1、 本科毕业设计 （ 20 届） 基于单片机的移动点阵屏的设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 电子时钟，它最大的特点在于走时精确和功能的多样化，为我们带来了极大的方便。而 LED 点阵时钟显示屏，具有 亮度高、功 耗小、寿命长等优点。若以 LED 点阵来作为电子时钟的显示屏，则可实现远距离、大视角的时钟显示。从而非常适合于在公共场所中显示时间。 文章设计了一种基于单片机的移动点阵屏，实现了点阵屏左移滚动显示字幕、时钟显示、循环翻页显示功能，日期时间具有记忆功能，停电时显示关闭但仍继续走时，上电时不需重新设置。 对系统的硬件
2、、软件进行了设计和安装调试，通过 Proteus 软件的仿真测试和实物的联机调试达到了预期的功能，具有一定的应用价值。 关键词： LED 点阵 ；滚动字幕；时钟； STC89C51 - 2 - Abstract Electronic clock, which features the largest travel time is accurate and functional diversification, brought us great convenience. The clock display LED dot matrix, high brightness, low power co
3、nsumption, long life and other advantages. If LED dot matrix display as a digital clock, you can achieve long-range, large angle of the clock display. Thus very suitable for display in public places time. The article has designed a kind of a scrolling LED dot matrix display screen based on MCS-51, h
4、as realized many functions: the scrolling chinese characters rolling to the left on the LED dot matrix screen,the display of clock, the display of circulation turnpage, date and time has the memory function , the clock also will work when the power off, it wont set the time when the power on. Design
5、, installation and commissioning of systems hardware, software, through the simulation of software testing and on-line debugging achieve the desired functionality, has a certain practical value. Key Words: LED dot matrix; rolling subtitles; clock; STC89C51 - 3 - 目 录 1 引言 . 1 1.1 背景介绍 . 1 1.2 课题研究的目的
6、和总体思路 . 1 1.3 方案 . 2 2 硬件设计 . 3 2.1 硬件部分总体框架 . 3 2.2 单片机 51 简介 . 3 2.2.1 51 单片机的硬件结构 . 3 2.2.2 51 单片机的外部引脚 . 4 2.2.3 51 单片机最小系统电路设计 . 6 图 2-4 51 单片机最小系统图 . 6 2.3 其他芯片介绍 . 7 2.3.1 74HC595 简介 . 7 2.3.2 74HC154 简介 . 8 2.4 汉字字模提取 . 9 2.4.1 16*16 点阵汉字的字模提取 . 9 2.4.2 16*8 点阵汉字的字模提取 . 10 2.4.3 16*32 LED 点阵
7、的结构及显示原理 . 10 3 软件设计 . 12 3.1 程序设计与流程图 . 12 3.1.1 主程序 . 12 3.2 中断处理程序 . 14 3.3 串口方式发送数据 . 15 3.4 显示取模数组 . 16 3.5 点阵左移程序 . 17 3.6 时钟程序 . 18 4 制作和调试 . 21 4.1 硬件制作 . 21 4.1.1 点阵屏的级联 . 21 4.1.2 显示屏驱动电路 . 23 4.2 软件编写 . 26 4.3 系统调试与安装 . 26 5 结论 . 28 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 29 附录 1 系统实物图 . 30 附录 2 系统原理图 .
8、32 - 4 - 附录 3 系统 PCB 图 . 33 附录 4 毕业设计作品说明书 . 34 - 1 - - 1 - 1 引言 1.1 背景介绍 LED 显示屏从 80 年代后期在全球迅速兴起，短短的几十年中，相关技术和产业都取得了长足的进步， LED 显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息 显 示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。 1990 年 -1995 年，这一阶段主要是单色和 16 级双色图文
9、屏。用于显示文字和 简单图片，主要用在车站、银行、 邮局等公共场所，作为公共信息显示。 1995 年以来， LED 显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。 1995 年以来， LED 显示屏产业内部竞争加剧，形成了许多中小企业，产品价格大幅回落，应用领域更为广阔，产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题，有关部门对 LED 显示屏的发展予以重视并进行了适当的规范和引导， 目前这方面的工作正在逐步深化。 我们可以看到， 着 科学技术 的不断进步，以及 LED 显示技术的不断完善， LED点阵显示屏的 应用领域将会越来越广 。 1.2 课题研究的目的和总体思路 巩固、加深和
