毕业设计单片机控制LED点阵显示流动信息.doc

1、北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 I 页摘 要当今世界，电子技术迅速发展，点阵式显示器件作为现代信息的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛的应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。由于 LED 电子显示屏具有所显示内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活，适用于火车、汽车站、文化中心、信息中心等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的单片机技术，我国经济发展迅猛，对信息有越来越高的要求，可以相信，LED 显示屏以其色彩鲜亮夺目，大的显示信息量

2、，寿命长，耗电量小，重量轻，空间尺寸小，稳定性高，易于操作安装与维护等特点，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的字符，本次设计采用左滚显示，其中显示字模数据由单片机输入，点阵的亮点过程有程序控制，由驱动电路完成，点阵采用单色显示，该显示器的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮点比较高。关键词：单片机 LED 点阵 STC89C52 北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 II 页目 录1.绪论 .12.单片机简介 .12.1单片机的发展方向 .12.2单片机的应用 .12.3 单 片 机 的 系 统 结 构 框 图 .23.

3、硬件系统设计 .23.1 实 现 的 功 能 要 求 .23.2硬件电路的设计及整体电路方框图 .34.主要芯片介绍 .34.1 芯片 74HC595 作用和优点 .34.2 芯片 STC89C52 的应用及引脚图 .44.3 74HC138 译码器的概述及引脚图 .54.4 LED 点阵显示屏简介及图片 .64.4 .1 LED 点阵显示屏的作用 .65. 调试及性能分析 .76. 制壳过程 .7结 论 .8参 考 文 献 .8致 谢 .8附录 1实物图 .9附录 2 原理仿真图 .10北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 1 页1.绪论自单片机出现至今，单片机技术已走过了近 20

4、年的发展路程。纵观 20 年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用 CMOS 工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满

5、足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在单片机在农业上也有了很多的应用。2.单片机简介2.1 单片机的发展方向从 单 片 机 的 发 展 历 程 看 ， 未 来 单 片 机 技 术 将 向 多 功 能 、 高 性 能 、 高 速 度 、 低 电 压 、低 功 耗 、 外 围 电 路 内 装 化 及 片 内 储 存 器 容 量 增 加 的 方 向 发 展 。2.2单片机的应用目 前 单 片 机 渗 透 到 我 们 生 活 的 各 个 领 域 ， 几 乎 很 难 找 到 哪 个 领 域 没 有 单 片 机 的 踪迹 。 导 弹 的 导 航 装 置

6、， 飞 机 上 各 种 仪 表 的 控 制 ， 计 算 机 的 网 络 通 讯 与 数 据 传 输 ， 工业 自 动 化 过 程 的 实 时 控 制 和 数 据 处 理 ， 广 泛 使 用 的 各 种 智 能 IC卡 ， 民 用 豪 华 轿 车的 安 全 保 障 系 统 ， 录 像 机 、 摄 像 机 、 全 自 动 洗 衣 机 的 控 制 ， 以 及 程 控 玩 具 、 电 子 宠北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 2 页物 等 等 ， 这 些 都 离 不 开 单 片 机 。 更 不 用 说 自 动 控 制 领 域 的 机 器 人 、 智能 仪 表 、 医 疗 器 械 以 及 各

7、种 智 能 机 械 了 。 因 此 ， 单 片 机 的 学 习 、 开 发 与 应 用 将 造 就一 批 计 算 机 应 用 与 智 能 化 控 制 的 科 学 家 、 工 程 师 。 单 片 机 具 有 体 积 小 、 功 耗 低 、 控制 功 能 强 、 扩 展 灵 活 、 微 型 化 和 使 用 方 便 等 优 点 ， 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 中 ， 结 合 不同 类 型 的 传 感 器 ， 可 实 现 诸 如 电 压 、 频 率 、 湿 度 、 温 度 、 流 量 、 速 度 、 厚 度 、 角 度 、长 度 、 硬 度 、 元 素 、 压 力 等 物 理 量 的 测 量

8、。 采 用 单 片 机 控 制 使 得 仪 器 仪 表 数 字 化 、智 能 化 、 微 型 化 ， 且 功 能 比 起 采 用 电 子 或 数 字 电 路 更 加 强 大 。2.3 单 片 机 的 系 统 结 构 框 图图 2.3 单片机系统结构框图3.硬件系统设计3.1 实 现 的 功 能 要 求设 计 一 个 16 行 128 列 的 单 片 机 LED 点 阵 能 显 示 流 动 信 息 的 显 示 屏 ， 要 求 LED点阵显示屏各点亮度均匀、充足，可以显示文字，清晰无串扰。通过软件的设计，向北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 3 页芯片写入程序，可以使文字向左流动起来。用

9、户要求显示出双色） ，而在仿真电路中的点阵块一个类型内部只有一个颜色的点 3.2硬件电路的设计及整体电路方框图硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。单片机采用 STC89C52 芯片作为主控元件，行控制选用 74HC138 芯片，列数据传送选用串入并出的 74HC595 芯片。单片机AT89C 51行控制列控制点阵显示屏图 3.2 整体电路方框图4.主要芯片介绍4.1 芯片 74HC595 作用和优点74HC595 使 8 位串行输入转并行输出移位寄存器。其驱动电流 35 毫安,具有较强的输出负载能力，而被广泛的运用于 MCU（微控制器） 、MPU（微处理器

10、）的 I/O 口扩展。74HC595 的主要优点是具有数据存储功能，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变，点阵屏没有闪烁感。点阵中用到的串行输入并行输出是其中的一个功能，是通过寄存器选择的。在点阵中 595 用来做列的扫描。北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 4 页图 4.1 74HC595 管脚图4.2 芯片 STC89C52 的应用及引脚图STC89C52是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使得 STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。且具有以下标准功能：512字节 RAM，32位 I/O 口线，

11、看 门 狗 定 时 器 ，内置4KB EEPROM，MAX810 复位电路，三个16位定 时 器 /计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89C52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软 件 可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T 可选。北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 5 页P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.

