机电一体化毕业论文.docx

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机电一体化毕业论文

毕业设计

（说明书）

题目：

基于51单片机的点阵式LED显示控制

姓名：

谢亚楠

学号：

20122000166

平顶山工业职业技术学院

2015年5月25日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计任务书

姓名谢亚楠

专业班级12级中兴订单四班

任务下达日期年月日

设计开始日期年月日

设计完成日期年月日

设计题目：

基于51单片机的点阵式LED显示控制

指导教师赵江涛

院（部）主任郭宗跃

2015年月日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计答辩委员会记录

电力工程学院中兴订单四班专业，学生谢亚楠于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：

基于51单片机的点阵式LED显示控制

指导老师：

赵江涛

答辩委员会根据学生提交的毕业设计材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生赵江涛毕业设计成绩为。

答辩委员会人，出席人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员：

，，，

，，,。

平顶山工业职业技术学院

毕业设计评语

第页

共页

学生姓名：

谢亚楠专业班级中兴订单四班年级12级

毕业设计题目：

基于51单片机的点阵式LED显示控制

评阅人：

指导教师：

（签字）年月日

成绩：

系主任：

（签字）年月日

毕业设计及答辩评语：

摘要····················································

目录····················································2

第一章绪论············································3

1.1设计背景知识·····························

1.2研究趋势及发展现状··························

第二章8051单片机的体系结构

2.1单片机的基本内部资源································

2.2储存组织·································

2.3单片机系统外围电路···································

第三章LED电路

3.1LED简介·······························

3.216×16点阵LED原理及应用···································

3.3LED点阵的显示文字图形的原理···························

3.4驱动方式·································

3.5点阵的移动·····················

第四章系统总体方案·····························

摘要

本设计是基于MCS-51的16×16点阵LED电子显示屏的设计。

整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。

通过该芯片控制行驱动器74LS154和列驱动器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，全屏能显示多个汉字、图像、阿拉伯数字等，显示采用动态显示，使得文字等能够实现静止、移入移出等多种显示方式。

设计中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。

本文的设计是基于单片机系统的基本模块的一部分。

LED点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

本设计主要以AT89C51单片机为核心，采用串行传输、动态扫描技术，来制作的一款拥有多功能的模块化16×16LED点阵的多功能显示屏。

关键词：

AT89C51；单片机；LED点阵；显示屏；驱动电路

、

第1章绪论

1.1课题设计背景知识

当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为信息显示的重要媒体，由于LED电子显示屏具有所显内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活在金融证券、体育、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。

因此点阵式显示器件的研制、生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。

该设计广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通信技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。

我国经济发展迅猛，对信息传播有越来越高的要求，可以相信，LED电子显示屏以其大的显示信息量，寿命长，耗电量小，重量轻，空间尺寸小，稳定性高，易于操作，安装和维护等特点，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。

LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万……几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。

利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。

目前应用最广的是红色、绿色、黄色。

而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。

LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。

在短短的十来年中，LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。

LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、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显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：

1.证券交易、金融信息显示；2.机场航班动态信息显示；3.港口、车站旅客引导信息显示；4.体育场馆信息显示；5.道路交通信息显示；6.调度指挥中心信息显示；7.邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示；8.广告媒体新产品等。

1.2研究趋势及发展现状

1.我国LED产业发展现状

经过多年的发展，我国LED产业链已经日趋完善，企业遍布衬底、外延、芯片、封装、应用各产业环节。

纵观整体产业链条，由于上游产业对于技术和资金要求较高，导致国内企业极少涉足，因此产业存在企业数量少，规模小的特点。

相比之下，由于下游封装和应用对企业提出的资金和技术要求相对较低，这恰恰与国内企业资金少，技术弱的特点相匹配，因此，国内从事这两个环节的企业数量较多。

这种企业结构分布不均的局面导致中国LED产业多以低端产品为主，企业长期面临严峻的价格压力。

随着国家半导体照明工程的启动，中国LED产业发展“一头沉”的状态正在发生改变，中国LED上游产业得到了较快的发展，其中芯片产业发展最为引人注目。

但单从产业规模看，封装仍是中国LED产业中最大的产业链环节。

2006年包括了衬底、外延、芯片、封装四个环节的中国LED产业总产值达到105.5亿元，其中封装环节产值达到87.5亿元。

不断扩大的市场需求以及政府的大力支持是保证LED产业发展的有利因素。

近几年，诸如显示屏、景观照明、交通指示灯、汽车应用、背光源等LED应用市场迅速兴起。

新兴应用市场对LED发光效率要求的不断提升催生了对中高端产品的需求。

随着市场需求的增大，LED芯片产业产品升级步伐逐渐加快，LED芯片产品将整体走向高端。

另一方面，LED封装产业的快速发展，也为LED芯片提供了广阔的市场需求，进而为LED产业的发展提供了良好的外部环境。

国家对LED产业的发展也给予了大力支持。

2006年，根据我国半导体照明产业的发展现状，有关部门制定半导体照明产业发展计划和2006年技术发展路线图提出，对于LED芯片的投资将占LED产业投资的20%，研究重点将放在GaN芯片的生产以及功率芯片的研发上。

同时，随着LED芯片生产企业的不断增多，LED芯片产值的增长速度一直高于封装环节，导致芯片产值在我国LED产业产值中所占比重不断提升，由2002年的5.4%上升至2006年的11.3%。

由此可见，我国LED产业正在由低端走向高端，向附加值更高、更具核心价值的芯片环节迈进。

我国2005年—2007年LED器件、高亮度LED器件、LED芯片、高亮度LED芯片的产量和年增长率。

可以看出LED芯片产量从2005年的180亿只上升为2007年的360亿只，保持着较高的年增长率，而高亮度LED芯片在2005年的产量为60亿只，到2007年味210亿只，增长了3.5倍。

2.LED显示屏的发展趋势

我国现阶段的应用市场主要在建筑照明、室内外显示屏，因此，下一波的主力可能还是目前这些市场。

但在手机、小尺寸液晶背光、汽车的渗透会加大，另外一些零散市场如特种照明的开拓也会更大（特种照明对成本的要求没有通用照明那么苛刻）。

经过前几年的替换，LED交通指示灯已经非常普遍，由于LED的使用寿命较长，短期内很难在出现大规模的替换工作，这就使得交通指示灯对于LED的需求将出现一段低潮期；国内轿车市场庞大，但要求较高，认证周期长，只要有过硬的产品质量，国内车用背光及车灯的LED市场需求非常大，而且这一市场的需求增长比较稳定；而LED显示屏以其易拼装、低功耗、高亮度等优点已经广泛应用到银行、证券、广场、车站、体育场馆中，未来这一市场仍有很大增长潜力；在奥运会、世博会、一些城市夜景工程示范效应的带动以及国家半导体照明工程等众多有利因素的促进下，建筑照明市场依然前景广阔。

现代信息社会中，作为人机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。

高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。

基础材料的产业化。

使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。

LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。

全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。

未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。

3.课题设计意义

本设计利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的汉字和字符。

其中显示字模数据有单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成。

点阵采用单色显示，该显示器电路的特点是：

点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度均匀。

该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。

并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。

并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。

目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。

但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。

因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。

第二章单片机的系统结构

MCS-51单片机内部包含运算器、控制器、