基于单片机LED点阵广告屏设计与制作.doc
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基于单片机LED点阵广告屏设计与制作.doc
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陕西理工学院毕业设计
基于单片机LED点阵广告屏设计与制作
[摘要]LED显示屏作为一种新型的显示器件,是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成,通常用来显示时间、图文等信息。
本设计是基于AT89C51单片机的16x16显示屏,其中包含了硬件、软件、调试等方案的设计。
此外、该设计只需简单的级联就能实现显示屏的拓展,但级联时要注意不要超过驱动负载范围。
[关键词]AT89C51,LED,单片机
BasedonSCMLEDdotmatrixscreenofadvertisementdesignandproduction
Abstract:
LEDdisplayasanoveldisplaydevice,iscomposedofapluralityoflightemittingdiodesarearrangedinamatrixformpackage,usuallyusedtodisplaytime,graphicinformation.ThedesignisbasedontheAT89C51MCU16x16displayscreen,whichincludeshardware,software,debuggingschemedesign.Inaddition,thedesignsimplycascadecanrealizethedisplayofexpansion,buttobecarefulnottoexceedthecascadedriveloadrange.
Keywords:
AT89C51;LED;singlechipmicrocomputer
目录
引言 2
1.LED显示屏设计的课题背景 3
1.1LED显示屏的设计背景 3
1.2LED显示屏的设计依据 3
2.课题设计方案 3
3硬件设计 4
3.1设计框图及介绍 4
3.251系列单片机简介 4
3.3单片机最小应用系统电路设计 6
3.4LED点阵介绍 8
3.5LED显示方式 8
3.6点阵的移动 10
3.7LED阵列驱动电路 14
4软件设计 15
4.1单片机延时子程序 15
4.2点阵左移显示的流程图及分析 17
4.4调试 19
结束语 19
致谢 20
附录一.程序代码 21
附录二.主要芯片介绍 22
附录三.仿真电路图 25
附录四.实物图片 26
引言
随着科技技术的不断发展,单片机以极其高的性价比受到人们的重视和关注,所以应用很广,发展很快。
单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,开发较为容易。
LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。
图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。
LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于交通运输、车站、商场、医院、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。
这些优点概括起来是:
亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。
LED的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。
现代LED的发展很快,很多研究领域非常已经深刻,实际情况是:
很多相关的知识已经远远超出我们在校学生的能力范围,所以在此只是简单的研究一下用单片机驱动的LED显示移动的汉字。
目的有三:
一是亲手制作一个简单实用的显示文字的LED点阵;二是通过制作LED点阵增强对LED点阵的了解和应用,以及复习巩固单片机知识;三是通过团队合作,增强团队合作的意识,为以后走向社会工作打下基础,并且增强了同学之间的友谊。
为了吸引观众增强显示效果,可以有多种显示模式。
最简单的显示模式是静态显示。
与静态显示模式相对应,就有各种动态显示模式,它们所显示的图文都是能够动的。
按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。
产生不同显示模式的方法,并不意味着一定要重新编写显示数据,可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。
例如,按顺序调整行号,可以使显示图文产生上下平移;而顺序调整列显示数据的位置,就可以达到左右平移的目的;刷新的时间控制,要考虑运动图形文字的显示效果。
刷新太慢,动感不显著;刷新太快了,中间过程看不清。
一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。
本次毕业设计中,由本人寻求林赞扬,洪信根等同学的帮助,我负责硬件部分电路图的设计和软件部分程序的设计和调试,目的是应用简单方便的电路连接和程序完成汉字的换色与移动。
洪信根负责用设计好的点阵电路制作PCB电路板,包括完成PCB板的制作,林赞扬负责制作另外一块在面包板上连的点阵线连板子的焊接与调试,各人的分工不同只是工作侧重点的不同,大家是在一起互相学习互相帮助,共同完成设计任务。
1.LED显示屏设计的课题背景
1.1LED显示屏的设计背景
随着科学技术的发展,社会不断的进步,电子事业也有着突飞猛进的改革。
人们对公共传媒质量的要求越来越高。
随着近几年来LED字符显示器的推出和不断完善,它的应用范围正在扩大,应用效果十分显著。
不难看出,这一电子信息技术发展的新成果,在宣传、政治思想教育、广告娱乐等方面的应用日益突出。
由于大规模集成电路技术的发展,其控制系统已能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统,还可以软件控制来实现,并能够实现智能化。
1.2LED显示屏的设计依据
根据LED显示屏设计的基本原理,结合其设计要求:
