北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的led廣告屏的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　LED（Light Emitting Diode）行業(yè)作為一個(gè)已經(jīng)成熟的產(chǎn)業(yè)，市場空間巨大，應(yīng)用前景廣闊。通過對(duì)LED技術(shù)的基本應(yīng)用的研究可以進(jìn)一步強(qiáng)化自身的專業(yè)技能和強(qiáng)化自己的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力。LED的特色之處一是節(jié)能（直接功耗，間接耗能），二是基本無電離輻射，三提高空間利用率。然而LED點(diǎn)陣顯示屏的特點(diǎn)不僅僅于此，LED點(diǎn)陣

2、顯示屏用的是數(shù)碼管，而數(shù)碼管具有實(shí)用,便宜等優(yōu)點(diǎn)。做出來的LED點(diǎn)陣顯示很耐用。LED點(diǎn)陣顯示屏之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與LED顯示屏本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。LED點(diǎn)陣顯示屏的發(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。本文介紹了基于單片機(jī)STC12的16×16LED點(diǎn)陣漢字滾動(dòng)顯示屏的設(shè)計(jì)。其中著重介紹了LED點(diǎn)陣顯示的硬件設(shè)計(jì)思路、硬件電路各個(gè)

3、部分的功能及原理、相應(yīng)軟件的程序設(shè)計(jì)，以及詳細(xì)的工作流程和使用說明。</p><p>　　本文分為六部分，其中主要內(nèi)容是系統(tǒng)總體分析，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)三部分。系統(tǒng)總體分析是基礎(chǔ)；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)是本文的關(guān)鍵及核心部分，該部分首先簡單描述系統(tǒng)硬件工作原理，且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖，論述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過程；軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)運(yùn)行必不可少的部分。本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬

4、件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進(jìn)行各功能模塊的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。本此設(shè)計(jì)的顯示屏的設(shè)計(jì)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī) LED 點(diǎn)陣 漢字顯示</p><p>　　The Design of LED advertising screen Based on SCM</p><p><

5、;b>　　Abstract</b></p><p>　　LED (Light Emitting Diode) industry as a mature industry, the market is huge, the application prospects is broad.Through the application of LED technology, the basic rese

6、arch could further strengthen our professional skills and strengthen our hands design capabilities.One special feature at the LED energy (power direct, indirect energy consumption), the second is almost no ionizing radia

7、tion, three improved space utilization.However, the characteristics of LED dot matrix display is not only her</p><p>　　This paper is divided into six parts, of which the main contents of the overall system a

8、nalysis, system hardware design, system software design three parts. Overall system analysis is the foundation; system hardware design is the key and core part of this paper, this section first briefly describe the syste

9、m hardware works, and attached to the system hardware design diagram, discusses this graduation design applications and in all of the hardware interface technology Interface module functions a</p><p>　　Key W

10、ords：LED; Lattice; Chinese character demonstrates</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　　要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　引　　言4</b

11、></p><p>　　1 LED顯示屏的介紹5</p><p>　　1.1LED顯示屏的發(fā)展背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.1.1LED顯示屏的特點(diǎn)6</p><p>　　1.1.2 LED顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描8</p><p>　　1.2LED顯示屏的分類8</p><

12、;p>　　1.2.2按使用方向分類8</p><p>　　1.2.2按使用場合分類9</p><p>　　1.2.3按發(fā)光點(diǎn)的直徑分類9</p><p>　　1.3LED顯示屏的顯示方案9</p><p>　　1.4LED的作用及市場前景10</p><p>　　1.4.1 LED顯示屏的作用10&l

13、t;/p><p>　　1.4.2LED的市場前景10</p><p>　　2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)及采取的方案10</p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)10</p><p>　　2.1.2采取方案11</p><p>　　2.2工作原理11</p&

14、gt;<p>　　2.3總體設(shè)計(jì)12</p><p>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1各部分電路功能說明13</p><p>　　3.2AT89C51芯片的簡要介紹15</p><p>　　3.3時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.4復(fù)位電路18</p>

15、<p>　　3.5行驅(qū)動(dòng)電路19</p><p>　　3.6列驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.7電源電路的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.8LED顯示器的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.8.1點(diǎn)陣式LED顯示屏設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.8.2LED電子顯示屏顯示字符原理2

16、3</p><p>　　3.9 漢字顯示原理24</p><p>　　3.9.1LED顯示屏電路的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)28</p><p>　　5 系統(tǒng)制作與調(diào)試32</p><p>　　5.1 Proteus軟件簡

17、要介紹32</p><p>　　5.2 仿真過程33</p><p>　　5.3 硬件制作與調(diào)試34</p><p>　　5.3.1 硬件電路板的制作34</p><p>　　5.3.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試34</p><p>　　5.4 系統(tǒng)軟件調(diào)試34</p><p><b>

18、;　　結(jié)　　論37</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)38</p><p><b>　　附 錄40</b></p><p><b>　　外文資料原文40</b></p><p><b>　　外文資料譯文47</b></p><p

19、>　　在 學(xué) 取 得 成 果52</p><p><b>　　致　　謝53</b></p><p><b>　　引　　言</b></p><p>　　LED顯示設(shè)備是利用發(fā)光二極管構(gòu)成點(diǎn)陣模塊或像素單元從而組成的平面式顯示裝置。它本身具有發(fā)光效率高、使用壽命長、結(jié)構(gòu)靈活、色彩豐富以及適應(yīng)室內(nèi)外環(huán)境能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)

20、。因而廣泛應(yīng)用于碼頭、公交汽車、商店、學(xué)校和銀行等公共場合的信息發(fā)布與廣告宣傳。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色的圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程，自從20世紀(jì)八十年代起，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布于交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各個(gè)方面。LED 顯示屏發(fā)展速度是非?？斓?，本文講述了基于AT89C51型單片機(jī)闡述了16×16 LED漢字點(diǎn)陣滾動(dòng)顯示的基本原理、硬件設(shè)計(jì)與組成、程序編寫與調(diào)試、Proteus軟件

