66点阵LED电子显示屏的设计.docx
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66点阵LED电子显示屏的设计
邮电与信息工程学院
课程设计说明书
课题名称：
16×16点阵LED电子显示屏的设计
学生学号：
1002030205
专业班级：
计科02班
学生姓名：
龚建新
学生成绩：
指导教师：
王会清
课题工作时间：
2018年5月6日至5月20日
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一、课程设计的任务的基本要求：
一、设计部分
设计一个能显示16X16点阵图文LED显示屏，要求能显示图文或文字，显示图文或文字应稳定、清晰，图文或文字显示，以卷帘形式向上滚动显示。
2、论文部分
1、学生应提交的资料：
纸质《课程设计说明书》1份
源程序1份<作为附件）。
2、课程设计摘要<中文）的内容包括：
概述：
包括该次课程设计自己所作的题目，所用的编程工具等；
需求分析<基本要求）、设计<算法思想、关键函数的流程图）、实现<源程序清单
及注释）；调试分析和运行结果<输入和输出截图）；
参考文献<至少2篇）
3、课程设计摘要<英文）部分，只需简要介绍设计中使用的语言和知识，以及设计实现的功能即可。
指导教师签字：
王会清
2018年5月20日
二、进度安排：
1、程序设计
十一周：
周一~周五上午8：
30-11：
30
下午2：
30-5：
00
2、论文撰写
十二周：
周三~周四自行安排时间
3、程序演示和论文提交
十二周：
周五
三、应收集资料及主要参考文献：
[1]金龙国，单片机原理与应用[M].中国水力水电出版社，2008.1
[2]康华光，数字电子技术[M].高等教育出版社.20088
[3]单片机C语言应用于实践[M].清华大学出版社.20057
[4]周润景，基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京：
北京航空航天大学出版社
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四、课程设计摘要<中文）
注：
本程序所使用为汇编语言所使用的软件MASM
1课题简介
1.1LED显示简介
目前广告牌具有显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。
因此传统的LED
显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。
而利用PC机通信技术控
制LED显示屏,则具有显示内容丰富,信息更换灵活等优点。
2课题系统整体方案
2.1需要实现的功能
本设计是一16×16点阵LED电子显示屏的设计。
整机以40脚单片机AT89C51为核心，通过该芯片控制列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。
该电
子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字。
显示可以采用动态
显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。
开关控制显示
“矿大电气五班”、“电子综合设计”的字幕。
同时还要实现的功能：
5V的电压输入，时钟电路的设置，复位电路的设置，单
片机给74HC154芯片同时给E1和E2低电平，74LS154才能正常的工作。
例如
如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
应用时限流电阻可以放在X轴
或Y，16*16LED点阵如图2.1.1所示。
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图2.1.1
16X16点阵LED工作原理说明:
16X16点阵共需要256个发光二极管组成，
且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某
一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：
一根竖
柱：
对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。
一根横柱：
对应的行置
0，而
列则采用扫描的方法来实现。
需要实现的功能如下图流程图图
2.1.3所示：
时钟电路
复位电路
行扫描模块
显
示
模
块
16*16点阵
列扫描模块
三极管
本电路使用AT89C51实现行驱动，对显示模块从上至下的扫描，用
74HC154和三极管实现列驱动，对显示模块从左至右的扫描，然后显示字符。
在
中规模集成电路中译码器有几种型号，使用最广的通常是74HC154译码器，
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74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引脚兼容低功耗肖特基
TTL
2.2系统软件的设计
软件程序是整个控制系统的核心部分。
显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示
屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。
程序中将
数据存储器分为三个区：
显示缓冲区、数据存储区和接收缓冲区。
单片机通过串口中断接收PC机传来的数据，暂时存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然后再根据显示方式依次从数据存储器中取出数据放入
显示缓冲区中用于显示。
显示采用逐行扫描的方式，图5是显示一屏字符的程序流
程图。
与PC机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息，实现与
计算机的数据信息传输。
3系统硬件电路的设计
3.1单片机系统及外围电路
3.1.1单片机的选择
本设计选用了AT89C51单片机作控制
3.1.2AT89C51芯片介绍
概述：
AT89C51为40脚双列直插封装的
8位通用微处理器，采用工业标准的
C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的
8xc52
相同，其主要用于会聚调整时
的功能控制。
功能包括对会聚主
IC内部寄存器、数据
RAM及外部接口等功能部件
的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号
