基于单片机的LED旋转字的设计.doc

1、0基于单片机的 LED 旋转字的设计摘 要： 如今的生活中，不管是银行、商场，还是饭馆、酒店，LED 显示屏可谓是无处不在，广泛应用于我们的生产生活中。然而，传统 LED 显示屏的不足也在一天天显露出来。一个就是传统 LED 显示屏组成模块的器件数量较多，成本略高。还有一个就是传统 LED 显示屏显示在一个平面上，有一定视角限制。为了解决这两个不足，通过单片机控制被固定在电机上的发光二级管的亮灭，同时利用电机带动二极管旋转，并配合传感器触发的外部中断，从而稳定的显示出文字和图案。关键词：LED 显示屏 ； 单片机； 视觉暂留； 旋转1LED rotating word design based

2、 on single chip microcomputerAbstract：Todays life,whether banks,shopping malls,restaurants,hotels,LED display is ubiquitous,widely used in our life and production. However,traditional LED display also day by day out.One is the traditional LED display module device number is more,the cost is slightly

3、 higher. There is a traditional LED display on a plane,a certain angle limit.In order to solve the two issues,Through the control of the microcontroller ,is fixed on the motor emission level two tube light out,at the same time,the use of motor driven diode rotation,and cooperate with external sensor

4、 to trigger the interrupt,thus the stable display text and pattern.Keywords：LED display; microcontroller; persistence of vision; rotation目录第 1 章绪论 .11.1 LED 显示屏背景 .11.2 国内外研究现状 .11.3 论文的设计目标和结构安排 .1第 2 章 STC89C52 单片机和旋转 LED 显示屏 .32.1 单片机简介及应用 .32.2 STC89C52 单片机的结构和管脚介绍 .32.3 LED 显示屏特点 .52.4 旋转 LED 显

5、示屏的简介 .6第 3 章 系统的硬件设计 .83.1 显示原理 .83.2 系统供电 .83.3 系统硬件框图和介绍 .83.4 各模块的设计 .93.4.1 传感器模块的设计 .93.4.2 显示模块的设计 .103.4.3 电源模块的设计 .103.5 电路设计 .103.5.1 时钟电路 .103.5.2 复位电路 .113.5.3 驱动电路 .11第 4 章 系统的软件设计 .124.1 主程序流程图 .124.2 各模块程序的流程图及功能说明 .124.2.1 MAIN 函数部分 .124.2.2 外部中断 0 服务程序部分 .124.2.3 定时器 T0 中断服务程序 .134.

6、2.4 定时器 T1 中断服务程序 .134.3 系统软件介绍 .144.3.1 ISP 软件 .144.3.2 ISP 软件流程图 .15第 5 章 系统调试 .175.1 元件焊接 .175.2 系统调试 .17第 6 章 结论 .18参考文献 .19附录 .200第 1 章绪论1.1 LED 显示屏背景LED 就是 light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称 LED1。其显示屏是由 LED 组成的点阵模块 2。LED 显示屏在生产生活中随处可见，银行、饭店的各种指示窗口，大街上的各种广告和活动的宣传窗口，工厂里各种仪器的指示板等等，都会用到 LED 显示屏。作

7、为一种信息传播的媒介载体，LED 显示屏受到各领域的欢迎，被广泛应用于各种服务和宣传场所，尤其是在大城市里，随着人口的增加和各种商业活动的宣传，LED 显示屏的使用范围还将进一步扩大。目前，LED 显示屏的推广率逐年增高，市场发展前景广阔，商业价值巨大。1.2 国内外研究现状早期的 LED 光度低、色彩少，仅仅用在指示灯和显示板上。而随着电子信息技术的发展，各行各业对显示器材的要求，LED 技术得到了快速的发展。现在的 LED 不仅光度提高了，色彩也变得丰富了，应用的范围也更广泛了。而且，中小功率超高亮度 LED 也已经出现，并且正在以惊人的速度被推广和应用。在显示方面，LED 已经广泛应用于

8、各种产品的状态性能显示，例如家用电器、工业设备等，越来越多的智能器件的显示屏都可以看到 LED 的身影。随着其相关技术的快速发展，国外对 LED 的使用越来越多。在改革开放后，随着经济的快速增长，工业化和信息化程度越来越高，人们的需求越来越大，LED 显示屏在国内得到了快速发展，应用范围和规模也在不断地扩大。由此可以推断， LED 产业的未来，将根据用户的需求生产出更多种的 LED 产品，多元化的 LED 产品将出现在我们生活的每个角落。而且还将建立应用形式独立的应用领域，LED 划分时代便出现。所以 LED 有着更为美好的前景。1.3 论文的设计目标和结构安排毕业设计是学生在学生时代的最后一