21、仿真技術(shù)等基本的環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)技能。</p><p>　　單片機(jī)是一種集成的電路芯片，是采用了超大規(guī)模集成電路技術(shù)的把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、以及多種I/O口與中斷系統(tǒng)、定時(shí)器或計(jì)時(shí)器等功能（有時(shí)還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多線路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等多功能電路）集成到一塊硅片上組成的一個(gè)小卻完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)

22、備、航海航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。</p><p>　　正因?yàn)長ED顯示具有許多優(yōu)勢(shì)，所以正在逐漸取代其他顯示材料。這是其本身的郵電所決定的。目前一種新的顯示材料OLED正在處于研究開發(fā)階段，OLED顯示屏是通過有機(jī)材料自發(fā)光技術(shù)，使人們即使在陽光下也能看到顯示屏所顯示的內(nèi)容，當(dāng)然它自身還有其它眾多優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)不僅在體積小的趨勢(shì)上上有所突破，也在向功能多極化平臺(tái)擴(kuò)展化方向發(fā)展，單片機(jī)的發(fā)展也自然

23、而然的帶動(dòng)了LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　本文主要講述基于單片機(jī)的LED顯示器設(shè)計(jì)，只是單片機(jī)的一個(gè)非常簡單常見的應(yīng)用，經(jīng)改進(jìn)它能夠?qū)崿F(xiàn)多種圖文顯示。本文簡要講述了通過單片機(jī)控制LED顯示器顯示文字的原理，以及硬件電路與軟件設(shè)計(jì)的方法，希望能幫助大家了解漢字的點(diǎn)陣顯示原理，認(rèn)識(shí)與了解單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用方法，并提高對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)及其技術(shù)的運(yùn)用能力。</p><p&

24、gt;　　1 LED顯示屏的介紹</p><p>　　1.1LED顯示屏的發(fā)展背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　在大型商場、車站、碼頭、地鐵站乃至各類辦事窗口等越來越多的場合需要用LED點(diǎn)陣來顯示圖形和漢字。LED顯示技術(shù)行業(yè)已成為一個(gè)發(fā)展迅速的新興產(chǎn)業(yè)，其市場空間巨大，發(fā)展前景廣闊[1]。隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，LED顯示技術(shù)作為信息傳播的一種重要手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外需

25、要進(jìn)行服務(wù)的內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所，比如戶內(nèi)外公共場所的廣告宣傳、機(jī)場車站的旅客引導(dǎo)信息、公交車輛的報(bào)站系統(tǒng)、證券以及銀行的信息顯示、餐館報(bào)價(jià)信息的顯示、高速公路的可變情報(bào)板、體育場館的比賽轉(zhuǎn)播、樓宇廣告及燈飾、交通信號(hào)顯示燈、景觀照明燈等。顯然，LED顯示技術(shù)已成為城市亮化、美化、現(xiàn)代化和信息化的一個(gè)極其重要的標(biāo)志[5]。</p><p>　　LED點(diǎn)陣設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于電子顯示屏，它利用的是發(fā)光二極管點(diǎn)陣模

26、塊或者像素單元組成的平面式顯示屏幕[11]。由于它所具有的發(fā)光效率高、使用壽命長、結(jié)構(gòu)靈活、色彩亮麗豐富以及適應(yīng)室內(nèi)室外環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[6]。所以它被廣泛應(yīng)用于各類場合。</p><p>　　19世紀(jì)70年代最開始的GaP、GaAsP同質(zhì)結(jié)構(gòu)的紅、黃、綠三色低發(fā)光效率的LED已經(jīng)開始應(yīng)用于指示燈、數(shù)字以及文字的顯示[1,2,3]。從此LED開始進(jìn)入了多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括宇宙航天、飛機(jī)、汽車、工業(yè)上的應(yīng)用、通信、消

27、費(fèi)類型產(chǎn)品等，遍及國民經(jīng)濟(jì)的各部門以及千家萬戶[7]。到1996年底LED現(xiàn)實(shí)點(diǎn)陣在全世界的銷售額已達(dá)到幾十億美元[7]。到2012年底空前的上百億美元之高。盡管多年以來LED一直受著顏色與發(fā)光效率的限制，但由于GaP和GaAsP 的LED具有壽命長、可靠性高,工作電流小、可與TTL、CMOS數(shù)字電路模式兼容等許多優(yōu)點(diǎn)因而卻一直受到使用者的青睞[9]。在最近十年來，高亮度化、全色化問題一直是LED材料與器件工藝技術(shù)研究的最前沿課題[2]

28、。超高亮度(UHB)指的是發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到或著超過100mcd的LED，又稱坎德拉(cd)級(jí)的LED[3]。高亮度A1GaInP和InGaN LED的研制進(jìn)展十分的迅速，現(xiàn)已達(dá)到常規(guī)材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能達(dá)到的高性能水平[10]。1991年日本東芝公司和美國HP公司聯(lián)合研制成InGaA1P 620nm橙色的超高亮度LED</p><p>　　1.1.1LED顯示屏的特點(diǎn)</p>&l

29、t;p>　　和很多應(yīng)用技術(shù)用語一樣，LED漢字屏并沒有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格定義，一般把顯示文字的LED顯示屏稱為漢字屏[5,6,9]。漢字顯示屏的主要特征是只控制LED點(diǎn)陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制LED的發(fā)光強(qiáng)弱[7]。LED器件的顏色可以是單色的、雙色的，甚至還可以是多色的[7]。LED漢字顯示屏的外觀可以做成條形，叫做條形漢字顯示屏，簡稱條屏；也可以按一定高寬比例做成矩形的平面漢字顯示屏。其實(shí)條屏只不過是其寬度遠(yuǎn)大

30、于高度的平面顯示屏，在顯示與控制的原理上并無區(qū)別[9]。</p><p>　　不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光。通常我們先把需要顯示的文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，再按照顯示控制的要求以一定的格式顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于只控制通斷的漢字顯示屏來說，每個(gè)LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位（1bit），在需要該LED器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填1，否則填0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反

