基于單片機(jī)的LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)

1、編號：南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文作者 學(xué)號 系部 電子信息學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程（檢測與應(yīng)用） 題目 基于單片機(jī)的LED漢字顯示屏設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 評閱教師 完成時(shí)間： 2012年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要基于單片機(jī)的LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)摘要：隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們對生活的需求越來越高，購物欲望越來越強(qiáng)。許多商家為了吸引顧客的眼球，大多采用社會最前沿的技術(shù)來做宣傳，LED顯示屏以其色彩鮮艷，動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作性能穩(wěn)定，節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)很好的宣傳途徑，是大型娛樂、體育賽事、廣場裝點(diǎn)主題顯示信息傳播等方面的重要組成部分，在裝飾顯示市場LED屏將起到積極的作用。 本

2、文設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的LED漢字顯示屏，LED屏是種新型的顯示媒體，是結(jié)合電子信息技術(shù)各個(gè)方面于一體的大型顯示系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)包含系統(tǒng)框圖，硬件模塊設(shè)計(jì)圖，軟件流程圖和程序。主控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制方式，實(shí)現(xiàn)LED顯示屏的驅(qū)動及信息的保存與顯示：通過單片機(jī)的控制驅(qū)動電路，采用掃描方式進(jìn)行顯示；LED顯示點(diǎn)陣主要由LED、字模及電路構(gòu)成。C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，增加了程序的可讀性和可移植性。而軟件的設(shè)計(jì)模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡潔明了。通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了漢字的滾動顯示功能，達(dá)到了預(yù)測效果。 關(guān)鍵詞：LED顯示屏，單片機(jī)驅(qū)動，字模，C語言 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要Based on SCM LED C

3、hinese characters display design Abstract：with the social progress and development, people living on the increasingly high demand, the shopping desire more and more strong. Many businesses in order to attract customers eye, mostly with social the most cutting-edge technology to do publicity, LED dis

4、play with its colorful, wide dynamic range, high brightness, long life, stable performance, energy-saving advantages, is a very good way of promotion, is a large entertainment, sporting events, Plaza decorating theme display information dissemination and other aspects of the important part in the LE

5、D screen, decorative display market will play a positive role.In this paper the design based on MCU LED Chinese characters display screen, LED screen is a new type of display media, is the combination of electronic information technology aspects in one of the large-scale display system. This design

6、includes the system block diagram, hardware design, software flow chart and the procedure. The main control system using single chip microcomputer control mode, realization of LED display driver and information preservation and display: through the single-chip control driving circuit, the use of sca

7、nning display; display mainly composed of LED, LED dot matrix font and circuit. C language software design, increase the readability and portability. The software design of the modular structure, make the logic relation of designing program more concise. Through the experimental realization of the C

8、hinese characters rolling display function, the predicted effect.Key words: LED display, microprocessor, fonts, C language目 錄1 引言51.1 開發(fā)意義及背景51.1.1 設(shè)計(jì)要求52 課題分析及方案論證62.1 課題分析62.1.1 設(shè)計(jì)方案63 電路設(shè)計(jì)63.1 原理圖設(shè)計(jì)73.1.1 工作原理：83.2 元器件的選擇與介紹103.2.1 元器件檢測11結(jié) 論12致 謝13參考文獻(xiàn)141 引言1.1 開發(fā)意義及背景 LED被公認(rèn)為21世紀(jì)“綠色照明”，具有“高節(jié)能”“

9、壽命長”“多變幻”“利環(huán)?！薄案咝录狻钡忍攸c(diǎn)，LED通用照明成為最具市場潛力的行業(yè)熱點(diǎn)。如果目前1/3的白熾燈被LED燈所取代，每年就可為國家節(jié)省用電1000億度，相當(dāng)于三峽工程一年的發(fā)電量。 LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 LED顯示屏采用了低電壓掃描驅(qū)動，具有耗電省、使用壽命長、成本低、亮度高、視角大、可視距

10、離遠(yuǎn)、防水、規(guī)格品種多等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各種不同應(yīng)用場景的需求，發(fā)展前景非常廣闊，被公認(rèn)為最具增長潛力也是發(fā)展最快的的LED應(yīng)用市場。2008年LED顯示屏市場規(guī)模約100億元。隨著北京奧運(yùn)會、上海世博會、廣州亞運(yùn)會、南京青奧會等重大賽會的舉辦和籌備，體育場館、機(jī)場、車站、銀行、醫(yī)院、公共廣場、商業(yè)場所、居民社區(qū)的大面積應(yīng)用，全天候工作，完全適應(yīng)戶外各種惡劣性環(huán)境，防腐，防水，防潮，防雷，抗震整體性能強(qiáng)、性價(jià)比高、顯示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm等多種規(guī)格， LED顯示屏的市場應(yīng)用空間不斷擴(kuò)大。此外，已架設(shè)的大型LED顯示屏幕每10年將歷經(jīng)一次換機(jī)潮，隨著人們生活水平的提高，戶外L

