基于51單片機(jī)的16-16LED點陣廣告牌的設(shè)計與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1產(chǎn)品功能分析.....................................................1

2設(shè)計框圖.........................................................1

3產(chǎn)品硬件設(shè)計.....................................................1

3.1系統(tǒng)原理圖及工作原理........................................1

3.2AT89C51單片機(jī)核心電路......................................2

3.3列驅(qū)動模塊..................................................3

3.4行驅(qū)動模塊..................................................4

3.5顯示電路設(shè)計................................................4

4產(chǎn)品軟件設(shè)計.....................................................5

4.1程序流程圖.................................................5

4.2各模塊程序設(shè)計..............................................6

5產(chǎn)品使用說明書...................................................8

5.1產(chǎn)品裝配圖..................................................8

5.2使用說明....................................................8

附錄...............................................................9

附錄1元件清單.................................................9

附錄2電路原理圖...............................................10

附錄3PCB設(shè)計圖...............................................11

附錄4作品實物照...............................................12

附錄5軟件程序代碼............................................14

參考資料..........................................................18

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

基于51單片機(jī)的16*16點陣廣告牌的設(shè)計與制作

1產(chǎn)品功能分析

本產(chǎn)品采用51單片機(jī)作為主控器，設(shè)計的16乘16點陣顯示屏通過單片機(jī)

控制掃描，點陣屏實現(xiàn)“老師您辛苦了”的滾動循壞顯示。

2設(shè)計框圖

本產(chǎn)品是以51單片機(jī)開發(fā)板為核心，由時鐘電路，復(fù)位電路，以及顯示模

塊和驅(qū)動模塊組成。

復(fù)位電路行驅(qū)動

個×點陣

AT89C51488

單片機(jī)LED顯示器

時鐘電路列驅(qū)動

圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計

3.1系統(tǒng)原理圖及工作原理

圖2系統(tǒng)原理圖

1

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利用單片機(jī)控制，編寫程序，通過程序控制LED的顯示，顯示所要顯示的

內(nèi)容“老師您辛苦了”。技術(shù)線路為通過程序控制AT89C51芯片輸出高低電平，

高低電平控制分別控制LED的亮和滅，最終達(dá)到所要顯示的內(nèi)容。在顯示電路

中，主要靠按鍵來實現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。

3.2AT89C51單片機(jī)核心電路

圖3單片機(jī)核心電路圖

晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻

率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一

般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割

磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，

它就會產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)

電效應(yīng)。他們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方

向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩

頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很

準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路，即

諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的

諧振回路是電場-磁場的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實際上是把它當(dāng)作一個高Q

值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩器用

2

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時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通

或帶阻曲線。

復(fù)位電路是用來讓單片機(jī)返回到初始狀態(tài)的輔助電路，其作用是當(dāng)單

片機(jī)程序跑飛或系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)時可以讓系統(tǒng)從新恢復(fù)工作。

3.3列驅(qū)動模塊

工作原理：由于我們采用逐列掃描，所以同一行的LED不會同時亮起，但

是同一列的LED可能同時亮起，那么就必須關(guān)注同一列LED的功耗問題：假如

同列的8個LED同時亮起，那么電流就達(dá)到了100mA。使用74HC238控制某一列，

其引腳無法承受這么大的電流。我采用了NMOS，其工作原理與NPN三極管類似，

當(dāng)74HC595輸出高電平時導(dǎo)通，相當(dāng)于LED點陣的某一列接地。但是導(dǎo)通以后，

相比于集電極與發(fā)射極．源極與柵極之間的電壓更小。分析來自于單片機(jī)的數(shù)

據(jù)，可知LED點陣屏的行需要8+8=16位的數(shù)據(jù)，列由于采用了三八譯碼器的級

聯(lián)，所以只需要3個數(shù)據(jù)位＋1個使能控制位，所以一個控制命令最少需要20

位。通常單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送位數(shù)是8的整數(shù)倍，故一個控制命令共有24個位。

電路采用2個74HC595級聯(lián)，前2個各控制1行LED，后1個用于控制三八譯碼

器。前一個三八譯碼器的低電平使能端接后一個三八譯碼器的高電平使能端，

如此一來，通過一根控制線上的高低電平轉(zhuǎn)換，就可以保持始終只有一個譯碼

器工作，即16列中只有1列LED可以被點亮。

圖4列驅(qū)動原理圖

3

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3.4行驅(qū)動模塊

圖5行驅(qū)動原理圖

3.5顯示電路設(shè)計

工作原理：從結(jié)構(gòu)上可知，它的每一列共用一根列線，每一行共用一根行

線。當(dāng)相應(yīng)的行接高電平，列接低電平時，對應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮。通常情

況下，一塊8*8像素的LED顯示屏是不能用來顯示一個漢字的，因此，按照其

原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展為16*16，就足以顯示一個完整的漢字。在顯示過程中，多采

用掃描方式，利用人的視覺暫停效應(yīng)，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會

有閃爍的感覺。

每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個字

均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的

字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在

256像素范圍內(nèi)的任何圖形。

4

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圖6顯示電路原理圖軟件設(shè)計

4產(chǎn)品軟件設(shè)計

4.1程序流程圖

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

程圖如圖所示。

圖7主程序流程圖

圖8子程序流程圖

5

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4.2各模塊程序設(shè)計

1系統(tǒng)初始化

ORG0000H

AJMPSTART

ORG000BH

LJMPTIME0

ORG0030H

START:MOVR1,#00H

MOVR2,#00H

MOVR3,#00H

MOVR4,#00H

MOVR5,#00H

2LED動態(tài)顯示

顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)。設(shè)計時可采用

如下方法：首先將LED顯示屏對應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白，

然后每間隔一個“軟定時器”設(shè)定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個

漢字點陣數(shù)據(jù)并進(jìn)行掃描顯示，這樣就可達(dá)到動態(tài)顯示的效果。實現(xiàn)LED從左

向右移動顯示程序：

TIME0:INCR5

CJNER5,#3,NEXT

MOVR5,#0

INCDPTR

INCDPTR

INCR1

CJNER1,#144,NEXT

MOVR1,#0

MOVDPTR,#TAB

NEXT:MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

RETI

3漢字顯示的原理

6

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我們以中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國