31、的定義同樣時(shí)可行的[9]。這樣依照所需顯示的漢字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫字模。組成一個(gè)字的點(diǎn)陣，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同規(guī)格[11]。 </p><p>　　用點(diǎn)陣方式構(gòu)成文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)

32、文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點(diǎn)陣式漢字顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。 </p><p>　　條屏常用于簡短明確的信息，例如顯示車站、機(jī)場的車次、航班信息，或者商廈的歡迎詞，或?qū)懽謽堑霓k公區(qū)的簡短通知等等。平面顯示屏多用來顯示比較復(fù)雜的信息，如車站顯示多列列車的到開時(shí)刻、機(jī)場顯示各航班運(yùn)行情況以及證券交易場所顯示股票行情等。</p><p>　　點(diǎn)陣顯示方式適應(yīng)信息

33、變化的優(yōu)點(diǎn)，是以點(diǎn)陣顯示器的價(jià)格和其復(fù)雜的控制電路為代價(jià)的。點(diǎn)陣顯示器在整個(gè)顯示單元的所有位置上布置了LED器件。而像數(shù)碼管一類的LED顯示器只在需要發(fā)光的七段位置上布置LED器件，其它位置是空白。因此，點(diǎn)陣顯示器在相同面積情況下，其價(jià)格要比數(shù)碼管貴。另一方面，由于數(shù)碼管可顯示的信息有限，只有0～9（或再擴(kuò)展到A～F）幾個(gè)字符，這些字符的變化是靠組合7段LED的發(fā)光與否實(shí)現(xiàn)的，由于段數(shù)不多，所以其顯示數(shù)據(jù)和控制電路都比較簡單。而點(diǎn)陣顯示

34、器，它要對(duì)點(diǎn)陣上LED進(jìn)行控制，并能生成所有可能顯示的圖形文字，其顯示數(shù)據(jù)和控制電路自然要復(fù)雜的多。因此，在有些場合顯示信息雖然需要變化，但其特點(diǎn)或格式有一定變化范圍的限制，也就是說不要求顯示任意變化的信息。這時(shí)，我們不一定非得采用點(diǎn)陣顯示方式不可。例如，在證券交易所的股票行情信息顯示屏上，主要顯示內(nèi)容可以分成兩大部分：一部分是股票名稱，另一部分是股票行情。前者因?yàn)榍ё內(nèi)f化，所以必須采用點(diǎn)陣顯示方式；而后者是由數(shù)字、小數(shù)點(diǎn)及正負(fù)號(hào)組成，

35、因而完全可以使用數(shù)碼管等器件進(jìn)行顯示。這時(shí)，在一個(gè)屏上混合使用數(shù)碼管和點(diǎn)陣顯示單元，這種屏稱之為混合</p><p>　　漢字顯示屏的顏色，有單色、雙色、和多色幾種。最常用的是單色漢字顯示屏。單色屏多使用紅色或橘紅色或橙色LED點(diǎn)陣單元。雙色顯示屏和多色顯示屏，在LED點(diǎn)陣的每一個(gè)“點(diǎn)”上布置有兩個(gè)或多個(gè)不同顏色的LED發(fā)光器件。換句話說，對(duì)應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時(shí)候，各顏色的顯示點(diǎn)陣是分開控制的

36、。事先設(shè)計(jì)好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時(shí)分別送到各自的顯示點(diǎn)陣，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同，因此掌握了單色漢字顯示屏的原理，雙色屏和多色屏就不難理解了。</p><p>　　1.1.2 LED顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描</p><p>　　一個(gè)LED數(shù)碼管需要一個(gè)七段顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)，多個(gè)LED組成的多為顯示電路就需要給每個(gè)LED都用一個(gè)譯碼器驅(qū)動(dòng)，這通常稱為靜態(tài)顯示。所謂動(dòng)

37、態(tài)顯示，就是讓給為LED按照一定的順序輪流地發(fā)光顯示。只要掃描頻率大于50Hz，就觀察不到閃爍現(xiàn)象，人眼看起來很穩(wěn)定。與靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示相比，動(dòng)態(tài)掃描顯示具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　能顯著降低LED的功耗，這對(duì)于采用電池供電的便攜式數(shù)字儀表尤為重要</p><p>　　能大大減少LED的外部引線，給印制板的設(shè)計(jì)和安裝帶來方便；</p><p>　　第三、能采用B

38、CD碼多路輸出的方式，不僅使譯碼、驅(qū)動(dòng)電路大為簡化，還可以與PC相連等。</p><p>　　目前，動(dòng)態(tài)掃描顯示技術(shù)己被廣泛用于新型數(shù)字儀表、智能儀器和智能顯示屏中。數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示電路在數(shù)字顯示領(lǐng)域中有良好的應(yīng)用價(jià)值，數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示電路，在數(shù)字顯示領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，有簡單的，也有復(fù)雜的；有用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的，也有用大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的；有用純硬件電路直接實(shí)現(xiàn)的，也有軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。</p&g

39、t;<p>　　1.2LED顯示屏的分類</p><p>　　1.2.2按使用方向分類　</p><p>　　LED數(shù)碼顯示屏：顯示元器件為七段碼數(shù)碼管，適于制作各類時(shí)鐘屏、利率屏等其它顯示數(shù)字的電子顯示屏。</p><p>　　LED點(diǎn)陣圖文顯示屏：顯示元器件是由許許多多排列均勻的發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于顯示文字、圖像等諸多信息。</

40、p><p>　　LED視頻顯示屏：顯示設(shè)備是由許多發(fā)光二極管構(gòu)成，可以顯示視頻以及動(dòng)畫等各種視頻圖像文件[17]。</p><p>　　1.2.2按使用場合分類　</p><p>　　室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)比較小，一般在Φ3mm--Φ8mm之間，顯示面積一般為幾至十幾平方米。</p><p>　　室外顯示屏：面積一般為幾十平方米甚至幾百平方米，亮度高

41、，可在陽光下工作顯像，具有防風(fēng)吹、防雨淋、防潮濕、是應(yīng)工作溫度范圍大等功能[20]。</p><p>　　1.2.3按發(fā)光點(diǎn)的直徑分類　</p><p>　　室內(nèi)屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm。</p><p>　　室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ20mm、Φ21mm、Φ22mm、Φ26mm。</p><p>

