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1、某某职业技术学院毕业设计设计题目 LED点阵显示 系 别 机 电 工 程 系 专 业 电子信息工程技术 班 级 09306 姓 名 指导教师 2012年 5 月LED点阵显示器摘要：本设计使用简单单片机AT98S52作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16*16的点阵LED显示屏。利用烧录器可以很方便的实现单片机与PC机等外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、机场、银行等公共场所，使信息的发布全面进入动屏时代,所以本设计具有很强的现实应用性。关键词：点阵 LED 单片机 1 绪 论1.1 概述 LED电子显示屏是随着计算机及相
2、关的微电子光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，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。1.2 LED简介LED即发光二极管是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。最近蓝色、纯绿色超高亮发光二极管相继研制成功并已商品化，用LED制成室外大彩电已成为现实，它标志着 LED显示技术达到了一个新的高度。LED显示屏是用发光二极管作显示
3、像素而构成的显示屏，受空间限制小，适合于几平方米到几百平方米的屏幕，在此范围内和其它几种屏幕相比有较强优势，可表现文字、图形、图像、动画和视频，能较好地适应各种使用环境.1.3 LED屏的分类 1.3.1按显示器件分类 LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。 LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。 LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。 1.3.2.按显示方式分类 有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块控制驱动12块（最多可
4、控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）2 LED点阵显示屏2.1 LED显示屏的简介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，它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，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。2.2 LED显示屏的需求分析 信息化社会的到来，促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LE
5、D、EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用，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。（9） 演出和集会。（10） 展览会。2.3 LED显示屏实现的功能2.3.1 显示屏驱动电路的选择 采用通用芯片74LS5
6、95，其具有8位锁存、串并移位寄存器和三态输出，可以用它的锁存功能实现硬件电路对数据的刷新。其特点是控制信号简单，级联方便，芯片数量少。2.3.2 亮度连续可调功能 通过调节电位器来改变电压,实现亮度的调节。调节电位器实现线形电压调整,从而控制三极管使显示屏压降发生改变。从而达到连续调节亮度的目的。电位器的调节范围较大，因此用此方法来调节。图2.1 简单单片机处理框图2.3.3 串行口的选择采用MAX232来进行串行的传输, 用串行通讯的好处是简单，抗干扰性强.由于本系统有寄存器,因此不需要远距离传输,因此MAX232已经足够满足要求。并且可直接和PC机接口，2不用外加协议转换电路。3 系统的
7、具体设计与实现3.1 系统总框图图3.1系统原理图3.2 硬件部分 用常用的AT89S52控制。技术比较熟练，应用广泛，现在的51系列技术硬件发展的也非常得快，也出现了许多功能非常强大的单片机，因此使用单片机可以实现要求的基本功能。 都是8051的内核，只不过52的内部资源比51稍多，比如增加了一个16位的计数器T2，当然相应的特殊寄存器(SFR)也有了一点变化，另外52的内存也从51的128字节提高到了256字节，ROM也从2K提高到4K，可以装下更大的程序，但是若单从运算速度来讲，由于二者都是8051的直系后代，基本上可以认为二者运算性能相同。 考虑到内存的增加对较复杂的程序带来的好处，5
8、2的总体性能是要比51好不少的。 另外S52比C51还增加了ISP功能，就是在线可编程功能，这可是很有用的功能哦，首先是省去购买编程器的钱，另外，对于买不起仿真器或希望能板上调试（就是插在成品电路板上调试）的人来说十分有价值，你可以随时更新插在电路板上的单片机的程序，十分方便。当然S51也具备这一功能，C51和C52都不具备，现在电子市场能买到的大都是S系列的。图3.2 8*8点阵外观及引脚图 采用4个8*8LED显示模块，构成16行*16列点阵显示点阵显示屏。4片8*8点阵LED显示模块利用总线形组成一个16*16的LED点阵，用于同时显示1个1616点阵汉字或4个168点阵的字母字符或数字
