基于51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏畢業(yè)論文定稿

長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：基于51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)√類型：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班級(jí)：電子1331班學(xué)校指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師：2016年4月30日摘要本文介紹了一款以單片機(jī)AT89S51為控制器的LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)選用四塊8×8點(diǎn)陣模塊構(gòu)建一個(gè)16×16的LED點(diǎn)陣屏，可實(shí)現(xiàn)中英文字符的顯示及其動(dòng)態(tài)特效顯示。選定AT89S51單片機(jī)為核心控制器件，由串并轉(zhuǎn)換器和鎖存器為譯碼電路器件，三極管和驅(qū)動(dòng)繼電器為驅(qū)動(dòng)電路器件，通過級(jí)連的方式來擴(kuò)大顯示屏幕的尺寸以達(dá)到增加顯示內(nèi)容的目的。AT89S51單片機(jī)處理控制命令以及顯示代碼，將顯示內(nèi)容通過I/O口串行輸出并且控制譯碼電路完成串并轉(zhuǎn)換并行輸出，最后由顯示驅(qū)動(dòng)電路模塊驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣顯示屏的掃描顯示。整個(gè)設(shè)計(jì)采用AT89S51做核心控制器，74LS164和74LS373組成譯碼電路，三極管8550和ULN2803做行和列驅(qū)動(dòng)。關(guān)鍵字：AT89S51；LED點(diǎn)陣顯示屏；串并轉(zhuǎn)換器；鎖存器；驅(qū)動(dòng)電路AbstractAbstract:ThispaperintroducesadesignoftheLEDlatticedisplaysystembaseonMCUAT89S51.Thissystemchoosesfour8x8bitmapmoduletoconstructa16x16ofLEDdotmatrixscreen.ThesystemcandisplayinbothChineseandEnglishcharactersoftheshowandfromtoptobottomandmovearoundthemagicshow.SelectedforthecorecontroldeviceAT89S51,thestringandconverterandlatchestodecodecircuits,transistoranddriverelaysfordrivingcircuitdevices,throughthewaystoexpandlevelevendisplayscreensizeinordertoachievethepurposeofincreasingdisplaycontent.AT89S51processingcontrolcommandsanddisplaycodewilldisplaycontentthroughtheI/Oportserialoutputandcontrolofdecodelogiccompleteandtransferparalleloutput,finallybydisplaydrivercircuitmoduledriverdestemscanningdisplay.ThewholedesignUSESAT89S51docorecontroller,74LS164and74LS373compositiondecodecircuit,triode8550andULN2803dorowsandcolumnsdriver.Keywords:AT89S51；latticeLED’spaneldisplay；Stringandconverter；LatchesDrivingcircuit目錄1.緒論 頁1緒論選題背景在短短的十來年中，LED點(diǎn)陣顯示屏就以亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。LED顯示屏的應(yīng)用涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，主要包括證券交易、金融信息顯示、機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示、港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示、體育場(chǎng)館信息顯示、道路交通信息顯示、調(diào)度指揮中心信息顯示、郵政、電信、商場(chǎng)購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示、廣告媒體新產(chǎn)品等。1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（1）我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人一機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)是平板顯示的時(shí)代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色LED產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件。基礎(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化。