42、;　　1.3LED顯示屏的顯示方案</p><p>　　1.點(diǎn)陣模塊方案： 最開始的設(shè)計(jì)方案，自室內(nèi)偽彩點(diǎn)陣方案屏發(fā)展而來。</p><p>　　優(yōu)勢(shì)：原材料成本低最有優(yōu)勢(shì)，且生產(chǎn)加工工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p>　　缺點(diǎn)：色彩的一致性差，馬賽克現(xiàn)象較為嚴(yán)重，顯示效果較差。</p><p>　　2.單燈方案：為解決點(diǎn)陣屏的色彩問題而開

43、發(fā)出的一種方案，借鑒戶外顯示屏技術(shù)的一種方案，同時(shí)將戶外的像素復(fù)用技術(shù)（也叫像素共享技術(shù)，虛擬像素技術(shù)）移用到了室內(nèi)顯示屏中來。</p><p>　　優(yōu)勢(shì)：色彩一致性方面比點(diǎn)陣模塊方式的要好很多。</p><p>　　缺點(diǎn)：混色的效果不佳，視角不夠開闊，水平方向左右視角觀看會(huì)有色差。加工較為復(fù)雜，抗靜電要求較高。實(shí)際像素分辨率很難做到10000點(diǎn)以上。</p><p&g

44、t;　　3.貼片方案：采用貼片發(fā)光管為顯示元件的方案。</p><p>　　優(yōu)勢(shì)：色彩一致性較高，視角等重要顯示指標(biāo)是現(xiàn)有方案里最好的一種，尤其是三合一表貼的混色效果更為出色。</p><p>　　缺點(diǎn)：加工工藝繁瑣，成本太過高昂。</p><p>　　4.標(biāo)貼方案：實(shí)際就是單燈方案的一種改進(jìn)形式，現(xiàn)在還處于完善進(jìn)程之中。</p><p>　

45、　優(yōu)勢(shì)：在顯示色彩一致性上有較好表現(xiàn)，視角等首要指標(biāo)和標(biāo)貼方案差別不是很明顯，但成本較低，顯示效果中規(guī)中矩，分辨率較高。</p><p>　　缺點(diǎn)：加工還是較為復(fù)雜，抗靜電要求顯得略高。 </p><p>　　1.4LED的作用及市場前景</p><p>　　1.4.1 LED顯示屏的作用　</p><p>　?。?）起到商品宣傳，吸引顧客注

46、意的作用。</p><p>　?。?）起到店面裝飾美化，提高企業(yè)文化檔次的作用。</p><p>　?。?）用于照明，標(biāo)新立異的作用明顯。</p><p>　?。?）起到知識(shí)普及的作用（可用于播放企事業(yè)單位的產(chǎn)品的小信息，相關(guān)行業(yè)的知識(shí)等）。</p><p>　?。?）起到公告板的作用（促銷，招聘信息發(fā)布等。高效、低成本）。</p>

47、;<p>　?。?）起到渲染氣氛的作用。上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及各種貴賓蒞臨參觀、指導(dǎo)時(shí)通過顯示屏幕可以播放歡迎詞。在各種重大節(jié)日的世界播放節(jié)日慶祝詞等。</p><p>　　不可否認(rèn)，商家建立廣告牌的最終目標(biāo)就是要宣傳商品信息，吸引目標(biāo)顧客注意力，盡最地大可能賺取最大的利潤。而LED廣告牌昂好滿足了這個(gè)目的成為了企業(yè)宣傳的第一選擇。</p><p>　　1.4.2LED的市場前景　<

48、;/p><p>　　目前由于LED顯示屏造價(jià)較為昂貴，主要應(yīng)用于比較高檔的場合，主要集中在眾多城市的繁華場所，作為多媒體廣告的一個(gè)重要部分。單雙色LED顯示屏主要應(yīng)用在交通、銀行、證券交易等場所。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高， LED顯示屏將逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)以及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。</p><p><b>　　2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</b></p>&

49、lt;p>　　2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)及采取的方案</p><p><b>　　2.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃達(dá)成培養(yǎng)目的的最為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最高的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它有利于培養(yǎng)學(xué)生正確的思想、學(xué)習(xí)和工作作風(fēng)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)知識(shí)和分析解決實(shí)際應(yīng)用問題的具體能力，具備工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)

50、能力等方面具有重要的指到鍛煉意義。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所借助的單片機(jī)為AT89C51，研究以其使LED顯示屏實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示漢字的方法，研究應(yīng)用Proteus軟件設(shè)計(jì)LED滾動(dòng)漢字顯示器電路和仿真，研究Keil軟件編譯調(diào)試程序，并模擬仿真出LED滾動(dòng)漢字顯示屏。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)為單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)，微機(jī)原理，模擬電子技術(shù)和數(shù)子電子技術(shù)。例如AT89C51芯片的一些工

51、作原理是基于MCS—51的基礎(chǔ)上通過改進(jìn)改善完成的。8255芯片的工作方式是在微機(jī)原理中介紹的。三極管和74LS154的工作原理也分別在模擬與數(shù)子電路里介紹過的。</p><p>　　通過本設(shè)計(jì)不僅可以把以前學(xué)過的知識(shí)重新溫習(xí)，而且可以在查閱課外資料時(shí)還有好多芯片都是以學(xué)過的芯片為基礎(chǔ)的，并且在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在學(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)賤應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合了起來，同時(shí)也培養(yǎng)我獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的

52、科學(xué)態(tài)度和鉆研精神，也使我在踏上工作崗位做了一次提前的鍛煉。</p><p><b>　　2.1.2采取方案</b></p><p>　?。?）利用單片機(jī)控制技術(shù)控制LED的顯示，再結(jié)合單片機(jī)的程序作線路布置，即硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）行列電路設(shè)計(jì)，分析電路圖確定整個(gè)系統(tǒng)大概的規(guī)模。</p><p>　　（

