯示兩行共16個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字或一行共4個(gè)32×32點(diǎn)陣漢字?？梢杂卸喾N文字的運(yùn)動(dòng)方式和顯示樣式，如文字的上移、下移、左移、右移等，以及陰文和陽文樣式。在顯

14、示漢字信息的同時(shí)，可以實(shí)時(shí)顯示時(shí)間、日期、溫度等信息。2 led顯示屏的總體方案設(shè)計(jì)與分析2.1 顯示單元的設(shè)計(jì)用led點(diǎn)陣模塊顯示一個(gè)漢字字符，通常需要4塊8×8的點(diǎn)陣模塊組合成大小為16×16的led點(diǎn)陣顯示矩陣來實(shí)現(xiàn)?？紤]到驅(qū)動(dòng)電路的能力和安裝更換的方便，本設(shè)計(jì)將8塊8×8的點(diǎn)陣模塊組合成大小為32×16的led點(diǎn)陣顯示矩陣作為一個(gè)led顯示單元來使用。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，整個(gè)屏幕應(yīng)能同時(shí)顯示兩行共16個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字或一行共4個(gè)32×32點(diǎn)陣漢字。因此本設(shè)計(jì)需要用8個(gè)led顯示單元模塊拼接成大小為128×32的led點(diǎn)

15、陣顯示屏。2.2 傳輸方式和可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求的led顯示屏大小為128×32。2.3 掃描方式的設(shè)計(jì)led點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中的顯示方式可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線繁多復(fù)雜。動(dòng)態(tài)顯示采用動(dòng)態(tài)掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號(hào)，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。這種動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性，將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個(gè)完整的，相對(duì)靜止的畫面。2.4 滾屏的實(shí)現(xiàn)文字字符的

16、顯示位置在屏幕上實(shí)現(xiàn)方向性的移動(dòng)，即稱為“滾屏”。滾屏可以由硬件電路來實(shí)現(xiàn)，但完全依靠硬件電路來實(shí)現(xiàn)滾屏無疑增加了設(shè)計(jì)難度和額外的硬件成本，而且對(duì)日后系統(tǒng)的維修和升級(jí)也帶來很大的困難，因此本設(shè)計(jì)采用軟件算法實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、左滾屏、上滾屏和靜態(tài)加左滾動(dòng)混合等常見滾屏方式。2.5 字模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式對(duì)于字模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的問題，目前使用最廣泛的技術(shù)是：通過上位機(jī)軟件將待顯示的字符轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)，再通過燒寫的方式將這些字模數(shù)據(jù)按一定的順序編址后存儲(chǔ)在非易失性的存儲(chǔ)器中。在掃描顯示的過程中按規(guī)定的方式取出保存在非易失性存儲(chǔ)器中的字模數(shù)據(jù)，再進(jìn)行處理。2.6 上位機(jī)與主控單片機(jī)的通信、實(shí)時(shí)時(shí)間和溫度采集的設(shè)

17、計(jì)在實(shí)際使用中，更改顯示內(nèi)容和顯示方式需要主控單片機(jī)與上位機(jī)通信，主控單片機(jī)將上位機(jī)發(fā)送過來的控制信息和字符的字模信息保存在flash存儲(chǔ)器中，以保證在斷電時(shí)信息不會(huì)丟失。設(shè)計(jì)要求中還需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘和實(shí)時(shí)溫度信息，這就需要對(duì)時(shí)鐘芯片和溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，如果這些任務(wù)全部交給主控單片機(jī)來完成，肯定會(huì)導(dǎo)致整個(gè)動(dòng)態(tài)掃描程序周期變長，從而導(dǎo)致顯示屏整體的閃爍，甚至無法完整的顯示一屏文字信息。2.7 信號(hào)的衰減和抗干擾設(shè)計(jì)由于控制信號(hào)和字模數(shù)據(jù)信號(hào)是經(jīng)過led顯示單元一級(jí)一級(jí)向后傳遞的，如果顯示屏有很多個(gè)顯示單元，那么控制信號(hào)和字模數(shù)據(jù)將會(huì)有不同程度的衰減，衰減的信號(hào)將容易受到干擾，造成顯示

