1、 研究论文 题 目： 基于 C51 的 8*8LED 门牌显示屏 学 院： 专 业： 班级序号： 学 号： 学生姓名： 指导教师： xx 年 xx 月 1 目录 摘要 1 前言 1 1 设计任务及要求 .1 1.1 设计内容 .1 1.2 设计要求 .1 2 设计原理及工作原理 .2 2.2 总体设计框图 .2 3 电路图原理及参数计算 .3 3.1 原理图 .3 3.2PCB 图 .4 3.3 电路的工作原理 .4 3.3.1点阵设计原理 .5 3.3.2单片机驱动原理 .5 4 元器件的识别 .5 4.1 单片机系统及外围电路 .5 4.2 74HC595 .6 5 组装调试 .7 5.1
2、 使用的主要仪器和仪表 .7 5.2 调试电路的方法和技巧 .7 5.3 调试中出现的故障、原因及排除方法 .7 6 总结设计电路的特点和方案的优缺点，提出改进意见和展望 .8 2 7 系统使用的器件 8 8 系统程序的设计 8 8.1 显示流程图 8 8.2 显示驱动程序 8 9 收获与体会 12 参考文献 .12 3 基于 C51 的 8*8LED 门牌显示屏 作者 :王雪 物理与电子技术学院 电子信息工程专业 2009 级 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 16x3
3、2 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；级联 Abstract: LED display as a novel display device, is composed of a plurality of light emitting diodes are arranged in a matrix form package, usually used to display time, graphic information.The design is based on t
4、he AT89C51 MCU 16x32 display screen, which includes hardware, software, debugging scheme design.In addition, the design simply cascade can realize the display of expansion, but to be careful not to exceed the cascade drive load range Keywords: AT89C51; cascading 前言 电 子技 术 是 当 代高新技 术 的“ 龙头 ” ， 随着时 代
5、的发 展和社 会 的 进 步， 现代电 子技 术飞 速 发 展，成 为 了高科技的重要 组 成部分。“ 电 子技 术 基 础课 程 设计 ” 这 一 课 程的主要目的是 训练学 生 的综 合 设计 能力、 电 子 线 路 的组装调试 能力和 创 新能力。 学生们进行电子线路的课程设计，经过查数据、选方案、设计电路、安装调试、写报告等这一系列的训练，学生们可以得到一次科学研究工作的启蒙实践。同时，还能够对学术理论有更加深刻的认识与理解，培养思维方式，以及提高动手能力等。 本论文是在做好课程设计后，认真总结课程设计、经过反复推理与思考、分析实验 结果的基础上，撰写并修改的。 第一部分是论文的封面，
6、统一格式，干净整洁。 第二部分是论文的摘要和关键词，在这里概括地总结了报告的主要内容，包括论文的目的要求、设计方法方案、实验过程及结果，并且用关键词点明了其中的关键所在。 第三部分是论文的主题，在主体部分，我对课程设计的过程做出了详尽的阐述。从电路图的设计到转印腐蚀，从打眼到焊板调试，都写的清清楚楚。同时还注明了实验中需注意的地方，和实验过程中的成败及原因分析。除此之外，又列出了本次课程设计实验上所使用的所有器件及各元器件的使用方法和区别办法。最后，列出了 写这次论文时所查阅的相关书籍文献，并对这次的课程设计做出了总结，写了实验后自己的心得体会，也对以后的实验表示展望和决心。 LED 显示屏的
7、发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、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。 LED 显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。图文显示屏可与计算机4 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，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖
8、行、工业企业管理和其它公共场所。 它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定 1 设计目的与要求 1.1 设计内容 设计一个由八块 8X8 点阵组成的 LED 显示屏，显示门牌号码。 1.2 设计要求 1 设计 一个 8 块 8*8 点阵的 LED 显示屏。 2 能够实现动态扫 描 。 3 能够实现门牌号的显示 。 2 设计原理及工作原理 2.1 方案论证 1.静态显示方式 静态显示方式，即 8段 LED 数码管在显示某一个数码时，加在数码管上的段码保持不变，直至换显其他数码为止。这样数码管的每一段均应由一条输出线来控制，每显示以为数码需
9、要 8根输出线，当 N 位显示则需 N 8根输出控制线。占用较多 I/O 资源。 2.动态显示方式 为解决静态显示占用较多 I/O 资源的问题，在多位显示时通常采用动态显示方式，动态显示是将所有数码管的段码线对应并联在一起，由一个 8位的输出口控制，每位数码管的公共端分别出一位 I/O 线控制。显示不同数码时，由位线控制各位轮流显示。位线控制某位选通时，该位应显示数码的段码同时加在段码线上，即每一时刻仅仅有一位数码管是被点亮的，当轮流显示的速度较快（每秒 24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，看起来就像所有位同时显示一样，这时，我们就能看到稳定的图像了 由于单片机的接口有限，我们将采用方案 2
