基于单片机的点阵电子显示屏的设计方案.docx

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1、基于单片机的点阵电子显示屏的设计邢台学院专业电气自动化班级电气自动化壹班学号2008*姓名指导教师毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目： 基于单片机的电子显示屏的设计专业： 电气自动化姓名： *毕业设计（论文）的内容要求：本次论文的设计是通过查询资料，应用单片机， LED 数码管来设计壹个包括数字时钟，温度显示，闹铃以及止闹功能的显示屏。指导教师（签名）：系主任：年月日毕业设计开题方案2、于老师指导下独立进行调查研究、 搜集资料、 分析综 合、推理论证和系统表述；3 、训练和提高逻辑思维能力、 语言表达能力、 写作能力 以及设计、绘图等技能；4 、注重培养创新意识、 专业技能， 以及分析

2、问题解决问题的能力。二、课题设计（论文）提纲1. 学习单片机的基础知识，查找关联资料。2. 根据关联资料认真学习基础知识。3. 了解电子显示屏的特点设计论文方案，且进行比较，设计硬 软件的设计、编写程序 壹、课题设计（论文）目的及意义目的 :通过本次的设计 ,能够让我们更好的掌握单片机的知识 ,从而更好地掌握点阵式电子显示屏的设计方法 .4. 意义 :1、于本次设计中能综合运用学过的基本理论、基本 知识、基本技能，且于毕业论文写作过程中拓宽、深化、 升华；5. 且进行调试和测量。6. 编写毕业论文四、课题设计（论文）参考文献 ；3 单片机应用技术周平伍云辉编电子科技大学出版社4 8051 单片

3、机实践和应用吴金戌沈金阳郭庭吉编清华大学 出版社5 电子设计竞赛赛题解析黄正谨等编东南大学出版社 毕业设计（论文）指导教师意见书摘要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。前言单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视 和关本文所要论述的通过单片机来控制 LED 点阵显示。LED电子显示屏是利用发光二极管点阵

4、模块或像素单元组成的平面式显示屏 幕。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于壹体的显示 系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。 由于它具有发光效率高、 使用寿命长、 组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日 渐成为显示媒体中的佼佼者。于我国改革开放之后，特别是进入 90 年代国民经 济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈， LED 显示屏的出现正好适应 了这壹市场形势， 因而于 LED 显示屏的设计制造技术和应用水平上均得到了迅速 的提高，生产也得到了迅速的发展，且逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产 业领域。LED 显示屏经历了从单色、

5、双色图文显示屏， 到图像显示屏的发展过程。随着信息产业的高速发展， LED 显示屏作为信息传播的壹种重要手段成为现 代信息化社会的壹个闪亮标志。 近年 LED 显示屏已广泛应用于室内、 外需要进行 服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育 场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。 目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本 相对比较低的场合，使用大、 小屏幕 LED 点阵显示器是比较经济适用的，它能够 用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，能够根据需要使用不同字 号、字型。屏；1.2.2LED 显

6、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1838 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 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 自制壹台简易 16 行*64 列点

7、阵显示的 LED 电子显示 .3.4 非接触止闹第二章方案论证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 点阵显示有以下俩种方案： 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要，可利用俩种方案实现。 方案壹：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：于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。利用定时器和软件结合实现 1 秒定时 中断，每产生壹次中断， 存储器内相应的秒值加 1；若秒值达到 60 ，则将其清零， 且将相应的分字节值加 1；若分值达到 60 ，则清零分字节，且将时字节值加 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

8、当单片机 不上电，程序将不执行。且由于每次执行程序时，定时器均要重新赋初值，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。为保证时钟于电网 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

9、成数字时钟的功能。2.3 温度采集部分品追求多样化，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。方案壹： 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。方案二：采用温度传感器 DS18B20 。DS18B20 能够满足从 -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，于壹 秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储于俩个八位的 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

10、DS18b20 的之上优点，我们决定选取 DS18b20 来测量温度。2.4 芯片的选择方案壹：采取且口输入，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 TL 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。综合之上比较，我们选取 TPIC6B595 来驱动 LED 点阵。2.5 闹铃方式的选择录放音设备闹铃。壹般钟表均具有闹钟功能，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。壹般每天只能设置壹次闹钟、且要由人 按下按钮止闹，使用不是很方便。智能处理

11、器应用可改变这种情况，壹天可按自己需要设置闹钟的开关、多次 闹钟设置且可用非接触方式止闹。方案壹：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，可是价格昂 贵，增加了制造成本。方案二：采取光电传感器，当用壹物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接 口送出壹个低电平，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。基于之上比较我们决定采用光电传感器止闹。2AT89S52 串行口采用的是 TTL 电平，因此必须的有电平转换电路，能够选择 1488 ，方案二：采用单电源电平转换芯片 MAX232A