使LED全彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。未來LED顯示屏?xí)蛑鴺?biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化的方向發(fā)展[2]。（2）選題意義該設(shè)計(jì)課題使我們能夠掌握LED顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對(duì)LED顯示屏這個(gè)行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識(shí)。并且對(duì)大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的一些理論進(jìn)行了實(shí)踐，使我們對(duì)所學(xué)過的理論知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)。并且通過該設(shè)計(jì)課題掌握了51單片機(jī)的的軟硬件開發(fā)工具的使用方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。目前我國的信息行業(yè)發(fā)展迅速，作為主要平面顯示媒介的LED顯示屏的作用也越練越廣泛，相關(guān)的從業(yè)人員也會(huì)越來越緊缺。但同時(shí)應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到我國的LED技術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。因此此課題不論是對(duì)自己的就業(yè)還是對(duì)我國LED顯示技術(shù)的發(fā)展都有非?，F(xiàn)實(shí)與積極的意義。2方案論證與選擇2.1系統(tǒng)硬件方案大多數(shù)的LED顯示屏都在戶外，所以對(duì)硬件的質(zhì)量要求非常的高。為方便檢修和維護(hù)硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)常常采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。硬件的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，既要滿足模塊本身功能又要能夠和整個(gè)系統(tǒng)兼容。如圖2.1所示，根據(jù)顯示系統(tǒng)的功能特點(diǎn)確定系統(tǒng)硬件由顯示屏部分，控制部分，通信系統(tǒng)三部分組成。單片機(jī)通過通信部分發(fā)送控制指令和顯示內(nèi)容代碼，執(zhí)行顯示指令并將顯示代碼處理后控制顯示部分的顯示內(nèi)容和顯示方式。通信部分通信部分控制部分顯示部分圖2.1系統(tǒng)硬件組成框圖LED點(diǎn)陣顯示屏顯示部分包括了一塊至少可以顯示一個(gè)漢字的顯示屏，以及驅(qū)動(dòng)該顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路。由于單片機(jī)的I/O口有限要不能直接用I/O口來驅(qū)動(dòng)LED顯示屏，所以需要對(duì)單片機(jī)IO口進(jìn)行擴(kuò)展增加單片機(jī)并行輸出的能力。構(gòu)建一個(gè)16×16的LED點(diǎn)陣屏選用四塊8×8點(diǎn)陣模塊。圖2.2LED點(diǎn)陣圖（二）硬件設(shè)計(jì)方案最終方案如圖2.3所示，以單片機(jī)機(jī)作為核心控制器件存儲(chǔ)和處理顯示內(nèi)容，用串行通信的方式將顯示內(nèi)容和控制指令傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)根據(jù)傳輸來的內(nèi)容和指令通過端口譯碼擴(kuò)展后驅(qū)動(dòng)4塊8×8LED點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的16×16的LED點(diǎn)陣顯示屏。題目將以此方案為指導(dǎo)思想展開具體的硬件電路設(shè)計(jì)。串行通信單片機(jī)串行通信單片機(jī)譯碼電路顯示驅(qū)動(dòng)電路16×16LED顯示屏圖2.3硬件設(shè)計(jì)方案2.2系統(tǒng)軟件方案軟件的設(shè)計(jì)除了滿足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿足易讀寫，方便下載和編譯。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種特效顯示子程序，通信程序三個(gè)主要部分組成。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件整體設(shè)計(jì)概述及功能分析顯示系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)主要由通信系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)，譯碼電路，顯示驅(qū)動(dòng)電路和16×16的點(diǎn)陣屏五部分組成。。根據(jù)硬件的功能結(jié)構(gòu)圖選取合適器件，器件不但要求能實(shí)現(xiàn)所要求的功能還要能兼容至整個(gè)系統(tǒng)之中。3.2控制單元設(shè)計(jì)控制單元是整個(gè)顯示系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)中采用51系列單片機(jī)為核心器件，用來發(fā)送控制指令和顯示內(nèi)容，并且直接輸出數(shù)據(jù)通過譯碼電路控制LED顯示屏的顯示內(nèi)容和顯示狀態(tài)，選擇AT89S51為控制單元的主控芯片?