11、ED顯示屏將逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。 1.1.1設(shè)計(jì)要求 本課題的要求如下：通過閱讀有關(guān)的文獻(xiàn)資料，確定整體設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行電算制圖。 針對此要求，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我做的主要工作如下： 查閱資料 確定電路的總體方案 設(shè)計(jì)電路圖并進(jìn)行電算制圖2 課題分析及方案論證2.1 課題分析本課題主要進(jìn)行基于單片機(jī)的LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)，要求以單片機(jī)為控制器，以LED為顯示屏設(shè)計(jì)出一固定大小的漢字顯示屏，達(dá)到商業(yè)宣傳效果。要求電路簡單、成本低、安全可靠。使用該屏幕能節(jié)約能源，方便人們的日常生活。將LED象素模塊按照實(shí)際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示驅(qū)動電路，直流穩(wěn)壓電源，軟件，框架以及外裝飾等，即構(gòu)成一

12、臺LED顯示屏。 可根據(jù)需要輸入漢字，使其能夠滾動播出，2.1.1 設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：圖2.1 系統(tǒng)框圖 點(diǎn)陣式LED滾動漢字顯示屏硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。電路包括單片機(jī)、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、驅(qū)動電路和LED點(diǎn)陣電路等。本設(shè)計(jì)的核心是利用單片機(jī)讀取顯示字型碼，通過驅(qū)動電路對16×16 LED點(diǎn)陣進(jìn)行動態(tài)列掃描，以實(shí)現(xiàn)漢字的滾動顯示。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)為ATMEL公司的AT89C51，顯示屏采用16×16 LED點(diǎn)陣。電源電路通過變壓整流元件為單片機(jī)和其他電路提供穩(wěn)定的+5V工作電壓。時(shí)鐘電路是單片機(jī)的驅(qū)動電路，復(fù)位電路可在需要時(shí)，手動使單片機(jī)

13、程序計(jì)數(shù)器復(fù)位清零。通過陽極驅(qū)動電路向16×16點(diǎn)陣送字型碼，本設(shè)計(jì)采用74LS273。通過陰極驅(qū)動電路對16×16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描，本設(shè)計(jì)采用74HC154。 軟件程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖2.2所示：初始化開始調(diào)用顯示程序調(diào)用數(shù)據(jù)指針是否顯示完？YN 主程序流程圖開始結(jié)束設(shè)1幀顯示時(shí)間設(shè)片選及數(shù)據(jù)指針查漢字上部數(shù)據(jù)及顯示查漢字下部數(shù)據(jù)及顯示延時(shí)1ms關(guān)顯示并調(diào)整指針是否顯示完漢字1幀時(shí)間是否到Y(jié)YNN 子程序流程圖圖2.2 3 電路設(shè)計(jì)3.1 原理圖設(shè)計(jì)采用以AT89C51單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51芯片

14、、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動電路(74HC154)、16×16 LED點(diǎn)陣5部分組成，原理圖如圖3.1所示： 圖3.1 原理圖3.1.1 工作原理 動態(tài)掃描顯示程序代碼如下：while (1)    for (i=0;i<8;i+)    /顯示左半邊屏幕           P0=*(p+offset+2*i);         

15、60;  P2=i|0x90;   /P2.4=1,P2.3=0 選中U3, 輸出掃描碼給U7            delay();                           P0=*(p

16、+offset+2*i+1);            P2=i|0x08;    /P2.4=0,P2.3=1 選中U2, 輸出掃描碼給U6            delay();               

17、 for (i=8;i<16;i+)     /顯示右半邊屏幕           P0=*(p+offset+2*i);            P2=(i-8)|0xC0;   /P2.6=1 P2.5=0, P2.4=0 選中U5,輸出掃描碼U9       

18、     delay();                           P0=*(p+offset+2*i+1);            P2=(i-8)|0x20; &#

19、160; /P2.5=1 P2.4=0, P2.3=0 選中U4,輸出掃描碼U8            delay(); 3.2 元器件的選擇與介紹1.元器件的選擇 U1：AT89C51，核心控制芯片；LED1：16X16LED點(diǎn)陣，組成漢字顯示屏；IC2：74HC154，4線-16線譯碼器； IC3,IC4：1K上拉電阻，上拉電阻；R1：200；R2：1K，復(fù)位電路；C1：22uF/16V ；K1：按鍵開關(guān)；X1：12MHz晶振；C2, C3：20pF；PCB版：10cmX10cm環(huán)

20、氧板，元件承載體。2. 元器件的介紹 AT89C51是一種帶4 kB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，能夠進(jìn)行1 000次寫擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年。他是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，在智能化電子設(shè)計(jì)與制作過程中經(jīng)常用到AT89C51芯片。時(shí)