53、3）進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過系統(tǒng)分析，確定該系統(tǒng)該具有哪些功能，有哪些模塊，各個(gè)模塊之間是怎樣聯(lián)系的，以及怎樣組合的。</p><p>　?。?）確定所需的元器件，然后通過電路圖進(jìn)行連接。</p><p>　　（5）集合程序調(diào)試，調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)模塊的功能，看各個(gè)功能是否能正常運(yùn)行，并找出程序中的錯(cuò)誤，改正這些錯(cuò)誤。</p><p>　　（6）最終能在模擬的LED電路板上顯示

54、所要的漢字。</p><p><b>　　2.2工作原理</b></p><p>　　LED漢字顯示屏的設(shè)計(jì)與制作是單片機(jī)控制技術(shù)的一種有效利用，在這個(gè)平臺(tái)上通過編程，控制LED現(xiàn)實(shí)所需要顯示的內(nèi)容。其技術(shù)線路是這樣的，通過程序控制AT89C51芯片輸出高低電平，通過輸出的高低電平分別控制不同區(qū)域LED的亮和滅，最終達(dá)到顯示所要顯示內(nèi)容的目標(biāo)。</p>

55、<p>　　本設(shè)計(jì)介紹的是一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作方法，其顯示屏是通過四塊8*8LED點(diǎn)陣屏組合成16*16LED的顯示屏，通過程序控制LED顯示所要顯示的漢字，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)需要顯示的漢字改寫程序。</p><p>　　漢字的顯示要通過行掃描與列掃描來完成，把行總線與列總線連接在單片機(jī)的I/O口，然后把需要掃描的代碼送入總線中，即可實(shí)現(xiàn)漢字的顯示。如果想要將LED點(diǎn)陣的所有行列端口全部直接接入AT

56、89C51單片機(jī)輸出端口，將會(huì)需要使用32條I/O端口，這樣會(huì)造成I/O資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余地，因此，我在設(shè)計(jì)中將LED點(diǎn)陣的16條行線與兩片74HC595的并行輸出端之間通過4.7kΩ的電阻連接，列選掃描信號(hào)由4-16線譯碼器74HC154來選擇控制，這樣一來列選控制和行選控制共使用了單片機(jī)的8個(gè)I/O口，節(jié)約了很多I/O資源，為系統(tǒng)擴(kuò)展提供了條件。</p><p><b>　　2.3總體設(shè)

57、計(jì)</b></p><p>　　通過2.2的工作原理，我簡要畫出該系統(tǒng)的框圖?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖2.1。</p><p>　　圖2.1 總體設(shè)計(jì)電路圖</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1各部分電路功能說明</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用以AT8

58、9C51單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動(dòng)電路、8×8 LED點(diǎn)陣5部分組成。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)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，為很多嵌人式控制系統(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)鐘電路由AT89C51的18，19腳的時(shí)鐘端(XTAI

59、1及XTAL2)以及12 MHz晶振X 、電容C4、C5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)K 組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸人端。LED點(diǎn)陣顯示屏采用8*8共64個(gè)象素的點(diǎn)陣，可通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布。</p><p>　　我們把行列總線接在單片機(jī)的I/O口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯

60、示的漢字了。我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中是將LED點(diǎn)陣的8條列線通過驅(qū)動(dòng)電路接在PO口8條行線通過限流電阻接在P2口，考慮到PO口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用1k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R ，電容cl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C、C3 、X 以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下，單片機(jī)AT89C51按照設(shè)定的程序在P2和P0接口輸出與內(nèi)部漢字對(duì)應(yīng)的代碼電平送至LED點(diǎn)陣的行列

61、線(高電平驅(qū)動(dòng))，從而選中相應(yīng)的象素LED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。再改變?nèi)”淼刂穼?shí)現(xiàn)漢字的滾動(dòng)顯示。</p><p>　　點(diǎn)陣式LED滾動(dòng)漢字顯示屏硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖一所示。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(dòng)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(dòng)電路對(duì)16×16 LED點(diǎn)陣進(jìn)行動(dòng)態(tài)列掃描，以實(shí)現(xiàn)漢字的滾動(dòng)顯示。本設(shè)計(jì)選用的單片

62、機(jī)為ATMEL公司的AT89C51，顯示屏采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(dòng)電路，復(fù)位電路可在需要時(shí)，手動(dòng)使單片機(jī)程序計(jì)數(shù)器復(fù)位清零。通過陽極驅(qū)動(dòng)電路向16×16點(diǎn)陣送字型碼，通過陰極驅(qū)動(dòng)電路對(duì)16×16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描，本設(shè)計(jì)采用74HC138利用Proteus軟件設(shè)計(jì)點(diǎn)陣式LED滾動(dòng)漢字顯示屏硬件電路。在Proteus軟件中

63、，單片機(jī)模型本身包含了工作電源和可改變的工作頻率，因此在仿真時(shí)無需設(shè)計(jì)電源電路和時(shí)鐘電路。需要說明的是在Proteus軟件目前版本中還沒有16×16點(diǎn)陣模塊，本設(shè)計(jì)中采用Proteus軟件中現(xiàn)有的8×8點(diǎn)陣模塊組合成一個(gè)16×16點(diǎn)陣模塊。16×16點(diǎn)陣的陽極驅(qū)動(dòng)由P0口經(jīng)輸出緩沖器構(gòu)成，在本設(shè)計(jì)中需要用兩片，分別送出上8行和下8</p><p>　　用Proteus軟件設(shè)

64、計(jì)點(diǎn)陣式LED滾動(dòng)漢字顯示屏硬件電路。在Proteus軟件中，單片機(jī)模型本身包含了工作電源和可改變的工作頻率，因此在仿真時(shí)無需設(shè)計(jì)電源電路和時(shí)鐘電路。需要說明的是在Proteus軟件目前版本中還沒有16×16點(diǎn)陣模塊，本設(shè)計(jì)中采用Proteus軟件中現(xiàn)有的8×8點(diǎn)陣模塊組合成一個(gè)16×16點(diǎn)陣模塊。16×16點(diǎn)陣的陽極驅(qū)動(dòng)由P0口經(jīng)輸出緩沖器輸出，在本設(shè)計(jì)中需要用兩片，分別送出上8行和下8行的字型