18、信息的破壞。因此系統(tǒng)在每一級(jí)的顯示單元都加入了總線驅(qū)動(dòng)芯片，以保證控制信號(hào)和字模數(shù)據(jù)有足夠的功率傳遞到下一級(jí)顯示單元。2.8 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖通過上述對(duì)各種方案的比較與分析，構(gòu)建系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的上、下顯示屏同時(shí)進(jìn)行1/16動(dòng)態(tài)掃描，所以上、下兩屏共用相同的行掃描信號(hào)。系統(tǒng)中擴(kuò)展的flash存儲(chǔ)器和外部ram共用相同的8位并行數(shù)據(jù)總線和16位地址總線。在新數(shù)據(jù)下載、實(shí)時(shí)時(shí)間和實(shí)時(shí)溫度采集時(shí)，通信單片機(jī)與主控單片機(jī)之間通過兩條聯(lián)絡(luò)信號(hào)線down和busy互相配合協(xié)助完成數(shù)據(jù)的傳遞。2.9 系統(tǒng)的工作過程主控單片機(jī)在上電初始化完畢后會(huì)等待通信單

19、片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，主控單片機(jī)檢測到啟動(dòng)信號(hào)后，從flash存儲(chǔ)器中讀取控制信息，再根據(jù)控制信息執(zhí)行對(duì)應(yīng)模式的顯示任務(wù)。當(dāng)有新的控制信息和字模數(shù)據(jù)下載時(shí)，通信單片機(jī)向主控單片機(jī)發(fā)出新數(shù)據(jù)下載信號(hào)并等待主控單片機(jī)完成新數(shù)據(jù)下載前的準(zhǔn)備工作，主控單片機(jī)準(zhǔn)備完畢后，向通信單片機(jī)回應(yīng)準(zhǔn)備完成信號(hào)，并等待通信單片機(jī)完成接收。當(dāng)通信單片機(jī)接收完成后，再次向主控單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，主控單片機(jī)重新開始執(zhí)行對(duì)應(yīng)模式的顯示任務(wù)。3 led顯示屏的硬件設(shè)計(jì)3.1 主控單片機(jī)電路3.1.1 at89s52單片機(jī)介紹本設(shè)計(jì)采用at89s52單片機(jī)，at89s52是美國atmel公司生產(chǎn)的51系列單片機(jī)，它是一種低功耗、高

20、性能8位cmos微控制器，具有8k系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上的flash不僅允許程序存儲(chǔ)器在常規(guī)編程器上編程，還適用于在線編程下載，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。3.1.2 at89s52單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 。采用dip-40封裝的at89s52單片機(jī)實(shí)物圖如圖3.1所示，引腳定義如圖3.2所示。圖3.1 采用dip-40封裝的at89s52單片機(jī)實(shí)物圖圖3.2 采用dip-40封裝的at89s52單片機(jī)引腳定義3.1.3 單片機(jī)的復(fù)位電路單片

21、機(jī)的復(fù)位電路如圖3.3所示。圖3.3單片機(jī)復(fù)位電路。3.1.4 單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路如圖3.4所示。圖3.4單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。3.2 led顯示單元電路由于本設(shè)計(jì)的led顯示屏是在室內(nèi)使用的，所以對(duì)led點(diǎn)陣模塊的亮度要求不是很高，本設(shè)計(jì)采用單色3mm點(diǎn)陣模塊lg12088bh，這種點(diǎn)陣模塊的的亮度不僅可以滿足室內(nèi)使用的要求，而且它最大的優(yōu)點(diǎn)是單位面積內(nèi)發(fā)光像素點(diǎn)較多，因此這種點(diǎn)陣模塊的分辨率較高，即使在較近的距離也可以很清晰地顯示文字信息，此外，多個(gè)點(diǎn)陣模塊拼接組合后的顯示屏體積也很小，擺放或懸掛更方便自由。單色3mm點(diǎn)陣lg12088bh實(shí)物圖如圖3.5所示。圖3.

