点阵电子显示屏的设计.docx
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点阵电子显示屏的设计
点阵电子显示屏的设计
LED大屏幕显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。
基于题目基本要求，本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。
此外，扩展单片机外围
接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。
本系统大部
分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，
使电路简单明了，系统稳定性大大提高。
本系统不仅成功的实现了要求的基本功
能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。
：
单片机LED大屏幕滚屏显示
Abstract
ThislargeLEDdisplayscreensystem,basedonchipmicrocomputer
AT89S52,iscomposedbythefollowingfunctionalmodules:
keyboard
displaying,soundphonating.photoelectricityuntouchedswitch，
temperaturegathering,timingbell
Accordingtothebasicrequirementsofthesubject,oursystemstresseson
therealizationoftimedisplayingandlargescreen
displaying,Furthermore,wealsoextendtheprimaryfunction,addingnew
functions,suchasthesinglechipperipheralports,temperature
gathering,untouchedring-stop,scrollscreendisplay,soundtiming.andso
on.
Adoptingtheideaofhardware-to-software,mostofthosefunctionsare
realizedbysoftwares,whichmakestheelectrocircuitmoreconciseandthe
systemmorestable,
Thedesignachievedandevenexceededalltherequiredbasictechnical
indexes
Keywords:
chipmicrocomputerlargescreendisplaysystemscroll
screendisplay
....................................................................................11.1基本要求..................................................................................................................1
1.2发挥部分...................................................................................................................1
1.3创新部分..................................................................................................................1
....................................................................................22.1显示部分..................................................................................................................2
2.2．数字时钟................................................................................................................2
2.3温度采集部分..........................................................................................................22.4芯片的选择..............................................................................................................3
2.5闹铃方式的选择.....................................................................................................32.6止闹方式的选择.....................................................................................................32.7串口通讯芯片的选择.............................................................................................32.8电源模块..................................................................................................................4
....................................................................................53.1工作原理................................................................................................................5
3.2总体设计..................................................................................................................7
............................................................................84.1AT89S52单片机最小系统..................................................................................84.2温度测量模块..........................................................................................................94.3时钟模块..................................................................................................................9
4.4键盘模块................................................................................................................10
4.5LED显示模块........................................................................................................114.6电源选择.................................................................................................................13
4.7PC机通讯...............................................................................................................13
4.8整体电路.................................................................................................................15
..........................................................................165.1主程序.....................................................................................................................16
5.2显示子程序流程....................................................................................................175.3显示时间子程序流程...........................................................................................185.4与PC串口通讯程序............................................................................................195.5LED亮度调节........................................................................................................205.6温度测量流程图....................................................................................................21
..................................................................226.1基本部分测试与分析...........................................................................................226.2发挥部分测试与分析..........................................................................................226.3创新部分测试与分析...........................................................................................22
.................................................................................................23
..................................................................错误！
未定义书签。
26
第一章任务设计1.1基本要求
设计并制作LED电子显示屏和控制器。
1.1.1自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏；1.1.2自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏
显示数字和字母亮度适中，应无闪烁。
1.1.3显示屏通过按键切换显示数字和字母；
1.1.4显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示
内容；
1.1.5能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。
1.2发挥部分
1.2.1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏；1.2.2LED显示屏亮度连续可调。
1.2.3实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；1.2.4实现实时时间的显示，显示屏数字显示：
时?
分?
秒（例如18?
38?
59）；
1.2.5增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电
保护；
1.2.6实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客
户程序）；
1.3创新部分
1.3.1室温的测量
1.3.2定时闹铃
1.3.3整点报时
1.3.4非接触止闹
1
第二章方案论证
2.1显示部分
显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：
方案一：
静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0和1表示,若为0,则表示LED无电流,即暗状态;若为1则表示二极管被点亮。
若给每一个
发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有LED的状态保持到下一幅画。
对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。
方案二：
动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。
动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。
但设计上如果处理
不当,易造成亮度低,闪烁问题。
因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。
动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式,复用的程度不是无限增加的,因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利
用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短,发光的亮度等因素.我们通过实验发现,当扫描刷新频率（发光二极管的停闪频率）为50Hz,发光二极管导通时间?