9、项作业，不仅检查学生是否掌握了本专业的知识，而且还培养了学生解决实际问题的能力。在本次设计中，我不仅温习了以前学习过的知识，而且还在查阅资料时学习了一些新的知识。1将理论和实际有效的结合起来，做到所学即为所用，培养了我的动手操作能力，对我以后的工作生活具有重要意义。本次设计是以 STC89C52 单片机为核心芯片，利用电机带动 16 个 LED 旋转，随着 LED 在不同时间下的显示状态，显示出所需要的文字。本设计在绪论里主要介绍了有关 LED 显示屏的使用和发展现状。第二部分则对本次设计使用的核心芯片 STC89C52 和旋转 LED 显示屏做一个大致的了解。第三部分讲述了系统的硬件设计，主

10、要介绍了系统的显示原理和对模块电路的剖析。第四部分介绍了系统模块程序运行流程。第五部分是系统调试。2第 2 章 STC89C52 单片机和旋转 LED 显示屏2.1 单片机简介及应用单片机是一种微型计算机系统，利用集成电路技术开发的一种电路芯片，功能多而且强大，被越来越多的运用到人们的生活中。由于人们日益增长的生活水平，科学技术的更新和发展，人们对电子产品的需求也越来越大，这在一定程度上促进了单片机技术的发展。而单片机的价格并没有水涨船高，反而跌得很厉害，10 美元就可以购买到一个最高端的单片机了，而普通型号的单片机只需要 1 美元。随着单片机技术和性能的不断发展和提高，不管是在最初的工业控制

11、领域，还是现在的家用电器和医疗器械领域，甚至航空航天等领域，单片机都发挥着不可替代的作用，对我们的生产生活产生了重要影响。2.2 STC89C52 单片机的结构和管脚介绍STC89C52 是一种耗能低、效率高、处理能力强大的 CMOS 八位微控制器，它的内核仍然采用经典的 MCS-51，但做了很大的改进，增加了众多功能。自带 4K 字节的可编程可擦除的只读程序存储（EPROM）空间和 512B 字节的随机存取数据存储（RAM）空间，还有功能强大的 8 位 CPU 和可编程 Flash 单元等。还能够使用串口下载，简单方便，可应用于各种控制领域。图 2-1 是 STC89C52 单片机的基本功能

12、方块图。 图 2-1 STC89C52 功能图由于引脚只有 40 个，无法一一容纳其众多的功能，所以就把其中一些引脚开发了多种功能。图 2-2 是典型的 STC89C52 单片机的引脚图。3图 2-2 STC89C52 单片机管脚VCC：芯片的 40 引脚，是连接电源电压端口。GND：芯片的 29 引脚，是接地端口。P0 口:P0 口指的是 P0.0-P0.7 端口，是芯片的 32-39 引脚，是一个 8 位漏极开路双向的 I/O 口 3。当写入“1”时，端口可以作为高阻抗输入。另外，当把 P0 口用作为数据/地址的第八位时，还可以访问外部 RAM 和 ROM。当 FLASH 编程时，此端口可

13、以收到指令字节，当 Flash 核实程序时，指令字节又会被输出。需要了解的是，P0 口在验证程序时，需要外接上拉电阻。P1 口：P1 口包括 P1.0-P1.7 端口，作为芯片的 1-8 引脚封装。 P1 口、P2 口和 P3 口一样，都是一个 8 位双向 I/O 口，都是由内部提供上拉电阻的 4。在 P1 口端口写入 1 时，被上拉电阻拉为高电平，这时候端口可以用作输入。由于受到内部上拉电阻影响，端口写 0 时，被外部拉低，此时，P1 口输出电流。 P2 口：P2 口是指芯片 P2.0-P2.7 端口，包括 21-28 引脚。由于内部上拉电阻的影响，在端口写入 1 时，端口可以拉到高电平，然

14、后 P2 口可以用来作为一个输入端口。当端口写入 0 时，会被拉为低电平，这时端口将输出电流。P3 口：P3 口包括 P3.0-P3.7 口，是 10-17 引脚。当 P3 口被写入 1 后，可以作为输入端口使用，而其内部上拉电阻会将其拉为高电平，此时它的外部引脚被拉为低电平，端口将会输出电流。除了用于 I/O 口外，P3 口还可做其他用处，如图 2-3。4图 2-3 P3 口管脚的其他功能RST：RST 是芯片的 19 引脚，复位控制线。负责对单片机进行复位重置操作。ALE/PROG：此端口是芯片的 30 引脚，ALE 地址锁存允许端，PROG 脉冲输入端。PSEN：这个端口是 29 引脚，