12、0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20 P2.0(A8) 21P2.1(A9) 22P2.2(A10) 23P2.3(A11) 24P2.4(A12) 25P2.5(A13) 26P2.6(A14) 27P2.7(A15) 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31P0.7(AD7) 32P0.6(AD6) 33P0.5(AD5) 34P0.4(AD4) 35P0.3(AD3) 36P0.2(AD2) 37P0.1

13、(AD1) 38P0.0(AD0) 39VCC 40图 4.2 STC89C52 引脚图4.3 74HC138 译码器的概述及引脚图译码是编码的逆过程，广泛被使用的译码器是 74LS138 译码器，因此该电路设计中采用 74HC138 且其作用就是将一组码转换为想要的确定的信息。 74HC138 是一款高速COMS 器件，74HC138 引脚兼容低耗肖特基 TTL 系列，为 反 相 输 出 。74HC138 译码器可接受 3 位二进制加权地址输入（ A0、A1、A2 ） ，并当使能时，提供8 个低有效输出（Y0 至 Y7） 。74HC138 特有 3 个使能输入端：两个低有效和一个高有效。74

14、HC138 所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需 4 片 74HC138 芯片和 1 个反相器，即可轻松实现并行扩展。点阵的行扫描一般用译码器 74HC138。图 4.3 74HC138 译码器引脚图北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 6 页4.4 LED 点阵显示屏简介及图片LED 显示屏又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由 LED 点阵组成，通过 LED 灯的亮灭来显示文字，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。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、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。

15、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。图 4.4 8 乘 8 的点阵块4.4 .1 LED 点阵显示屏的作用1起到商品宣传，吸引顾客的作用。2起到店面装饰，提高企业档次的作用。3起到照明，标新立异的作用。4起到普及知识的作用。（可用于播放企业产品的小信息，相关行业的知识）5起到公告板的作用。（促销，招聘信息发布）6起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等。北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 7 页7起到警示作用，经常用于道路交通 LED 导航

16、指示等。不可否认，商家树立广告牌的最终目的就是宣传商品信息，吸引目标顾客，尽最大可能地赚取最大的利润。而 LED 广告牌正是为了实现这个目的成为企业宣传的头项选择。5.调试及性能分析 调试过程中，首先制作一个仿真电路，在进行编程 ，把我们需要显示的文字编成字模，因为仿真电路的点阵块是共阴极的，所以字模的选项是共阴，完成之后加在程序最后。把程序写入仿真电路中 STC89CC52 芯片中，使电路仿真运行，看整个电路和程序是否正确。确定没有问题后，就可以把程序写入实际电路的 STC89C52 芯片中，但之前必须把程序里的字模改成共阳的，因为我们所用的实际点阵块是共阳的。最后给实际电路供电看点阵屏是否

17、有流动的文字。在测试过程中我们的 LED 显示屏不亮，我们检查了硬件跟软件部分，排除了软件部分的可能性。在用万能表测试电路的过程中发现是晶振出了问题，可能是因为焊接时间过长而导致焊盘脱落，最后我们采用跳线连接的方式把电路连接好，从而解决了问题。 这个方案设计的点阵 LED 流动显示屏，电路简单，且较容易扩展成更大的显示屏；显示屏各点亮度均匀、充足；显示文字稳定、清晰无串扰；通过改变程序可用静止、移入移出等多种显示方式显示文字。6. 制壳过程前期制作都完成以后就可以制作外壳了。首先要进行尺寸精确测量，测量 LED 显示电路板的长、宽、高尺寸，我们是用有机玻璃做的外壳，在裁好后再利用三氯甲烷和有机

18、玻璃的化学反应将它们粘好。在装壳之前事先留好电源线孔、数据下载孔和固定孔。装好后如附录实物图。北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 8 页结 论虽然本设计电路简单，但是已经包涵了 LED 点阵显示屏的电路基本原理和基本程序，主要介绍了用单片机实现的汉字显示屏的软件设计方法。系统介绍了该电路的硬件构成和软件工作过程，本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠等特点。在此次设计中通过查阅大量的相关资料，详细地了解了 LED 点阵显示屏的特点和作用，清楚地了解 LED 点阵显示屏与其它显示屏的区别和优点。通过这次毕业设计，我对单片机的了解更深了一步。进一步提高了自己在实际过程中研究问

19、题、发现问题、解决问题的能力。但是也让我了解到自己有很多不足之处，对知识积累还不够，有些问题自己不能独立解决，还要进一步的学习更多的知识，这样才能让自己在不断的学习中提高自己。参 考 文 献1 何立民.MCS-51 系列单片机应用系统设计与接口技术 .北京航空航天大学出版社，19902 任涛等.闪速存储器数据及应用简明速查手册.电子工业出版社，19973 何立民.单片机应用技术选编.北京航空航天大学出版社，20004 张毅刚等.MCS-51 单片机应用设计.哈尔滨工业电子出版社，19965 邬宽明.单片机外围器件实用手册.北京航空航天大学出版社，1998致 谢转眼两个多月的毕业设计学习就要结束了，两个月来收获很多，当然这些收获脱离不了老师教导和同学们的帮助，我要向老师和同学们表示我最忠诚的谢感。