12、能够使电路变得简单，可靠。基于之上分析，我们选用方案二，选用芯片 MAX232A2.8 电源模块方案壹：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。点阵系统要悬挂于墙上， 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，不仅功率上能够满足 系统需要，不需要更换电源，且且比较轻便，使用更加安全可靠基于之上分析，我们决定采用方案二第三章总体方案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

13、， 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 ,且且能够实现滚动显示。 利用光电传感器来实现非接 触止闹功能。于显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择和切换。3.2 总体设计设计总体框图如图 1第4.1AT89S52 单片机最小系统最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图 2 为 AT89S52 单片 机的最小系统。4.2 温度测量模块温度测量传感器采用 DALLAS 公司 DS18B20 的单总线数字化温度传感器，测温范围为 -55 125 ，可编程为 9 位12 位 A/D 转换精度，测温

14、分辨率达 到 0.0625 ，采用寄生电源工作方式， CPU 只需壹根口线便能和 DS18B20 通CPU 口线少， 量 引 线 和逻 辑 电路如图 3 所3DS18B20 测量信，占用 可节省大 电路。接口 示。图电路4.3 时钟模块时钟模块采用 DS1302 芯片，DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯 片内含有壹个实时时钟 / 日历和 31 字节静态 RAM 通过简单的串行接口和单片机进 行通信实时时钟 / 日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天 数可自图 4 时钟电路4.4 键盘模块键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片 8255

15、。 接法如表 1 所示。PA口接按键， PC口则用于控制状态显示所用 LED 点阵。每个 按键均通过壹个 10K 的上拉电阻接电源 +Vcc, 按键的另壹端接地。 当有键按下时， 和该键相连的 PA 口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的 键处理程序，同时于程序中点亮 LED 点阵。模块电路如图 54.5LED 显示模块点阵数据串行输入 ,器件为移位寄存器 TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为壹行进行且行处理。于点阵显示中以 4 8 个 LED 点阵构成壹个 LED 显示单元 ,采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列俩部分 ,分别来自于行、 列移位寄存

16、器 ,行数据是扫描数据 ,16 行中每次只有壹行被驱动 ,采用逐行扫描方 式,列数据则为汉字的点阵码。 。对于字符和图形显示也能够用点阵处理 ,其显示原 理和方法相同 .电路如图 6图 6LED 显示电路4.6 电源选择200W/5V 的直流稳压电源更加安全电路图如图 7图 7 电源电路4.7PC 机通讯MAX232 是标准的串口通信接口， 对于壹般的双向通讯， 只需要使用串行输入口RXD（第 3脚）、串行输出 TXD（第2 脚）和地线（第 7脚）。MAX232图 8 串口通讯4.8 整体电路系统整体电路如下：图 9 整体电路第五章系统软件设计5.1 主程序5.2 显示子程序流程5.3 显示时

17、间子程序流程第六章测量及其结果分析6.1 基本部分测试和分析6.11 测试仪器： 秒表、温度表、万用电表、 WAVE 仿真器6.12 基本要求部分的测试和分析：(1 )系统上电后，全屏点亮，没有暗点。接着显示时间。按“ #”键后时扫 描键盘，当有 110 键按下时，分别显示十段设定的数字、英文或汉字。(2) 显示时间时通过和秒表对比，测试的系统时间准确。6.2 发挥部分测试和分析(1) 当按下 #后于按下进入亮度调节，按下“ + ”键时，亮度增加。按下“” 键时，亮度变弱。(2) 能够实现文字左右移动(3) 按下“设置时间”键，观察到“钟表”二极管点亮，此时可对时间进 行设置。按下“时间设置“

18、进入时调试，按“ + ”键时间加。于按下“切换” 键时，进入分调整模式，按下“ + ”键，分增加。按下“选择”键时，分调整 模式改为秒调整模式，按下“ + ”键秒增加。经测试该步能够很好的实现。调 整时间完毕后，再按壹下“闹钟设置”进入闹铃设置状态，按下“ + ”键设定 “时”增加，于按下“选择”键进入分的设置，按下“ + ”键设定“分”增加。 于按下“选择”键进入秒设置模式，按“ + ”键秒增加。(4) 系统能够显示 10 组，每组 8 个汉字，完成要求6.3 创新部分测试和分析（1）温度测量 :键盘切换现场环境温度显示：按“功能”键选择“温度” ，将 温度传感器和温度计放入不同的测试环境中

19、进行测试，结果如表 1 所示。表 1 和标准温度计测量值比较表温度计示值（摄氏度）10.325.249.770.185.5温度输出（摄氏度）1025507086由测试知，数字钟的输出和温度计值基本上相等，误差不大于 0.5 度。（2）当到设定时间时，开始访壹段音乐，完成定时闹铃功能。（3）当用手遮挡光电传感器后， 停止放音。 手拿开后，不再放音， 直到到设定时间完成非接触止闹功能设计总结壹种精神从拿到试题，我们就开始准备关于本次课题的材料，每天畅游于图书馆中， 从基本方案的制定， 于到硬件电路的选择， 到制作电路制作， 最后进行程序调试。 于此期间我们遇到很多困难，几乎没有说过壹次好觉，尽管很