65、碼。16×16點(diǎn)陣的陰極驅(qū)動(dòng)由P2口經(jīng)74HC138譯碼后動(dòng)態(tài)掃描16×16點(diǎn)陣的各列，本設(shè)計(jì)中需要兩片74HC138譯碼器，循環(huán)掃描各列，顯示一個(gè)完整的漢字需要掃描32次。RP3為排阻，含有8個(gè)電阻，作P0口各位的上拉電阻，以保證P0口能夠輸出高電平。復(fù)位電路的作用是，在任何時(shí)刻可以手動(dòng)復(fù)位單片機(jī)，使程序重新執(zhí)行。</p><p>　　譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。其功能是將給定

66、的輸入碼組進(jìn)行“翻譯”，變換成對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，對(duì)每一種可能的輸入組合，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出,一個(gè)且僅一個(gè)輸出信號(hào)為有效電位。74HC138為變量譯碼器，也稱二進(jìn)制譯碼器，它是一種四線—十六線譯碼器, 譯碼的輸入端有4個(gè)，輸出端有16個(gè)，并有兩個(gè)選通端（使能端），當(dāng)選通端1、2均為低電平時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)，可將地址輸入端（A0～A3）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出[18]。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖

67、在高電平。～為譯碼輸出端，輸出是低電平有效，即在選通時(shí)，每輸入一個(gè)二進(jìn)制代碼將使對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸出端為低電平，而其它輸出端均為高電平的無效信號(hào)，也可以說對(duì)應(yīng)的輸出端被“譯中”[19]。 </p><p>　　3.2AT89C51芯片的簡要介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4kB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL公司高

68、密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)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。他是一種高效微型控制器，它靈活性高，價(jià)格低廉，常用于嵌入式控制系統(tǒng)。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。其引腳分配見圖3.1。</p><p>　　圖3.1 AT89C51芯片引腳圖</p>

69、<p>　　AT89C51擁有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　AT89C51的主要性能參數(shù)：</p><p>

70、;　?。?）與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；</p><p>　?。?）4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器；</p><p>　?。?）1000次擦寫周期；</p><p>　?。?）128*8字節(jié)內(nèi)部RAM；</p><p>　?。?）32個(gè)可編程I /O口線；</p><p>　?。?）低功耗空閑和掉電模式；

71、</p><p><b>　?。?）6個(gè)中斷源。</b></p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中所用到的AT89C51管腳說明：</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接出4個(gè)TTL門電流，P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的

72、緣故。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3.1所示。</p>

73、;<p>　　表3.1 AT89C51特殊功能口</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2

74、：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.3時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘電路是為準(zhǔn)確記時(shí)而專門設(shè)計(jì)的內(nèi)置或外置電路，對(duì)于單片機(jī)來說時(shí)鐘電路是必不可少的它是單片機(jī)運(yùn)算的時(shí)鐘支持，單片機(jī)可以看做是時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下的時(shí)序邏輯電路。其基本功能主要為，單片機(jī)內(nèi)置計(jì)時(shí)、作為通訊時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間中斷源等[21]。單片機(jī)內(nèi)部雖有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘必須在外總附加電路。因?yàn)橛捎诔鰪S設(shè)置和溫漂

75、等原因，內(nèi)置時(shí)鐘往往不夠精確，單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有如下兩種，內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用示波器可以觀察到XTAL2輸出時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路[25]。</p><p>　　出于設(shè)計(jì)簡單經(jīng)濟(jì)適用本設(shè)計(jì)選用內(nèi)置計(jì)時(shí)。利用單片機(jī)XTAL1與XTAL2管腳以及1

76、2MHz晶振X1、瓷片電容C4，C5組成（圖三）。對(duì)于與晶振串聯(lián)的電容，是沒有定值要求的，其主要作用是維持時(shí)鐘的穩(wěn)定性和晶振的精度，電容大會(huì)穩(wěn)定一些但精度會(huì)降低，電容小會(huì)降低抗干擾性，一般情況下30PF是比較典型的值，對(duì)于本設(shè)計(jì)，由于LED顯示屏需要長期的獨(dú)立工作，所以穩(wěn)定性上面的要求會(huì)更高一些，所以兩個(gè)電容選擇33PF更為妥當(dāng)。</p><p>　　圖3.2 時(shí)鐘電路圖</p><p>

77、<b>　　3.4復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到整個(gè)電路質(zhì)量的好壞，不可靠的復(fù)位電路會(huì)引起死機(jī)及程序走飛現(xiàn)象。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R1，R2，電容C1，按鍵開關(guān)組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端（圖二）。電容在上接高電

78、平，電阻在下接地，中間為RST。這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。</p><p>　　首先RST保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)自動(dòng)復(fù)位</p><p>　　1、上電復(fù)位：上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RST端為高電平，自動(dòng)復(fù)位；電容

79、兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開路，RST端為低電平，程序正常運(yùn)行。</p><p>　　2、手動(dòng)復(fù)位：首先經(jīng)過上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時(shí)，RST直接與VCC相連，為高電平形成復(fù)位，同時(shí)電解電容被短路放電；按鍵松開時(shí)，VCC對(duì)電容充電，充電電流在電阻上，RST依然為高電平，仍然是復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開路，RST為低電平，正常工作。</p><p>　　圖3.3

80、復(fù)位電路圖</p><p><b>　　3.5行驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　為節(jié)省I/O口資源，方便于擴(kuò)展，行驅(qū)動(dòng)電路采用串口輸入。本設(shè)計(jì)電路中行方向由兩片74HC595完成掃描，它由AT89C51的P3.0---P3.3控制，將LED點(diǎn)陣的16條行線與兩片74HC595的并行輸出端之間通過4.7kΩ的電阻連接。74HC595是一款低噪聲低功耗、高速的COM