22、5 單色3mm點(diǎn)陣lg12088bh實(shí)物圖。3.3 行、列驅(qū)動(dòng)電路3.3.1 行驅(qū)動(dòng)電路行驅(qū)動(dòng)電路主要由行選通電路和行功率驅(qū)動(dòng)電路兩部分組成。圖3.9 led顯示單元的行驅(qū)動(dòng)電路3.3.2 列驅(qū)動(dòng)電路列驅(qū)動(dòng)電路采用鎖存器74hc595來實(shí)現(xiàn)，74hc595具有串入并出的鎖存功能，它可以串行輸入要顯示的字符數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)以并行的方式鎖存到對(duì)應(yīng)的列線地址上。74hc595具有兩級(jí)數(shù)據(jù)鎖存功能，在鎖存上一次數(shù)據(jù)的同時(shí)，只要鎖存控制信號(hào)rck無跳變，輸出引腳q0q7則不會(huì)發(fā)生變化，仍然鎖存上一次的數(shù)據(jù)內(nèi)容。這樣顯示單元可以在鎖存上一次數(shù)據(jù)的同時(shí)，串行輸入下一次待顯示的字符數(shù)據(jù)，節(jié)省了串行輸入的時(shí)間。此

23、外74hc595還具有一個(gè)級(jí)聯(lián)引腳，當(dāng)最高位q7的數(shù)據(jù)進(jìn)行串行位移后，q7位移前的的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在q7上，以方便多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)使用。74hc595的引腳定義如圖3.10所示。4 led顯示屏的軟件設(shè)計(jì)4.1 開發(fā)工具介紹單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開開發(fā)軟件來完成系統(tǒng)程序的編寫、編譯、調(diào)試。本設(shè)計(jì)所使用的開發(fā)軟件是keil vision3。keil軟件是目前最流行開發(fā)mcs-51系列單片機(jī)的軟件之一，軟件開發(fā)界面如圖4.1所示。圖4.1 keil vision3軟件開發(fā)界面。4.2 程序流程圖4.2.1 主程序流程圖主程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2 主程序流程圖4.2.2 靜態(tài)模式程序

24、流程圖在靜態(tài)模式下，顯示的文字信息停留在顯示屏上而不做任何滾屏操作，顯示屏可以作為電子條幅屏使用。靜態(tài)模式程序流程圖如圖4.3所示。圖4.3 靜態(tài)模式程序流程圖4.2.3 16×16上滾模式程序流程圖在16×16上滾模式下，文字信息由下至上滾動(dòng)顯示，此模式可用于大量信息的快速顯示。16×16上滾模式程序流程圖如圖4.4所示。圖4.4 16×16上滾模式程序流程圖4.2.4 32×32左滾模式程序流程圖在32×32左滾模式下，文字信息由右向左滾動(dòng)顯示。32×32左滾模式程序流程圖如圖4.5所示。圖4.5 32×32左

25、滾模式程序流程圖4.2.5 時(shí)間模式程序流程圖在時(shí)間模式下，時(shí)間和文字信息可以分上、下屏同時(shí)顯示。時(shí)間顯示過程可分為日期滾動(dòng)顯示階段和時(shí)間停留顯示階段。在日期滾動(dòng)顯示階段，日期信息由右向左滾動(dòng)顯示；在時(shí)間停留顯示階段，時(shí)間和溫度信息以靜態(tài)模式顯示。日期滾動(dòng)顯示和時(shí)間停留顯示循環(huán)進(jìn)行，文字信息則一直在下屏由右向左滾動(dòng)顯示。時(shí)間模式程序流程圖如圖4.6所示。圖4.6 時(shí)間模式程序流程圖4.2.6 主程序初始化程序流程圖主程序初始化程序流程圖如圖4.7所示。圖4.7 主程序初始化程序流程圖主控單片機(jī)的完整程序清單詳見附錄。5 系統(tǒng)的仿真5.1 proteus仿真軟件的介紹proteus軟件是英國la

26、bcenter electronics公司出版的eda工具軟件。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。5.2 顯示屏系統(tǒng)仿真的效果5.2.1 靜態(tài)模式下的仿真效果靜態(tài)模式下的16×16字符陽文仿真效果圖如圖5.1所示。靜態(tài)模式下的16×16字符陰文仿真效果圖如圖5.2所示。圖5.1 靜態(tài)模式下的16×16字符陽文仿真效果圖圖5.2 靜態(tài)模式下的16×16字符陰文仿真效果圖靜態(tài)模式下的32×32字符陽文仿真效果圖如圖5.3所示。靜態(tài)模式下的32×32字符陰文仿真效果圖