9、。单元显示屏可以接收来自控制器（主控制电路板）或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示板可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的显示内容。3.2 软件部分3.2.1 LED显示屏驱动电路采用74HC154译码器。将从AT89S52里出来的列信号通过74HC154级联而成的16位的信号输出端连接到16*16的点阵LED的输入端，作为点阵的行驱动信号。从89S52输出四个信号分别输入到级联的74HC154译码器，然后输出16位行信号，经过16个200欧姆的电阻，再输入到16个PNP（8550）三极管的B极来进行
10、对行信号的放大，其中所有的三极管的E极相连接+5V的电源，所有的C极接16个LED点阵的行型号引脚，得到的信号作为点阵LED 的行输入信号。通过对154的四个输入信号进行控制，改变行信号来控制二极管的亮、灭来显示出所要求的字符、汉字。行驱动电路：每个LED管亮需要7mA的电流，那么64个同时亮就需要448mA的电流，所以我们要对列进行驱动，我们采用晶体管8550对列信号进行放大，使LED点阵能够正常显示。其驱动电路如下：图3.3 74HC154行驱动线路图3.3.2 LED显示器列驱动电路 此电路是由集成电路两个级联74HC595构成的，它具有一个8位串入并出的移位寄存器，可以实现在显示本行各
11、列数据的同时，传送下一行的列数据。图3.4 74HC595列驱动线路图3.5 刷新频率的计算根据人眼的视觉的暂留特性，50HZ是适宜的刷新频率，所以CPU的刷新频率一般不低于60HZ，但是刷新频率太高的话，会使显示屏的亮度降低，所以刷新频率有最高值要求，本设计最高刷新频率为600HZ。3.6 键盘键盘是使用比较简单的独立式键盘，而且具有指示功能模块电路图如图图3.5 按键开关线路图 键盘各项功能如下：显示模式键：键可以模式选择五种模式，预存汉字、预存符号、SD卡信息、时钟和PC数据显示。滚动模式键：可以控制二种滚动模式，在正常显示模式下实现左、右滚动。循环模式键：可以控制定时循环模式。时间调整
12、键：即时间设定键，在时钟显示模式下，可配合加减键循环设置时、分、秒。定时键：按下时，显示当前的循环间隔的时间，可利用加减键进行间隔控制调整。刷新频率键：按下后，显示刷新频率，可利用加减键调整。滚动速度键：按下后可以显示当前的速度，利用加减键调节滚动速度。加、减键：配合其他键，在各种模式下，实现调整。复位键：复位系统。3.7 系统各个程序流程框图本系统的显示处理采用动态扫描法，而键盘处理采用查询法并注意按键的消抖处理。整个程序可以分为键盘扫描、点阵行列的扫描、串口传输。3.7.1 主程序的流程图开始初始化寄存器、变量、I/O 否是否按键按下？ 按键处理子程序模块是 否是否收到串口命令？处理命令子
13、程序模块 是 3.7.2 按键程序本系统中的按键程序分为按键扫描子程序和按键功能执行子程序。而且在按键中使用了定时器Time0来实现按键消抖的功能。清中断按键扫描是否有键按下？计数器清0是 否 是计数器加1计数器是否大于10？ 否中断结束置按键有效标志3.7.3 扫描 本系统中利用89S52来实现点阵显示屏的行列的扫描，其软件的流程图如下图清中断送扫描行数据扫描当前行行数加14测试、结果及分析4.1功能表4.1要实现的功能测试的结果LED显示实现了16*16的点阵显示显示屏无闪烁，亮度适中达到要求按键控制切换数字和字母实现了此功能能显示特定汉字和字符能实现4.2 发挥部分功能表4.2功能是否实
14、现？描述亮度连续可调实现滚屏显示能实现左右滚屏预存信息能扩展到4组（每组汉字4个或8个字符）掉电保护实现5 总 结本系统完成了LED点阵电子显示屏和控制器的制作。经调试，显示屏的显示亮度适中，并能实现持续可调，滚屏显示和实时时间显示。通过和PC机的通讯，使显示的信息能实时的更新。整个系统简洁，可靠性高，性能稳定。本系统达到了设计的基本要求和发挥部分的要求，并且在其他发挥项目中扩充了很多设计。 经过本次设计，对AT89S52，74HC595，74HC154等芯片功能有了更深层次的理设计中还有欠缺的方面今后的学习工作中会加以注意。6 致 谢本文的顺利完成，首先要感谢的是吴琦老师，从选题到定稿，都是
15、在吴琦老师的悉心指导下完成的，吴琦老师学识渊博，对待工作一丝不苟、治学严谨的态度使我不仅在做论文的过程中受益匪浅，更是对我在今后的生活、工作和学习都将具有长远的指导意义。将近三年的大学生活，让我学到了很多，收获了很多。能一路走来，我感谢我的同学转眼三年仿佛就在昨天,三年里大家一起生活、学习,让我在这个远离家乡的城市有着家一般的融洽,你们给了我最纯正的友情,最真诚的帮助.在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 参考文献： 1单片机原理及其接口技术 李明；大连理工大学出版社， 2009。 2 工业电器控制与PLC应用 林金泉 冷报春著；北京：化工业出版社，2008年；3 EDA技术实用教程 潘松 黄继业著；北京：科学出版社，2004年；4 Protel 99 SE 电路设计与仿真教程 胡烨著；北京：机械工业出版社，2005年；