“1.显示汉字;2.可以移动;3.可循环显示。
”由此设想出以下解决方案由AT89C52单片机最小系统、控制部分、显示部分组成。
进行汉字的显示,再进一步进行右移。
2.课题设计方案
本文主要讲述的是“LED点阵字符显示电路”,本课题的实现主要有两种方案。
方案一:
由数字电路来实现,由移位寄存器与锁存器对字符数据进行存储,然后并行输入到显示屏,来实现汉字的显示。
方案二:
由单片机编程控制来实现,方案利用单片机控制锁存器和译码器,由锁存器和译码器送出行选和列选来控制LED屏的亮灭,从而显示汉字。
方案论证:
不难看出,选用数字电路来实现比较复杂。
因为用数字电路实现必须要有移位寄存器与锁存器对字符数据进行存储,然后并行输入到显示屏,不但如此,而且需要很大一部分的扩展电路才能实现。
用数字电路实现不但大大提高成本,而且设计出的电路的灵活性差、不易调试、成本高等缺点。
方案二不仅能够改进方案一设计的不灵活,还可进行扩展。
通过比较,从设计方案的优点及所设计的方便实用性,选择第二种设计方案。
本文是基于单片机来实现的。
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点,因而在国民经济建设、军事及家用电器等不同领域起到了举足轻重的作用。
用单片机C语言编程,来控制16*16LED点阵块进行显示相应的汉字、图形、图像等。
使用C来开发系统会更加方便快捷。
一方面不会降低对硬件的控制能力,另一方面也不会使代码长度增加多少。
如果运用的好的话,就能够开发出非常高效的系统。
并且非常易于维护。
3硬件设计
3.1设计框图及介绍
LED点阵总体框图如图3.1所示,点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。
控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。
在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机,它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。
点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。
由于两部分的电路在制板时可以放到一起,所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。
此显示电路采用扫描方式进行显示时,每行有一个行驱动器,各行的同名列共用一个列驱动器。
由行译码器给出的行选通信号,从第一行开始,按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。
另一方而,根据各列锁存的数据,确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。
接通的列,就在该行该列点燃相应的LED;未接通的列所对应的LED熄灭。
图3.1点阵显示的总体框图
3.251系列单片机简介
单片机(Microcontroller,又称微处理器)是在一块硅片上集成了各种部件的微型机,这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。
8051单片机的基本结构见图3.2。
图3.28051单片机的基本结构
8051是MCS-51系列单片机的一个产品。
MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机,8051单片机系列指的是MCS-51系列和其他公司的8051衍生产品。
这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产品。
这些产品给8位单片机注入了新的活力,给它的开发应用开拓了更广泛的前景。
8051系列的内部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中断逻辑几部分。
(1)中央处理器
8051的中央处理器由运算器和控制逻辑构成,其中包括若干特殊功能寄存器(SFR)。
算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算;“与”、“或”、“异或”等逻辑运算以及位操作运算。
ALU只能进行运算,运算的操作数可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中,运算结果可以送回ACC或通用寄存器或存储单元中,累加器ACC也可以写为A。
B寄存器在乘法指令中用来存放一个乘数,在除法指令中用来存放除数,运算后B中为部分运算结果。
程序状态字PSW是个8位寄存器,用来寄存本次运算的特征信息,用到其中七位。
PSW的格式如下所示,其各位的含义是:
CY:
进位标志。
有进位/错位时CY=1,否则CY=0。
AC:
半进位标志。
当D3位向D4位产生进位/错位时,AC=1,否则AC=0,常用于十进制调整运算中。
F0:
用户可设定的标志位,可置位/复位,也可供测试。
RS1、RS0:
四个通用寄存器组选择位,该两位的四种组合状态用来选择0~3寄存器组。
。
OV:
溢出标志。
当带符号数运算结果超出-128~+127范围时OV=1,否则OV=0。
当无符号数乘法结果超过255时,或当无符号数除法的除数为0时OV=1,否则OV=0。
P:
奇偶校验标志。
每条指令执行完,若A中1的个数为奇数时P=1,否则P=0,即偶校验方式。
控制逻辑主要包括定时和控制逻辑、指令寄存器、译码器以及地址指针DPTR和程序寄存器PC等。
单片机是程序控制式计算机,即它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令的过程:
从程序存储器中取出指令送指令存储器IR,然后指令译码器ID进行译码,译码产生一系列符合定时要求的微操作信号,用以控制单片机的各部分动作。
8051的控制器在单片机内部协调各功能部件之间的数据传送、数据运算等操作,并对单片机发出若干控制信息。
这些控制信息的使用专门的控制线,诸如PSEN、ALE、EA以及RST,也有一些是和P3口的某些端子合用,如WR和RD就是P3.6和P3.7,
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