81、S移位寄存器，能夠驅(qū)動(dòng)15個(gè)TTL的負(fù)載[3]。該器件包含一個(gè)8位串行輸入，并行輸出的移位寄存器及帶有三態(tài)輸出控制的8位D型存儲(chǔ)器。移位寄存器和存儲(chǔ)器分別由獨(dú)立的時(shí)鐘提供信號(hào)。移位寄存器內(nèi)置直接清零，串行輸入和用于級(jí)聯(lián)的串行輸出功能。時(shí)鐘的上升沿觸發(fā)移位寄存器和存儲(chǔ)器。如果同一個(gè)時(shí)鐘提供信號(hào)，則移位寄存器的狀態(tài)必須比存儲(chǔ)器提前一個(gè)脈沖信號(hào)。74HC595的主要優(yōu)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器[6]，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在

82、串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管顯示不會(huì)產(chǎn)生閃爍感。74HC595有很多功能，在點(diǎn)陣顯示中用到的串行輸入并行輸出是其中的一個(gè)功能，是通過寄存器選擇的。對(duì)于動(dòng)態(tài)顯示，行掃描主要處理字模，需要把整個(gè)字的字模都打入到595芯片，通過595來處理，通過子模各個(gè)位的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)要顯示的字</p><p>　?。?）驅(qū)動(dòng)，CMOS的74HC595 驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣顯示屏沒有問題。</p><p>　?。?

83、）串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出，非常節(jié)約資源，從而可以降低對(duì)處理器的I/O資源的需求量。</p><p>　?。?）具有三態(tài)輸出鎖存。 </p><p>　　（4）可多個(gè)級(jí)聯(lián)，可以很方便的用于更大的LED點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)[4]。</p><p>　　74HC595引腳見圖三</p><p><b>　　。</b></p>

84、<p><b>　　圖3.4</b></p><p>　　74HC595引腳見圖3.4，其引腳功能為:</p><p>　　Q1～Q7: 八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個(gè)段。</p><p>　　Q7': 級(jí)聯(lián)輸出端，它可接下一個(gè)595的SI端。</p><p>　　/MR：主復(fù)位端，低電平有效

85、位端，低點(diǎn)平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。</p><p>　　SHCP：移位寄存器時(shí)鐘輸入，上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位，下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。</p><p>　　STCP：存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入，上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。通常將RCK置為低電平，當(dāng)移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)。</p><p>　

86、　/OE：低電平時(shí)輸出，高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個(gè)引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時(shí)省力。</p><p>　　DS：串行數(shù)據(jù)輸入。</p><p>　　SI: 串行數(shù)據(jù)輸入端。</p><p>　　Q0：鎖存器輸出端。</p><p><b>　　VCC：接電源。&

87、lt;/b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　3.6列驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　列驅(qū)動(dòng)電路的選擇如果采取并口輸入，會(huì)占用大量I/O口資源。而選取串口輸入，I/O口資源使用較少。所以我選用串口輸入。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中列方向由4—16譯碼器74HC154完成

88、掃描，它由AT89C51的P1.0---P1.3控制。</p><p>　　74HC154是一種單片4 線—16 線譯碼器，非常適合用于高性能存儲(chǔ)器的譯碼器。只要控制端/E1、/E2任意一個(gè)為高電平，A、B、C、D任意電平輸入都無效。/E1、/E2必須都為低電平才能操作芯片。當(dāng)兩個(gè)選通輸入/E1 和/E2 為低時(shí), 它可將4 個(gè)二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個(gè)互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4 個(gè)輸入線寫

89、出輸出線的地址，使得在一個(gè)選通輸入為低時(shí)數(shù)據(jù)通過另一個(gè)選通輸入。當(dāng)任何一個(gè)選通輸入是高時(shí)，所有輸出都為高。</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　74HC154引腳說明：/Y0-/Y15：輸出端。</p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　/

90、E1，/E2：使能輸入端，低電平有效。</p><p>　　AO-A3：地址輸入端。</p><p><b>　　VCC：接電源。</b></p><p>　　74HC154 是4線-16線譯碼器/解調(diào)器，其功能為：</p><p>　?。?）將4個(gè)二進(jìn)制編碼輸入譯成16個(gè)彼此獨(dú)立的輸出之一。</p>&l

91、t;p>　?。?）將數(shù)據(jù)從一個(gè)輸入線分配到16個(gè)輸出的任意一個(gè)而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能。</p><p>　?。?）輸入箝位二極管簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　（4）與大部分TTL和DTL電路完全兼容。</p><p>　　3.7電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于點(diǎn)陣系統(tǒng)耗電量較大,如果采用干電池作為LED點(diǎn)陣系統(tǒng)的電源，使用干電池

92、需經(jīng)常換電池，不符合節(jié)約型社會(huì)的要求。</p><p>　　采用一片LM7805三端穩(wěn)壓器，耗電電流為100Ma左右的電源作為系統(tǒng)電源，功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。</p><p>　　基于以上分析，我決定采用LM7805三端穩(wěn)壓器電源作為系統(tǒng)電源，見圖3.6。</p><p>　　圖3.6 電源電路的設(shè)計(jì)</p&g

93、t;<p>　　3.8LED顯示器的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.8.1點(diǎn)陣式LED顯示屏設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，本設(shè)計(jì)的16*16LED點(diǎn)陣顯示屏通過四個(gè)8*8LED點(diǎn)陣顯示屏擴(kuò)展而成，見圖3.7。</p><p>　　圖3.7 16*16LED顯示屏圖</p><p>　　對(duì)于8*8 LED

94、點(diǎn)陣顯示有以下兩種方案：</p><p>　　靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個(gè)二極管的狀態(tài)分別用0 和1 表示,若為0 ,則表示LED 無電流,即暗狀態(tài);若為1 則表示二極管被點(diǎn)亮。若給每一個(gè)發(fā)光二極管一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,一幅畫面輸入以后,所LED的狀態(tài)保持到下一幅畫。對(duì)于靜態(tài)顯示方式,所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本高,且可靠性也較低。</p><p>　　動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)一幅畫面進(jìn)行分割