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)中采用的是單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須要是工作在一個(gè)最小系統(tǒng)（指單片機(jī)的可以的最小配置系統(tǒng)）。AT89S51的最小系統(tǒng)包括了外界時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，選定一定數(shù)量的I\O口作為控制口控制外部的各種器件和數(shù)據(jù)的輸出。根據(jù)功能選擇一定的單片機(jī)端口添加外圍的器件，具體電路如圖3.1所示。圖3.1控制部分電路圖3.3譯碼電路設(shè)計(jì)譯碼電路的功能是為了解決單片機(jī)I/O端口不足。行譯碼所用器件為串并轉(zhuǎn)換器74LS164和鎖存器74LS373。串并轉(zhuǎn)換器74LS164列譯碼采用的是芯片74LS164。如果不采用譯碼電路完全依靠單片機(jī)的端口輸出來控制16×16的LED點(diǎn)陣屏顯示，需要32個(gè)端口。而采用了譯碼電路后僅僅需要7～9個(gè)端口便可實(shí)現(xiàn)控制顯示。這就要求單片機(jī)的引腳輸出的高低電平要在芯片的識(shí)別范圍內(nèi)，由于采用了列選通行傳送顯示代碼的方法所以行譯碼電路上也加上了74L373鎖存芯片。這就要求74LS164芯片的輸出要滿足鎖存芯片的高低電平區(qū)分范圍和頻率要求。圖3.2行譯碼電路圖3.4電源設(shè)計(jì)電路圖如圖3.3所示。圖3.3電源原理圖如圖所示，用220V轉(zhuǎn)12V的變壓器進(jìn)行降壓后再通過一個(gè)橋式整流電路將交流電整流為直流電。最后通過5V三端穩(wěn)壓模塊LM7805得出穩(wěn)定的5V輸出。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1顯示程序的設(shè)計(jì)（一）LED顯示屏的顯示方式LED點(diǎn)陣屏顯示方式采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。動(dòng)態(tài)掃描分為行掃描和列掃描兩種方式區(qū)別在于選通端和數(shù)據(jù)輸入端分別是行還是列。在該顯示系統(tǒng)中掃描顯示的工作原理，先選通列然后再從行送入對(duì)應(yīng)列的數(shù)據(jù)，這樣從第1列到第16列循環(huán)往復(fù)，只要切換的速度足夠的快利用人眼的延時(shí)特性就可以看見一幅穩(wěn)定的畫面。結(jié)論經(jīng)過一段時(shí)間的工作，終于完成了基于51單片機(jī)的LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，項(xiàng)目所要求的功能全部達(dá)到。通過這次設(shè)計(jì)收獲頗多，不僅是所作題目涉及到的軟硬件知識(shí)還有更為重要的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和過程中所發(fā)現(xiàn)的問題。在實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)的過程中所遇到的問題和困難給我留下了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和深刻教訓(xùn)。這些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)是：（1）設(shè)計(jì)之前應(yīng)該進(jìn)行大量的資料收集和分析，確定一個(gè)清晰的設(shè)計(jì)思路；（2）器件選擇時(shí)要詳細(xì)閱讀器件使用手冊(cè)，不但要考慮器件的功能實(shí)現(xiàn)還要考慮器件在整個(gè)系統(tǒng)中的兼容性；（3）硬件的系統(tǒng)的建立必須合理和穩(wěn)定，實(shí)物建立之前最好進(jìn)行仿真這樣才能為軟件提供一個(gè)可靠的試驗(yàn)平臺(tái)；（4）軟件的編寫不但要實(shí)現(xiàn)功能還要不斷的優(yōu)化、簡(jiǎn)練、易讀。設(shè)計(jì)結(jié)束了，但學(xué)習(xí)還在繼續(xù)。我相信通過此次設(shè)計(jì)所得到的知識(shí)、心得、經(jīng)驗(yàn)?zāi)酥粮惺芏紩?huì)讓我在以后的日子里受益匪淺。致謝這次能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計(jì)我首先要感謝我的指導(dǎo)老師張艷陽老師，感謝他在百忙之中對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)、勉勵(lì)、和督導(dǎo)，使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中避免了不少彎路。同時(shí)我要感謝大學(xué)三年里教過我課程的老師們，感謝他們對(duì)我知識(shí)增長(zhǎng)所付出的辛勤勞動(dòng)。我還要感謝全班同學(xué)，感謝他們大學(xué)三年所做的所有令人感動(dòng)的、幽默的、滑稽的、荒誕的事情。有了大家的幫助，使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)！謝謝大家！參考文獻(xiàn)[1]關(guān)積珍.\o"LED顯示屏發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)"LED.顯示屏發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)[J].世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