27、如圖5.4所示。圖5.3 靜態(tài)模式下的32×32字符陽文仿真效果圖圖5.4 靜態(tài)模式下的32×32字符陰文仿真效果圖5.2.2 16×16上滾模式下的仿真效果16×16上滾模式下的陽文仿真效果如圖5.5所示。16×16上滾模式下的陰文仿真效果如圖5.6所示。圖5.5 16×16上滾模式下的陽文仿真效果圖圖5.6 16×16上滾模式下的陰文仿真效果圖5.2.3 32×32左滾模式下的仿真效果32×32左滾模式下的陽文仿真效果如圖5.7所示。32×32左滾模式下的陰文仿真效果如圖5.8所示。圖5.7

28、 32×32左滾模式下的陽文仿真效果圖圖5.8 32×32左滾模式下的陰文仿真效果圖5.2.4 時(shí)間模式下的仿真效果時(shí)間模式下的陽文仿真效果如圖5.9、圖5.10所示。時(shí)間模式下的陰文仿真效果如圖5.11、圖5.12所示。圖5.9 時(shí)間模式下的日期滾動(dòng)階段陽文仿真效果圖圖5.10 時(shí)間模式下的時(shí)間停留階段陽文仿真效果圖圖5.11 時(shí)間模式下的日期滾動(dòng)階段陰文仿真效果圖圖5.12 時(shí)間模式下的時(shí)間停留階段陰文仿真效果圖6 pcb印刷電路板的設(shè)計(jì)6.1 pcb設(shè)計(jì)軟件protel 99se介紹本設(shè)計(jì)采用protel 99se pcb設(shè)計(jì)軟件作為原理圖和pcb的繪制工具。prot

29、el是目前國內(nèi)最流行的通用eda軟件，它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、pcb板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和pld設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的eda工作平臺(tái)，是第一個(gè)將eda軟件設(shè)計(jì)成基于windows的普及型產(chǎn)品。protel 98率先集成了軟件界面，protel 99增加了仿真功能和pld設(shè)計(jì)和信號(hào)完整性分析。6.2 元件布局及pcb整體結(jié)構(gòu)工藝本設(shè)計(jì)為產(chǎn)品化設(shè)計(jì)，因此首要考慮元件布局的緊湊性。對(duì)元件布局進(jìn)行優(yōu)化，能有效的降低布線難度和生產(chǎn)的工藝要求。布局要能使各led點(diǎn)陣模塊緊密契合，還要注意各pcb之間的銜接，以便于用戶擴(kuò)展顯示單元。6.3 布線工藝與準(zhǔn)則布線的時(shí)候首先考慮的是正確性，其次逐步修改布局

30、及走線使其美觀大方。在自動(dòng)布線的基礎(chǔ)上，根據(jù)100mil/a的經(jīng)驗(yàn)載流容量修改大電流路徑走線寬度及過孔尺寸。遵守在安全間距的前提下盡量增加線寬的原則。本設(shè)計(jì)的led顯示單元pcb結(jié)構(gòu)圖如圖6.1、圖6.2所示。主控板pcb結(jié)構(gòu)圖如圖6.3、圖6.4所示。圖6.1 led顯示單元pcb頂層預(yù)覽圖6.2 led顯示單元pcb底層預(yù)覽圖6.3 led顯示屏系統(tǒng)主控板pcb頂層預(yù)覽圖6.4 led顯示屏系統(tǒng)主控板pcb底層預(yù)覽6.4 pcb實(shí)物照片本設(shè)計(jì)的led顯示單元板pcb實(shí)物如圖6.5、圖6.6所示。主控板pcb實(shí)物如圖6.7、圖6.8所示。通信接口板實(shí)物如圖6.9所示。圖6.5 led顯示單元