95、,對(duì)組成畫面的各部分分別顯示,是動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方式,可以避免靜態(tài)顯示的問題。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng),易造成亮度低,閃爍問題。因此合理的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路易實(shí)現(xiàn),又要保證圖像穩(wěn)定,無閃爍。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式, 復(fù)用的程度不是無限增加的, 因?yàn)槔脛?dòng)態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長短, 發(fā)光的亮度等因素。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 當(dāng)掃描刷新頻率(發(fā)光二極管的停閃頻率)

96、為50Hz, 發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)間≥1m s 時(shí), 顯示亮度較好, 無閃爍感。 </p><p>　　由于靜態(tài)顯示方式,所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本高,且可靠性也較低。而動(dòng)態(tài)顯示可以避免靜態(tài)顯示的問題，只是在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意合理的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路易實(shí)現(xiàn),又要保證圖像穩(wěn)定,無閃爍。且動(dòng)態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學(xué)知識(shí)，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，所以我采用動(dòng)態(tài)顯示。</p><p&g

97、t;　　3.8.2LED電子顯示屏顯示字符原理</p><p>　　在結(jié)構(gòu)上，單基色8*8的點(diǎn)陣屏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(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)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(gè)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(gè)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

98、會(huì)有閃爍的感覺。</p><p>　　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。 </p><p>　　把行列總線接在單片機(jī)的I/O口，然后把掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。若將LED點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入AT89C51單片機(jī)，則需要使用32條I/O口，這樣會(huì)造成I/O資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余

99、地。因此，將LED點(diǎn)陣的16條行線接兩片74HC595輸出端引腳上，之間通過4.7kΩ電阻相連，列選掃描信號(hào)是由4-16線譯碼器74HC154來選擇控制，節(jié)約了很多I/O口資源，方便于系統(tǒng)擴(kuò)展。</p><p>　　3.9 漢字顯示原理</p><p>　　以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理

100、解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上，這個(gè)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。</p><p>　　用8位的AT89C51單片機(jī)控制， 由于單片機(jī)的總線為8位，一個(gè)字需要拆分為2個(gè)部分。 一般我們把它拆分為上部和下部，上部由8*16點(diǎn)陣組成， 下部也由8*16點(diǎn)陣組成。</p><p>　　在本例中單片機(jī)首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，

101、即第0列的P00---P07口。方向?yàn)镻00到P07 ,顯示漢字“大”時(shí)，P05點(diǎn)亮,由上往下排列，為P0.0 滅，P0.1 滅, P0.2 滅P0.3 滅, P0.4 滅, P0.5 亮,P0.6 滅,P0.7 滅。即二進(jìn)制00000100，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為 04H。</p><p>　　上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由上往下掃描，即從P27向P20方向掃描，從上圖可以

102、看到，這一列全部為不亮， 即為00000000，16進(jìn)制則為00H。然后單片機(jī)轉(zhuǎn)向上半部第二列，仍為P05點(diǎn)亮，為00000100，即16進(jìn)制04H。這一列完成后繼續(xù)進(jìn)行下半部分的掃描，P21點(diǎn)亮，為二進(jìn)制00000010，即16進(jìn)制02H。</p><p>　　圖3.8 16行16列的點(diǎn)陣組成顯示圖</p><p>　　依照這個(gè)方法，繼續(xù)進(jìn)行下面的掃描，一共掃描32個(gè)8位， 可以得出漢字

103、“大”的掃描代碼為：</p><p>　　04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H</p><p>　　04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H</p><p>　　05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H</p><p>　　04H,04H,0CH,06H,04H,04H

104、,00H,00H</p><p>　　由這個(gè)原理可以看出， 無論顯示何種字體或圖像， 都可以用這個(gè)方法來分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上?，F(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件，軟件打開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成，把所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序中即可。</p><p>　　3.9.1LED顯示屏電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　LED顯

105、示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描按列控制，當(dāng)然也可以按列掃描按行控制。LED顯示屏現(xiàn)多采用多塊8×8點(diǎn)陣顯示單元拼接而成。本文就是使用4塊SBM1388型號(hào)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成16×16點(diǎn)陣，以滿足漢字顯示的要求。8×8 LED點(diǎn)陣是最基本的點(diǎn)陣顯示模塊，理解了8×8 LED點(diǎn)陣的工作原理就可以基本掌握LED點(diǎn)陣顯示技術(shù)。8×8點(diǎn)陣LED結(jié)

106、構(gòu)如圖3.9所示，其等效電路如圖3.10所示：</p><p>　　圖3.9 8×8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖</p><p>　　圖3.10 8×8點(diǎn)陣LED等效電路圖</p><p>　　從圖中（本圖的LED陣列采用共陽的接法）可以看出，8×8點(diǎn)陣共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上。要實(shí)現(xiàn)顯示圖

107、形或字體，只需考慮其顯示方式，通過編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。當(dāng)采用按行掃描按列控制的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，LED顯示屏8行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。行驅(qū)動(dòng)器一行的行線連接到電源的一端，列驅(qū)動(dòng)器一列的列線連接到電源的另一端。應(yīng)用時(shí)還應(yīng)在各條行線或列線上接上限流電阻。掃描中控制電路將行線的1到 8輪流接通高電位，使連接到各該行的全部LED器件接通正電源，但具體那一個(gè)LED導(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否接

108、通，這就是列控制的任務(wù)了。當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一列置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；反之則不亮。例如：如果想使屏幕左上角LED點(diǎn)亮，左下角LED熄滅的話，在掃描到第一行時(shí)，第一列的電位就應(yīng)該為低，而掃描到第八行時(shí)第一列的電位就應(yīng)該為高。這樣行線上只管一行一行的輪流導(dǎo)通，列線上進(jìn)行通斷控制，實(shí)現(xiàn)了行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　以上就是16×16點(diǎn)陣LED電子顯示屏系統(tǒng)硬件部分的各功能模塊分述，經(jīng)過合理的

109、設(shè)計(jì)論證后和就可以整體結(jié)合在一起，再根據(jù)設(shè)計(jì)配備好各元器件實(shí)物，通過組裝后等在單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器里放入編制好的程序即可成為一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序中，同一幀的反復(fù)掃描次數(shù)的設(shè)定，決定了顯示移