66点阵LED电子显示屏的设计.docx

1、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： 1616 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1/20一、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

2、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 2：30-5：002、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， 2008.12康华光，数字电子技

3、术 M. 高等教育出版社 .2008 83单片机 C 语言应用于实践 M. 清华大学出版社 .2005 74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2/20四、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 MASM1课题简介1.1 LED 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 1

4、6 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

5、 Y， 16*16LED 点阵如图 2.1.1 所示。3/20图 2.1.116X16 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

6、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，4/2074HC154 是一款高速 CMOS 器件， 74HC154 引脚兼容低功耗肖特基TTLLSTTL ）系列。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

7、 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3.1.2 AT89C51 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

8、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： XTAL119 脚）和 XTAL218脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。 RST9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。 VCC40 脚）和 VSS20脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。5/20P0P3 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3239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I

9、R 输入端， 10 脚和 11 脚定义为 I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS18脚）和 SCLS19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 3.13.1.3 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。6/20图 3.1.3AT89C52 单

10、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

11、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3.2.1 74HC154 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7/20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

12、，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 3.2.23.3 16*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

13、必须大于 16 64=1024Hz ，周期小于 1ms 即可。电路如图 3.3 所示：8/20图 3.33.4 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 PROGRAM FILE 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：9/20图 4.1.1图 4.1.210/204.2 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

14、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