IR的接收解码及与主板
CPU通信等。
主要管脚有：
XTAL1<19脚）和XTAL2<18
脚）为振荡器输入输出
端口，外接12MHz晶振。
RST<9
脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位
电路。
VCC<40脚）和VSS<20
脚）为供电端口，分别接
+5V电源的正负端。
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P0~P3为可编程通用
I/O
脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，
P0端口
<32~39
脚）被定义为
N1
功能控制端口，分别与
N1的相应功能管脚相连接，
13
脚定义为
IR输入端，10脚和11脚定义为I2C
总线控制端口，分别连接
N1
的
SDAS<18
脚）和SCLS<19
脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能
端口，连接主板CPU
的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的
控制功能。
AT89C51的引脚图如下图3.1所示：
图3.1
3.1.3单片机系统外围电路
单片机外围电路一般有两块：
时钟电路<如图3.1.3）和复位电路<3.1.4）
时钟电路由一个晶振和两个小电容组成，用来产生时钟频率。
复位电路由一个电阻、按键和一个电容组成，用来产生复位信号，使单片机上电的时候复位。
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图3.1.3
AT89C52单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2
分别为振荡器电路的输入端和输出端，时钟可由内部和外部生成，在XTAL1和
XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。
系统采用的定时元
件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶振频率选择12MHz，C1、成的电容
值取22PF,电容的大小频率起微调的作用
图3.1.4
单片机有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位与上电复位方式，当上电时，C1相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下复位时单片机复位。
在有时碰到干扰时会造成错误复位，但是大多数条件下，不会出现单片机错误复位，而可能会引起内部某些寄存器错误复位，在复位端加一个去耦电容，则会得到很好的效果。
3.2驱动电路
3.2.174HC154芯片简介
74HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有
效输出。
74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。
该使能门电路包含两个“逻辑与”输
入，必须置为低以便使能输出端。
任选一个使能输入端作为数据输入，74HC154
可充当一个1-16的多路分配器。
当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随
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应用的状态。
3.2.2驱动电路的构成
本设计的驱动电路由三极管的集电极输出给点阵显示屏，使其足够亮。
其驱动电压为5V。
行驱动由P0口列驱动电路如图3.3.2所示：
图3.2.2
3.316*16LED显示屏电路和原理
16*16LED显示屏电路在proteus仿真中由四个8*8LED点阵组成的，其中二
极管的正极控制器也就是AT89C51，负极接译码器也就是74HC154。
显示屏可以
显示字符、汉字、动画等任何图形。
该电路充分利用了单片机的I／O口资源．使
整机硬件达到最简。
16*16点阵的原理：
点阵LED扫描法介绍点阵LED一般采用扫描式显示，实
际运用分为三种方式：
<1）点扫描；<2）行扫描；<3）列扫描。
若使用第一种方
式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。
电路如图3.3所
示：
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图3.3
3.4电源电路
本设计采用电源线直接从家用电路中接入电源，经变压为5V，为电路供电。
4，调试及性能分析
4.1软件调试
将上述程序进行编译后，打开AT89C51单片机的元件属性编辑对话框，如图
4.1.1所示。
在PROGRAMFILE中，单击文件夹图标，选择“程序ll.hex”文件
后，即可对系统进行仿真，整个系统的仿真结果如图
4.1.2所示：
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图4.1.1
图4.1.2
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4.2性能分析
本文设计的点阵LED显示屏控制系统以AT89C52单片机为基础，采用静态
RAM作为数据存储器，利用串行接口实现与PC机的数据传输。
在系统设计中还兼
顾了单片机的抗干扰能力，有效地提高了系统运行的可靠性。
可直接运用于实际场
合。
可实现汉字、字符及数字等内容的显示。
可以随时更新显示的内容。
使用起来
非常方便。
5实验总结
本文设计的点阵LED图文显示屏，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均
匀、充足，可显示图形和文字，显示的图形和文字较稳定、清晰。
在本次设计过程中，我们
得到以下体会：
通过两个星期和大家的一起的努力，我收获了很多，本设计是用四个
8x8的点阵显示模块组成的16x16的点阵LED图文显示屏，能够在目测条件下LED
显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。
图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。
本系统具有硬件
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