31、板pcb實(shí)物正面圖6.6 led顯示單元板pcb實(shí)物背面圖6.7 led顯示屏系統(tǒng)主控板pcb實(shí)物正面圖6.8 led顯示屏系統(tǒng)主控板pcb實(shí)物背面圖6.9 通信接口板實(shí)物及與主控板的連接7 led顯示屏的整體調(diào)試7.1 led顯示單元板和主控板的焊接組裝對(duì)照硬件原理圖，焊接硬件。硬件實(shí)物圖如圖7.1、圖7.2、圖7.3、圖7.4所示。焊接完成后，仔細(xì)檢查主控板和每塊顯示單元板上的芯片焊接方向是否正確，在通電之前用萬用表的二極管檔測量電源端口，檢查電源輸入端是否有短路。確認(rèn)無誤后通電測試各測試點(diǎn)的電壓電流值，檢查是否在正常值范圍內(nèi)。將顯示單元板進(jìn)行級(jí)連，并連接主控板和通信接口板。圖7.1 le

32、d顯示單元板硬件實(shí)物正面圖7.2 led顯示單元板硬件實(shí)物背面圖7.3 led顯示屏系統(tǒng)主控板硬件實(shí)物正面圖7.4 led顯示屏系統(tǒng)主控板硬件實(shí)物背面7.2 整體調(diào)試7.2.1 led顯示屏的調(diào)試將測試程序燒寫到主控單片機(jī)內(nèi)，上電后觀察發(fā)現(xiàn)led顯示屏顯示的全部都是亂碼，確認(rèn)測試程序無誤后，通過排除法逐一對(duì)每個(gè)芯片進(jìn)行檢查測試，最后發(fā)現(xiàn)連接到主控單片機(jī)p2口上的總線驅(qū)動(dòng)器74hc245有些發(fā)熱，懷疑是74hc245損壞，將其取下后更換，故障排除，顯示屏可以顯示預(yù)先存在測試程序里的文字信息。7.2.2 通信單片機(jī)的通信調(diào)試考慮到通信過程中容易出現(xiàn)難以預(yù)料錯(cuò)誤，在主控板的通信調(diào)試時(shí)沒有將主控板直接

33、與上位機(jī)軟件進(jìn)行測試，而是用串口調(diào)試助手與主控板進(jìn)行通信測試。7.2.3 主控板的整體調(diào)試將主控單片機(jī)與通信單片機(jī)中的測試程序擦除，分別燒寫各自的程序。打開上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的下載更新，通信成功后，led顯示屏可以按設(shè)定的模式顯示文字。經(jīng)過多次測試發(fā)現(xiàn)，在文字滾動(dòng)的過程中，有些字符無法完整顯示，而且這些無法完整顯示的字符是無規(guī)律出現(xiàn)的，這就說明下載更新的字模數(shù)據(jù)沒有問題。經(jīng)多次檢查發(fā)現(xiàn)，字符無法完整顯示是由于系統(tǒng)實(shí)際使用的flash存儲(chǔ)器比設(shè)計(jì)時(shí)的容量大所致的，這樣多余的高位的地址線就懸空了，懸空的地址線受到干擾，進(jìn)而導(dǎo)致讀寫數(shù)據(jù)時(shí)的地址發(fā)生錯(cuò)誤。單片機(jī)無法正確地讀取相應(yīng)地址下的字模數(shù)據(jù)，因此

34、不能完整的顯示文字字符。將flash的高位地址引腳接地后，故障排除。7.3 實(shí)際顯示效果圖各種模式下實(shí)際顯示效果如圖7.5、圖7.6、圖7.7、圖7.8、圖7.9、圖7.10所示。圖7.5 靜態(tài)模式下的16×16字符陽文實(shí)際顯示效果圖圖7.6 靜態(tài)模式下的16×16字符陰文實(shí)際顯示效果圖圖7.7 靜態(tài)模式下的32×32字符陽文實(shí)際顯示效果圖7.4 系統(tǒng)升級(jí)方案探討任何一個(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)都會(huì)存在這樣或那樣的缺點(diǎn)和不足，都需要進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)，本系統(tǒng)也不例外，下面就實(shí)際的使用情況闡述本系統(tǒng)的不足之處和解決辦法。實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，led顯示屏整體有輕微的閃爍，這是由于主控單