20、艰苦，可是我们各 自分工， 相互协作，壹次又壹次品尝到了解决问题的喜悦 ,最终完成了要求的全部 功能，且加入了壹些创新的部分。于此，我要衷心的感谢张胜云老师和我的同学 们，如果没有他们，我将不会这么快就做出这次的毕业设计。此外，于设计中我 发现了自己知识的不足，从这次设计中我学到了很多东西，最重要的是我学会了永不放弃。 于以后的时间里面我们会用这种精神去学习， 更上壹层楼谢辞当我以学子的身份踏入大学校门的那天起，便已注定我将于这里度过人生中 最美丽的青春年华。提笔写下“谢辞” ，我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从 此展开新的画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得 感激。他

21、们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说均是壹笔宝 贵的财富。三年的大学生活不知不觉中就要结束了，于这段难忘的生活中，有我许多美 好的回忆。于这份大学的最后壹页里，首先感谢学院给我们提供这个能自我展示 的平台，感谢我们的指导老师，高健老师 .你们从壹开始的论文方向的选定，到最 后的整篇文论的完成，均非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和 建议，告诉我应该注意的细节问题。谢谢我们班主任老师，从大壹到大二是你的 悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成学业。我要感谢于我二年的学习中无私 传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们 能于学业上有所成绩；是

22、你们让我倍感教师职业的伟大，交给我们知识，又不忘 教育我们如何做人！于此，我仍要感谢寝室的兄弟们于我完成论文的过程中给予 我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过这三年的生活。最 后，再 次对关心、帮助 我的老师和同学表示衷心地感谢！祝你们永远幸福快乐！参考资料1 基于单片机结构的智能系统设计和实现沈红卫编电子工业出版社2 单片机原理和接口技术黄惠媛编海洋出版社3单片机应用技术周平伍云辉编电子科技大学出版社45电子设计竞赛赛题解析黄正谨等编东南大学出版社8051 单片机实践和应用吴金戌沈金阳郭庭吉编清华大学出版社附录例：整屏四个字壹起显示的程序SEREQUP1.0;TPIC6B595 第 3 脚OEE

23、QUP1.1 ；TPIC6B595 第 8 脚RCKEQUP1.2 ；TPIC6B595 第 12 脚MREQUP1.3 ； TPIC6B595 第 9 脚SRCLKEQUP1.4 ； TPIC6B595 第 13 脚ORG0000HLJMPMAINORG0100H主程序 *MAIN:MOVSP ,#70HSETBOEMOV27H,#00HSTART:;初始化寄存器 RAM 单元MOVR0,#30HMOVR1,#64H;30H6FH 单元清零MOVA,#00HST:MOVR0,AINCR0DJNZR1,ST;2Dh 寻址偏址 ;整屏四个字壹起显示LOOP:MOVDPTR,#TAB; 赋查表初值

24、MOVR3,#56PLAY:MOV2DH,#00HMOV2FH,#10HGG:LCALLLINE16; 扫描显示壹次MOV2DH,#00HDJNZ2FH,GGMOVA,DPLCLRCADDA,#16MOVDPL,AMOVA,DPHADDCA,#00HDJNZR3,PLAYSJMPSTARTLINE16:MOV2BH,#16; 扫 16 行， 2BH 放后仍剩几行FF:LCALLLINE1; 扫描显示壹行子程序DJNZ2BH,FF; 扫描行直到 16 行扫完再转RETLINE1:LCALLMSTR; 将显示的内容移入内存单元LCALLSEND; 发送串口子程序LCALLXH; 选通行子程序RET

25、MSTR:; 显示内容移入内存单元MOVR0,#30HMOVR4,#9MOVA,2DH;BB:MOVCA,A+DPTRMOVR0,AINCR0MOVA,2DHADDA,#16; 加 16 移到下壹行MOV2DH,ADJNZR4,BBSUBBA,#143MOV2DH,ARET程序;$ 发 送 数 据 到 串 口 子 $SEND:MOVR0,#30HMOVR5,#8; 壹行有 8 个字节，如每次显示字数不同要作相应改动SETBOESETBMRMOVSER,CSETBSRCLK;触发串行 CP 端DJNZR2,DD1; 每个字节移 8 次够了向下执行RET;选通行子程序XH:CLRRCK; 将输出 CP 变成低电平为上升沿做准备NOPSETBRCKCLRP1.6;CLRP1.7MOVA,27HSWAPACLRMRSETBMRRETDE25MS:MOVR5,#09HDEL2:MOVR6,#0FHDEL3:MOVR7,#01HDJNZR7,$DJNZR6,DEL3四、学生毕业设计（论文）成绩评定