10、：动态显示方式，采用动态显示方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按 8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列5 的数据都传送到相应的 列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式 2.2 总体设计 框图 图 1 总体设计框图 3 电路图原理及参数计算 3.1 原理图 图 2 16*32 点阵显示原理图 3.2PCB图 3.2.1 主控板 PCB 图 单 片 机 电源 行驱动器 列驱动器 16X32 显示点阵 6 图 3 主控板 PCB 图 3.2.2 点阵 显示模
11、块 PCB 图 图 4 16*32 点阵显示 PCB 图 3.3 电路的工作 原理 7 3.3.1 点阵设计原理 八个 8 8的点阵构成一个 16 32的点阵。行和列的交叉 处有一个 LED，共由 512个 LED 构成，如果 LED 的阳极与列相连，而阴极与行相连，那么只要给该 LED 对应的列以高电平，行以低电平，那么对应的 LED 就发光。 这里是在行输出设定为从第一行开始进行扫描，然后通过控制列的高低电平进而控制点阵 LED 的亮灭，当列输出为高时，对应的 LED 被点亮，当为低时，被熄灭。 3.3.2 单片机驱动原理 显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件
12、数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。 采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据 一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到 LED 的亮度。 解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下
13、一列数据。为了达到重叠处 理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。 4 元器件的识别 4.1 单片机系统及外围电路 单片机采用 MSC-51或其兼容系列芯片，采用 24MHZ 或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，时期显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。 P1口低 4位与行驱 动器相连，送出行选信号； P1.5 P1.7口
14、则用来发送控制信号。 P0口和 P2口空着，在有必要的时候可以扩展系统的 ROM 和 RAM。 8 图 5 MSC51 单片机最小系统 4.2 74HC595 列驱动电路 由 集成电路 74HC595构成。它具有一个 8位串入并出的移位寄存器和一个 8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。 图 6 74HC595 结构图 74HC595的外形及内部结构如图 6所示。它的输入侧有 8个串 行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚 SI 是串行数据的输入端。引脚 SCK9 是移
15、位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将 SI 的下一个数据打入最低位。 74HC595引脚说明见表 1 符号 引脚 描述 OoO7 17 并行数据输出 GND 8 地 Q7 9 串行数据输出 SRCLR 10 主复位（低电平） SRCLK 11 移位寄存时钟输入 RCLK 12 存储寄存时钟输入 CE 13 输出有效（低电平） SER 14 串行数据输入 VCC 16 电源 表 1 74HC595 引脚说明 移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK 是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G 是输出三态门的开放信号，只
16、有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高组态。SCLR 信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和 RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为 QA QH，最高位 QH 可作为多片 74HC595 级联应用时，向上一级的级联输出。但因为 QH 受输出锁存器 的打入控制，所以还从输出锁存器前引出 QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。 5 组装调试 5.1 使用的主要仪器和仪表 制板机、打孔机、示波器、稳压电源、万用表等 5.2 调试电路的方法和技巧 对照原理图将元件合理安装在电路板上，检查元件位置是否正确，检查无误后，用电烙铁将每个元件用焊锡焊牢，保证每个元件不虚焊。在焊元件时根据不同元件的耐热性尽量减少焊接时间。 先安装一块点阵，先对一块点阵的显示进行调试，然后再逐个将点阵连接 ，顺次调试，全部调试成功后，再设计图形，进行整体的显示 5.3 调试中出现的故障、原因及 排除方法 在调试过程中出现 点阵无法正常显示，检查每条线路有没有虚焊，再进行调试。先将代码设置成全亮，检查有没有未连接好的地方，当显示无误后，再设计图形。 达林顿管的不能接反，否则会不亮。