35、片機(jī)的處理速度不夠?qū)е碌摹？梢钥紤]更換高頻率的晶振來提高主控單片機(jī)的處理速度或者使用更高速的單片機(jī)芯片。由于復(fù)位電容受到濾波電容鉗位作用的影響，導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位的失敗。雖然本系統(tǒng)更換了大容量的復(fù)位電容，但是如果復(fù)位電容一旦出現(xiàn)失效、擊穿等問題，復(fù)位電路的穩(wěn)定性還是無法得到真正的保證。可以考慮使用專用的復(fù)位芯片來提供穩(wěn)定的復(fù)位信號(hào)。主控單片機(jī)和通信單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路均使用的是片內(nèi)振蕩器，當(dāng)單片機(jī)受到干擾時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)可能也隨之受到干擾，從而導(dǎo)致單片機(jī)程序運(yùn)行的不穩(wěn)定?？梢钥紤]使用外部有源晶體振蕩器為單片機(jī)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。以上是本系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和不足，相信在以后的長期使用中，可能

36、還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)在沒有發(fā)現(xiàn)問題，通過不斷的改進(jìn)和升級(jí)，系統(tǒng)將會(huì)更穩(wěn)定的工作。8 結(jié) 論通過三個(gè)月的思考和鉆研，終于完成了科研管理信息系統(tǒng)。這個(gè)程序完成的情況比較好，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的所有功能，達(dá)到了目的。此系統(tǒng)運(yùn)行起來比較穩(wěn)定，。在這個(gè)系統(tǒng)中，還有需要改進(jìn)的地方，。本程序還可以在許多地方進(jìn)行擴(kuò)展，。（本部分最好不超過2頁，但是一定要大于半頁）結(jié)束語踉踉蹌蹌地忙碌了三個(gè)月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也終將告一段落。（畢業(yè)設(shè)計(jì)感想、感悟，有哪些收獲，半頁到1頁）致 謝。首先，我要特別感謝我的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。其次我還要感謝我的負(fù)責(zé)老師。各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)。 朋友之間的相互幫助、。最后，我要感謝的是

37、我最親愛的父母。（半頁到1頁）參考文獻(xiàn)1 周興華.基于51系列單片機(jī)的led顯示屏開發(fā)技術(shù)m北京:北京航空航天大學(xué)出版社，20062 周興華.單片機(jī)智能化產(chǎn)品 c語言設(shè)計(jì)實(shí)例詳解m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，20063 靳桅等.基于51系列單片機(jī)的led顯示屏開發(fā)技術(shù)m北京:北京航空航天大學(xué)出版社，20094 蔣輝平.基于proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20095 周潤景.proteus入門實(shí)用教程m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.6 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)m.2版.北京:清華大學(xué)出版社，2004.7 徐愛鈞.8051單片機(jī)實(shí)踐教程m.北京:電子

38、工業(yè)出版社，2005.8 張義和.例說51單片機(jī):c語言版m.北京:人民郵電出版社,2008 9 趙建領(lǐng).51系列單片機(jī)開發(fā)寶典m.北京:電子工業(yè)出版社，200710 趙建領(lǐng).protel電路設(shè)計(jì)與制版寶典m.北京:電子工業(yè)出版社，200711 趙建領(lǐng).protel 99 se設(shè)計(jì)寶典m.北京:電子工業(yè)出版社，200712 江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選m.北京:電子工業(yè)出版社，200713 戴佳,戴衛(wèi)恒,劉博文51單片機(jī)c語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講(第2版) m.北京:電子工業(yè)出版社，200714 任濤等.閃速存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)及應(yīng)用簡明速查手冊(cè)m.北京:電子工業(yè)出版社，199715 姜

39、承昊.最新led驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、應(yīng)用與制造新技術(shù)新工藝實(shí)用手冊(cè)m.北京:中國科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2008.316 張凱.led介紹完全手冊(cè)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2000附錄 led點(diǎn)陣顯示單元電路圖附錄 led點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)主控板電路圖附錄 led顯示屏系統(tǒng)元件清單元器件名稱型號(hào)個(gè)數(shù)51單片機(jī)at89s522溫度傳感器ds18b201靜態(tài)ram62641flash存儲(chǔ)器at29c02018d鎖存器74hc3732總線驅(qū)動(dòng)器74hc2454232電平轉(zhuǎn)換max23213-8譯碼器74hc138（sop）16總線驅(qū)動(dòng)器74hc245（sop）8串行數(shù)據(jù)鎖器74hc595（sop）32le