15、作为存储器读选通信号接口。EA/VPP：是芯片的 31 引脚，输入信号。XTAL1：该端口是芯片的 19 引脚，作为时钟电路的输入端 5。 XTAL2：该端口是芯片的 18 引脚，作为时钟电路的输出端 5。2.3 LED 显示屏特点随着电子技术的快速发展，LED 也被越来越广泛的应用。LED 显示屏有着众多的优点：一是使用时限超长。业界对 LED 的使用寿命检测的平均值达到 10 万小时，在未来，这一数值将有望达到 25 万小时。二是众多可选择的色彩。随着科学技术的不断发展，LED 的颜色库也被丰富起来，从最初的红色发展到现在红、黄、绿、蓝等各种颜色，基本能够满足市场对 LED 色彩的要求。三

16、是稳定可靠。LED 能够在其寿命期内，高效且稳定地进行工作。四是安全性高。电压在 36V 以下对人体都是安全的，不会对人体造成损5害。而 LED 的工作电压是 6V-24V，工作电流也只有 10mA-20mA，属于弱电级工作器件。其电气安全性能在业界是有口皆碑的。五是高效率而且节能环保。在亮度相同的条件下，普通白炽灯的耗电量是 LED 的 10 倍。另外，LED 也更加的环保，不像其他显示媒介存在有害金属污染等问题，也更符合社会对环保的要求和提倡。六是体积小，便捷，灵活性好。单粒 LED 的体积很小，大概只有 3-5 平方毫米那么大。而且 LED 不仅可以低压供电，还可以高压供电。大大方便了工

17、程应用，在工程应用领域得到了青睐。七是方便控制。就目前的技术来说，已经能够对 LED 的亮度、灰度、动态显示、分布等进行自由地控制，这在业界是无与伦比的。八是优良的抗震抗干扰性能，可靠性高。现阶段市场上其它类型的电光源产品易碎、易坏且容易受干扰而失灵，而 LED 却坚固、耐震、耐冲击且抗干扰，在使用过程中不易损坏，可靠性高。九是较短的响应时间。LED 的响应时间是以毫秒为单位的，在汽车刹车灯、相机闪光灯等应用上能够快速有效地接受指令并作出反应。这些优势使得 LED 显示屏在与传统媒介的较量中渐渐占了上风，传统的纸质媒介由于不环保、吸引力不足等原因已经正在被取消使用，而其他一些发光器件也因为可靠

18、性低或者价格过高等原因转而使用性价比十足的 LED 显示屏。2.4 旋转 LED 显示屏的简介传统的 LED 显示屏采用 16 行循环扫描显示文本和图像，扫描帧速率大于 60Hz，使得人眼感觉不画面闪动，因而看到的是一幅稳定的图像。然而，这样的显示屏在越来越多的应用中暴露了两个问题，第一，由于组成显示屏的 LED 模块所使用的器件数量多，导致制作显示屏的工作量增大,同时，成本也提高了。第二，由于 LED 模块被放置在一个平面上，观看显示屏的位置就会被局限于正面某个范围之内。如果应用在实际生活中，那么显示屏显示的信息就会受到影响，只有在范围以内的人能看到信息，而范围以外的人则看不到 LED 所发

19、布的信息，不利于信息的传播和推广。在图 2-4 中，我们看到(a) (b) (c) (d) (e)分别代表不同时刻 LED 的点亮状态，(f)则为我们看6到的完整画面。在这种类型的 LED 显示屏中，大多选用的是逐行扫描模式 6。图 2-4 传统 LED 显示屏的显示原理图新的旋转柱式显示屏，使用旋转扫描方式，根据人的视觉暂留特性，由电动机带动模块 360 度旋转，以一定的速率刷新屏幕，再利用传感器控制二极管在各个位置的亮灭来呈现一幅完整的图像。这种扫描方式的显示器只有一列，不仅降低了成本，还扩大了可视范围，克服了传统 LED 显示屏的不足，将 LED 的发展推向了一个新的时期。图 2-5 中 a)b)c)就是显示屏在不同时间的状态，d)则是一幅完整画面。图 2-5 旋转柱式显示屏的显示原理图