標(biāo)漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個

像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示

漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。LED點陣漢字顯示程序：

MAIN:MOVP1,R2

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

INCR3

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

INCR3

MOVP3,R4

LCALLDELAY1MS

INCR2

CJNER2,#16,MAIN

MOVR2,#0

INCR4

CJNER4,#3,MAIN

MOVR3,#0

MOVR4,#0

LJMPMAIN

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5產(chǎn)品使用說明書

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖9產(chǎn)品裝配圖

5.2使用說明

用簡短的程序設(shè)計，實現(xiàn)LED點陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從左

到右的滾動顯示。

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附錄

附錄1元件清單

基于51單片機(jī)的16*16LED點陣廣告牌的設(shè)計與制作20互聯(lián)1班顏錦華

序號元件標(biāo)號元件名稱規(guī)格數(shù)量

1R17電阻10K1

2C1C2電容22P2

3C3電容100uf1

4SW1-SW3按鍵3

5U1U9列驅(qū)動74HC1382

6U5U6行驅(qū)動74HC5952

7晶振12M1

8U2U3U7U8點陣8*84

9U4單片機(jī)ST89C511

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附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設(shè)計圖

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附錄4作品實物照

作品實物圖正面

作品實物圖反面

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附錄5軟件程序代碼

#include<reg51.h>//頭文件

sbitshcp=P1^2;//數(shù)據(jù)輸入時鐘線595的11腳

sbitstcp=P1^1;//輸出存儲器鎖存時鐘線595的12腳

sbitds=P1^0;//數(shù)據(jù)線595的14腳

sbits1=P3^1;//按下暫停再暫按繼續(xù)

sbits2=P3^2;//按下方向取反

bitfx;//方向切換

unsignedcharalt;//數(shù)據(jù)移動定時時間

unsignedintnet;//控制顯示的字符

unsignedcharzi=8;

unsignedintzong;//總字符（所有的字?jǐn)?shù)+1）*32字?jǐn)?shù)指的是漢

字，字母、數(shù)字兩個算一個數(shù)字

unsignedcharcodetab[]={

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

//老(0)師(1)，(2)您(3)辛(4)苦(5)了(6)！(7)

0x04,0x08,0x04,0x10,0x24,0x20,0x24,0x40,0x24,0xFC,0x24,0xA2,

0xFD,0x22,0x26,0x22,

0x24,0x42,0x2C,0x42,0x14,0x42,0x24,0x82,0x44,0x1E,0x04,0x00,

0x04,0x00,0x00,0x00,/*"老",0*/

0x00,0x00,0x3F,0xE1,0x00,0x02,0x00,0x0C,0xFF,0xF0,0x00,0x00,

0x40,0x00,0x47,0xF8,

0x44,0x00,0x44,0x00,0x7F,0xFF,0x44,0x10,0x44,0x08,0x47,0xF0,

0x40,0x00,0x00,0x00,/*"師",1*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"，",2*/

14

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

0x04,0x02,0x08,0x0C,0x10,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,

0x11,0x11,0xE6,0x4D,

0x20,0x21,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x24,0x07,0x2A,0x00,0x31,0x88,

0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",3*/

0x02,0x00,0x02,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x2A,0x20,0x26,0x20,

0xA2,0x20,0x63,0xFF,

0x22,0x20,0x26,0x20,0x2A,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x02,0x20,

0x02,0x00,0x00,0x00,/*"辛",4*/

0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x3F,0xF9,0x22,0x21,0x22,

0x21,0x22,0x2F,0xE2,

0x21,0x22,0x21,0x22,0xF9,0x22,0x21,0x3F,0x21,0x00,0x21,0x00,

0x21,0x00,0x00,0x00,/*"苦",5*/

0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x02,

0x40,0x01,0x47,0xFE,

0x44,0x00,0x48,0x00,0x50,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"了",6*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",7*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

};

unsignedcharcodetab1[]={

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

//老(0)師(1)，(2)您(3)辛(4)苦(5)了(6)！(7)

15

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",7*/

0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x02,

0x40,0x01,0x47,0xFE,

0x44,0x00,0x48,0x00,0x50,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"了",6*/

0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x3F,0xF9,0x22,0x21,0x22,

0x21,0x22,0x2F,0xE2,

0x21,0x22,0x21,0x22,0xF9,0x22,0x21,0x3F,0x21,0x00,0x21,0x00,

0x21,0x00,0x00,0x00,/*"苦",5*/

0x02,0x00,0x02,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x2A,0x20,0x26,0x20,

0xA2,0x20,0x63,0xFF,

0x22,0x20,0x26,0x20,0x2A,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x02,0x20,

0x02,0x00,0x00,0x00,/*"辛",4*/

0x04,0x02,0x08,0x0C,0x10,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,

0x11,0x11,0xE6,0x4D,

0x20,0x21,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x24,0x07,0x2A,0x00,0x31,0x88,

0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",3*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00