40、d驅(qū)動(dòng)芯片4953（sop）64led點(diǎn)陣lg12088h64時(shí)鐘芯片ds13021晶振22.1184mhz1晶振24mhz1晶振32.768khz1電阻4701電阻1k4電阻10k1電阻22k1貼片電阻10k32貼片電容10440陶瓷電容30p4獨(dú)石電容1049鋁電解電容470u2鋁電解電容220u16鋁電解電容10u1超級(jí)電容5v/0.22f1發(fā)光二極管紅、綠3三極管2sc8050/2sa85504按鈕開關(guān)-5電源端子-98腳單排插座-12814腳雙排插座idc-141810腳雙排插座idc-104串口母頭db-9f1附錄 led點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品實(shí)物附錄 主控單片機(jī)程序清單sck b

41、itp3.0rckbitp3.1busybitp3.2downbitp3.3oebitp3.4selbitp3.5sel_0bit p1.5data1bitp1.6data2bit p1.7t_stop data60ht_loadtf data61h;變量的定義;*org0000hljmpstartorg0033h;*初始化程序*start:setbbusysetbdown;初始化聯(lián)絡(luò)控制線setbsel_0setbselmovsp,#80hmov r0,#0ffh clr a sta1:mov r0,a djnz r0,sta1;內(nèi)部ram清零wait:movc,downjcwaitclrs

42、el_0clrselmovdptr,#0001h;判斷flash中是否有數(shù)據(jù)，如果flash中movxa,dptr; 沒有數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)到新數(shù)據(jù)下載處理jnzread_crolmovdptr,#0002hmovxa,dptrsetbselsetbsel_0jnzread_crolnothing:movc,down;等待啟動(dòng)信號(hào)jncnothingljmpnew_data;*讀控制字*read_crol:clrsel;從flash中讀取控制字clrsel_0movr0,#30h;控制字內(nèi)部ram存放首址movr7,#32;共32字節(jié)控制字movdptr,#0000hread_crol_0:movxa

43、,dptrmovr0,aincr0incdptrdjnzr7,read_crol_0setbselsetbsel_0;*;*;*;*mode_sel:movr0,#30h;模式選擇跳轉(zhuǎn)cjner0,#0,mode_sel1ljmpmode_0mode_sel1:cjner0,#1,mode_sel2ljmpmode_1mode_sel2:cjner0,#2,mode_sel3ljmpmode_2mode_sel3:cjner0,#6,mode_sel4ljmpmode_6mode_sel4:ljmpnothing;*;*;*;*新數(shù)據(jù)處理*new_data:setbbusy;新數(shù)據(jù)處理movr

44、7,#20djnzr7,$movc,downjncdata_done;再次確認(rèn)新數(shù)據(jù)下載信號(hào)lcallclr_ram;清除ram緩沖區(qū)的內(nèi)容clrbusy;回應(yīng)準(zhǔn)備完成信號(hào)wait_done:movc,down;等待啟動(dòng)信號(hào)jcwait_donesetbbusy;返回準(zhǔn)備完畢信號(hào)data_done:ljmpstart;*clr_ram:setbsel;清除ram緩沖區(qū)clrsel_0movdptr,#0000hmovr7,#05 movr6,#00mova,#0ffhclr_ram1:movxdptr,aincdptrdjnzr6,clr_ram1movr6,#00djnzr7,clr_ram

45、1setbsel_0ret;*clr_ramt:setbsel; 清除時(shí)間緩沖區(qū)clrsel_0movdptr,#0000hmovr7,#16movr6,#17mova,#0ffhclr_ramt1:movxdptr,aincdptrdjnzr6,clr_ramt1movr6,#17djnzr7,clr_ramt1setbsel_0ret;*add_ram:mova,21h;ram地址加減程序clrcadda,#1mov21h,ajncadd_ram_outinc20hadd_ram_out:retdec_ram:mova,21hclrcsubba,#1mov21h,ajncdec_ram_outdec20hdec_ram_out:ret;*add_rom:mova,23h;rom地址加減程序clrcadda,#1mov23h,ajncadd_rom_outinc22hadd_rom_out:retdec_rom:mova,23hclrcsubba,#1mov23h,ajncdec_rom_outdec22hdec_rom_out:ret;*;*;*;*mode_0: lcallclr_ram;靜態(tài)模式m