21、鐘電路由AT89C51的18，19腳的時(shí)鐘端(XTALl及XTAL2)以及12 MHz晶振X1、電容C2，C3組成，采用片內(nèi)振蕩方式。復(fù)位電路采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R1，R2，電容C1，開關(guān)K1組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。LED點(diǎn)陣顯示屏采用16×16共256個(gè)象素的點(diǎn)陣，通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布。 我們把行列總線接在單片機(jī)的IO口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。但是若將LED點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入89S51單片機(jī)，則需要使用32條IO口，這樣會造成IO資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余地。

22、因此，我們在實(shí)際應(yīng)用中只是將LED點(diǎn)陣的16條行線直接接在P0口和P2口，至于列選掃描信號則是由4-16線譯碼器74HC154來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機(jī)的4個(gè)IO口，節(jié)約了很多IO資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件。考慮到P0口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用4.7 k排電阻作為上拉電阻。 漢字掃描顯示的基本過程是這樣的：通電后由于電阻R1，電容C1的作用，使單片機(jī)的RST復(fù)位腳電平先高后低，從而達(dá)到復(fù)位；之后，在C2，C3，X1以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下，單片機(jī)89C51按照設(shè)定的程序在P0和P2接口輸出與內(nèi)部漢字對應(yīng)的代碼電平送至LED點(diǎn)陣的行選線(高電平驅(qū)動)，同時(shí)在

23、P1.1，P1.2，P1.3，P1.4接口輸出列選掃描信號(低電平驅(qū)動)，從而選中相應(yīng)的象素LCD發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。3.2.1 元器件檢測二極管二極管有單向?qū)щ娦?，二極管正向?qū)〞r(shí)，它的電阻比反接時(shí)小的多，可以用萬用表歐姆檔來判斷。正向?qū)〞r(shí)，紅筆接的那一端是正極，另一端就是負(fù)極。 將萬用表撥至R × 100或R × 1k檔，當(dāng)所測的阻值較小時(shí)，紅表筆接的是二極管的正極，黑表筆接的是負(fù)極。反之，當(dāng)所測的阻值較大時(shí)，則黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是負(fù)極。電阻將選擇開關(guān)置于R×100檔，將兩表筆短接調(diào)整歐姆檔零位調(diào)整旋鈕，使表針

24、指向電阻刻度線右端的零位。若指針無法調(diào)到零點(diǎn)，說明表內(nèi)電池電壓不足，應(yīng)更換電池。在測電阻之前先根據(jù)電阻上的色環(huán)讀出阻值再選擇相應(yīng)的量程。用兩表筆分別接觸被測電阻兩引腳進(jìn)行測量。正確讀出指針?biāo)鸽娮璧臄?shù)值，再乘以倍率（R×100檔應(yīng)乘100，R×1k檔應(yīng)乘1000）。若被測電阻的阻值與根據(jù)色環(huán)讀出的阻值相差不大，說明電阻是好的。為使測量較為準(zhǔn)確，測量時(shí)應(yīng)使指針指在刻度線中心位置附近。若指針偏角較小，應(yīng)換用R×1k檔，若指針偏角較大，應(yīng)換用R×1O檔或R×1檔。每次換檔后，應(yīng)再次調(diào)整歐姆檔零位調(diào)整旋鈕，然后再測量。電解電容測量時(shí)選用萬用表的R &#

25、215; 100 或R × 1k 擋,先假定某極為“ + ”極，讓其與萬用表的黑表筆相接，另一電極與萬用表的紅表筆相接，記下表針停止的刻度（表針靠左阻值大），然后將電容器放電（既兩根引線碰一下），兩只表筆對調(diào)，重新進(jìn)行測量。兩次測量中，表針最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表筆接的就是電解電容的正極。判斷電解電容的質(zhì)量，紅、黑表筆分別接電容器的負(fù)極（每次測試前，需將電容器放電），由表針的偏擺來判斷電容器質(zhì)量。若表針迅速向右擺起，然后慢慢向左退回原位，一般來說電容器是好的。如果表針擺起后不再回轉(zhuǎn)，說明電容器已經(jīng)擊穿。如果表針擺起后逐漸退回到某一位置停位，則說明電容器已經(jīng)漏電。如果表針擺不起來，說明電容器電解質(zhì)已經(jīng)干涸推失去容量。結(jié) 論經(jīng)過幾個(gè)月的時(shí)間，終于在臨近答辯之前將課題設(shè)計(jì)好，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我基本掌握了簡單的數(shù)字電路和模擬電路的設(shè)計(jì)，尤其是各基本器件的運(yùn)用有了一個(gè)全新的了解?；趩纹瑱C(jī)的LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)以前在學(xué)校的時(shí)候我就接觸過，因?yàn)槲业膭?chuàng)業(yè)