1ms时,显示亮度较好,无闪烁感.。
鉴于上述原因,我们采用方案二
2.2．数字时钟
数字时钟是本设计的重要的部分。
根据需要，可利用两种方案实现。
方案一：
本方案完全用软件实现数字时钟。
原理为：
在单片机内部存储器设
三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。
该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不
上电，程序将不执行。
且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该
时钟精度不高。
方案二：
本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。
该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，
可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电网电压
不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。
当电网电压
不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电，
程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。
基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
2.3温度采集部分
能进行温度测量是本设计的创新部分，由于现在用品追求多样化，多功能化，
所以我们决定给系统加上温度测量显示模块，方便人们的生活，使该设计具有人
性化。
方案一：
采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏
电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。
2
方案二：
采用温度传感器DS18B20。
DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度
转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数
据转换成十进制就是温度，使用方便。
基于DS18b20的以上优点，我们决定选取DS18b20来测量温度。
2.4芯片的选择
方案一：
采取并口输入，占用大量I/O口资源
方案二：
选取串口输入，使用较少。
所以我们选用串口输入。
串口输入我们
可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。
但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED，而TI公司的DMOS器件TPIC6B595,除具有TTL和CMOS器件中移位寄存器595的逻辑功能外,其最大的特点是驱动功率大,可直接用作LED的驱动。
综合以上比较，我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。
2.5闹铃方式的选择
方案一：
采用蜂鸣器闹铃，当到设定时间时，单片机向蜂鸣器送出高电平，
蜂鸣器发生。
采用蜂鸣器闹铃结构简单，控制方便，但是发出的闹铃声音单一。
方案二：
采用录音放音芯片1420闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到
设定时间时，单片机控制录放音设备放音。
采用录放音电路铃声可以自己预先设
定一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。
且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。
基于录音放音芯片1420的以上优点，我们决定采用录放音设备闹铃。
2.6止闹方式的选择
一般钟表都具有闹钟功能，到设定时间，便自动启动闹钟，发出音乐提醒人们，
再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。
一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下
按钮止闹，使用不是很方便。
智能处理器应用可改变这种状况，一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次
闹钟设置并可用非接触方式止闹。
方案一：
采取远程红外遥控止闹，遥控器发出特定红外信号时，单片机接受
到信号，向发音设备发出停止信号止闹。
红外遥控止闹控制距离远，但是价格昂
贵，增加了制造成本。
方案二：
采取光电传感器，当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接
口送出一个低电平，单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。
光电传感器价格
便宜，线路简单，易于控制。
基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。
2.7串口通讯芯片的选择
AT89S52串行口采用的是TTL电平，因此必须的有电平转换电路，可以选择
1488，1489，MAX232A.
方案一：
采用1488或1489芯片实现电平转换，但在使用中发现这两种芯片
可靠性不高，且需要正负12V电源，使用麻烦。
方案二：
采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。
3
基于以上分析，我们选用方案二，选用芯片MAX232A2.8电源模块
方案一：
采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，使
用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。
点阵系统要悬挂在墙上，电
池总量大，使用会有较大安全隐患。
方案二：
采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统
需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠
基于以上分析，我们决定采用方案二
4
第三章总体方案
3.1工作原理
利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。
单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、
日历的显示。
点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块，把单片机传来的数
据显示出来,并且可以实现滚动显示。
利用光电传感器来实现非接触止闹功能。
在
显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
图3-1AT89S51管脚图
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C52引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统
提供高性价比的解决方案。
AT89S52具有如下特点：
40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电
模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系
统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能
直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
其各管脚说明如下：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
5
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输
入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉
高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地
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