10、扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决一般控制的能力；培养针对课题需要、选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力、提高组成系统、编程、调试的动手能力； 通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机应用系统的开发、研制的过程、软硬件设计的方法、内容及步骤； 掌握 KEIL C， Proteus， Protel 等相关软件的应用 。 - 2 - - 2 - 总体思路： 本次设计以单片机 STC89C51 为核心， 利用 4 16 译码器 74HC154 和串入并出芯片（带锁存功能） 74HC595 控制列，去分别控制 16*32 点阵电子显示 屏 中每一个发光二极管的亮灭
11、,从而在显示屏上组合出所需要的图像，实现设计所需要的功能。 1.3 方案 在方案的选取上，主要考虑了以下几个方面： 1 单片机型号的选择。本设计选用了 STC89C51 单片机对系统进行设计开发，并在 Proteus 中进行模拟仿真，因为 51 单片机足够可以满足控制点阵屏的移动和时钟的显示，而且还有足够的 RAM，接口都够用，不需要扩展。 AVR 单片机虽然在性能上都比 51 单片机高，但是 AVR 单片机价格比 51 单片机昂贵，用 AVR 会显得浪费，对 AVR 的了解程度还不够，编程能力不足，因此选择了 51 单片机作为首选。 2 单片机外围器件的选取。 51 单片机有有 40 个引脚
12、，由于 16*32 点阵需要16根行线和 32 根列线，用单片机的 I/O 端口去直接控制显然不可能，在这里，采用了 4 16 译码器 74HC154，对 16 根行线的控制仅用了四个 I/O 端口，而对32 根列线的控制，则采用了 8 块串入并出（带锁存功能）的 74HC595 级联来实现，这样，点阵显示的数据传输线一共才占用单片机的 8 个 I/0 端口资源。 另外，这样做还有一个好处是，在我们要对加大点阵屏显示的汉字个数时，在硬件上只需往后串联 74HC595 和点阵 屏即可以了。为了保证点阵亮度均匀，每根行线的需加一个（ 8550） PNP 三极管做驱动。 3 显示切换都是自动的，先显
13、示左移滚动屏幕，然后显示年，月，日，星期，小时，分钟，翻页循环显示， DS1302 用 3V 后备电池，断电后，时间有记忆功能，上电后时钟能继续走时，不用重新设置。 - 3 - - 3 - 2 硬件设计 2.1 硬件部分总体框架 本次设计是以 STC89C51 单片机为核心，利用 4-16 译码器 74hc154 控制16*32 点阵屏（由 8 块 8*8 的点阵组成）的行， 74HC595 控制列 ， 去分别控制 16*32点阵电子显示屏 中每一个发光二极管的亮灭 ,从而在显示屏上组合出所需要的图像，实现设计所需要的功能。 系统硬件框图如 2-1 所示： S T C 8 9C 5 1D S
14、13 0 27 4 H C 5 9 57 4 H C1 5 41 6 * 3 2 点 阵 屏图 2-1 系统硬件框图 2.2 单片机 51 简介 2.2.1 51 单片机的硬件结构 8051 单片机的基本结构框图如图 2-2 所示： - 4 - - 4 - 图 2-2 8051 单片机基本结构框图 MCS-51 单片机的内部结构按功能可划分为 8 个组成部分：微处理器 (CPU)、数据存储器 (RAM)、程序存储器 (ROM/EPROM)、特殊功能寄存器 (SFR)、并行I/O 口、串行通信口、定时器 /计数器及中断系统。它们是通过片内单一总线连接起来的。 2.2.2 51 单片机的外部引脚
15、制造工艺为 HMOS 的系列单片机都采用 40 条引脚的双列直插式 (DIP),引脚排列如图 2-3 所示， 40 个引脚按功能可分为下述三部分。 内部总线时钟电路C P UI N T 0T 1T 0并行接口 串行接口P 0 P 1 P 2 P 3 T X D R X D中断系统R O M R A M 定时/ 计数器I N T 1- 5 - - 5 - P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.78R S T / V P D9P 3.0 / R X D10P 3.1 / T X D11P 3.2 / I N T 012P 3.3 / I N T
16、 113P 3.4 / T 014P 3.5 / T 115P 3.6 / W R16P 3.7 / R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2.021P 2.122P 2.223P 2.324P 2.425P 2.526P 2.627P 2.728P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0.732P 0.633P 0.534P 0.435P 0.336P 0.237P 0.138P 0.039V C C40I C 1A T 8 9C 51图 2-3 51 单片机引脚图 1. 电源及时钟引脚 此部分引脚包括电源引脚 Vcc、 Vss 及时钟引脚 XTAL1、 XTAL2。 电源引脚接入单片机的工作电源。 Vcc(40 脚 ):接 5V 电源。 Vss (20 脚 ):接地。 时钟引脚 (18、 19 脚 ) 外接接晶振。 2. 控制引脚 控制引脚包括 (即 RST)、 ALE、 PSEN、 EA 等。此类引脚提供控制信号，有些引脚具有复用功能。 (1) RST/VPD (9 脚 )： 当振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的高电平将使单片机复位 (RST)。
