课程名称微机原理及应用
课题名称LED阵列
专业电子科学与技术
班级
学号
姓名
指导教师
2011年7月3日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称微机原理及应用
课题LED阵列显示系统
专业班级
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期2011年 6 月27日任务完成日期2011年7 月8日
目录
一.系统总体方案 (7)
二.各单元设计说明 (8)
2.1LED显示 (8)
2.2AT89C51单片机 (10)
2.3 74HC154芯片 (12)
2.4 振荡电路 (13)
2.5 复位电路 (14)
三.软件设计 (14)
3.1显示驱动程序 (15)
3.2系统主程序 (16)
四.系统调试 (17)
五.元件清单 (17)
六.总结与体会 (18)
七.参考文献 (18)
八.附录 (19)
A（原理图） (19)
B(程序清单) (20)
一.系统总体方案
LED点阵总体框图如图1所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP 和一些外围电路。在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体以及它的行和列的各个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放在一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。
此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行扫描（把该行与电源的一端接通）。另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列就在该行该列点燃相应的LEDl未接通的列所对应的LED熄灭。可通过扫描输出口的控制实现颜色的转换。
图1 点阵的总体框图
二.各单元设计说明
2.1LED显示
ＬＥＤ显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法如图2所示），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。
采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。
解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。
图2 LED共阳极形式
2.2AT89C51单片机
AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1000次写／擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到A T89C52芯片。引脚如图3所示
图3 AT89C51引脚图
引脚功能：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH
编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（00 00H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA 将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。
2.3 74HC154芯片
74HC154 为4 线－16 线译码器，当选通端（G1、G2）均为低电平时，可将地址端（ABCD）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。如果将G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD对输出寻址，74HC154还可作1线-16线数据分配器。图4是芯片74LHC54管脚。
引脚功能介绍
A、B、C、D 译码地址输入端(低电平有效)；
G1、G2 选通端(低电平有效)；
0－15 输出端(低电平有效)。
图4 74HC154引脚
2.4 振荡电路
振荡电路由一个晶振和两个小电容组成，用来产生时钟频率。具体电路如图5所示
图5 振荡电路
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。
2.5 复位电路
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。具体电路如图6所示
图6 复位电路
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，则会得到更好的效果。
三.软件设计
本软件要求实现如下要求：汉字要稳定并且文字要以左移、右移、上移、下移来显示。
显示屏软件模块：初始化程序、主程序、显示程序、扫描程序。显示程序的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。软件设计中，显示屏的软件系统分为两层；第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED
显示屏的扫描显示工作。显示驱动器程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。
3.1显示驱动程序
显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，1/16扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下：刷频率（帧频）=1/16×T0溢=1/16×f/12（65536-t）
其中f为晶振频率，t为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。
然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，重新打开显示。图7为显示驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。
图7显示驱动程序流程图
3.2系统主程序
系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口；然后以“左移”效果显示“骆梦盼”这几个汉字，接着下移、右移、上移显示这几个汉字。由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果。
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。如果想改变些事内容，先用字模产生字代码，将用这段代码覆盖原来的代码，即可显示你想要的内容，图8是系统主程序流程图。
图8 系统主程序流程图
四.系统调试
调试主要分为硬件调试和软件调试：
硬件调试：在焊接电路板的时候，应该从最基本的最小系统开始，分模块，逐个进行焊接测试。在对各个硬件模块进行测试时，要保证软件正确的情况下去测试硬件，要不然发生错误时，不知道到底是哪一方出错了。当然，在设计的过程中也存在着失误和不足，在调试中进行修改了。焊接完成后，检验点阵、及线路的好坏：烧进检验程序，点阵将自第一排向下（上）点亮。检验无异常，下载主程序。
软件调试：软件部分是先参考书上的例子，然后自己根据硬件电路写程序，由于以前所学是单片机汇编语言，所以这个系统在编写程序过程中都采用汇编语言编写。刚刚开始，编写不会一次性通过，经过仔细分析修改最后编译成功。但是，在实际写如S51中，LED显示屏出现各种各样的乱码，通过再次认真仔细分析多次修改程序后，程序能够正常运行。
五.元件清单
AT89C52 1个
74HC154 1个
8*8LED阵列 4个
晶振 2个
电容 2个
开关 1个
排阻 1个
六.总结与体会
本文设计的6ｘ16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。图形或文字向上滚动显示。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。
在此次设计中，我们得到以下体会：
一、在这次点阵设计的过程让我进一步熟悉KEIL及Proteus的使用。
二、本次设计结果仍有缺陷，有一行总是全亮，干扰显示。
三、通过这次点阵设计，重新复习并进一步学习了MCS-52优点，明确了研究目标。
四、本文设计的LED显示屏能够实现在目测条件下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。图形或文字以移入移出方式显示。
五、在后的设计中，既要想到电路器件的联合使用，又要灵活变通，举一反三。在焊接方面，我们了解到焊接某些器件时，要先消去电烙铁上的静电，防止静电对芯片特别是放大器件造成伤害，焊接二极管、三极管等芯片时要快，防止持续高温损坏芯片。
七.参考文献
1、《单片机原理及应用》李建忠编西安电子科技大学出版社
2、《单片微型计算机原理与接口技术》高峰编电子工业出版社
3、《单片机应用新技术教程》邹逢兴编高等教育出版社
4、《16位微型计算机原理接口及其应用》朱宇光编电子工业出版社
5、《微型计算机原理与接口技术》吴秀清编中国科学技术出版社
6、《微型计算机接口技术》邓亚平编清华大学出版社
7、《单片机原理及及应用》王迎旭编机械工业出版社
八.附录
A（原理图）
B(程序清单)
org 0000h
jmp begin
org 0030h
begin1:mov sp,#40h
mov dptr,#table mov p0,#00
mov p2,#00
call delay
l4:mov 21h,#0bfh mov r0,#0bfh mov r5,#04
l3:mov r3,#20h
l2:mov r4,#16
mov r1,#10h
mov r2,00h
l1:mov a,r1
mov p1,r1
dec r1
mov a,r2
movc a,@a+dptr mov p2,a
dec r2
mov a,r2
movc a,@a+dptr
毕业设计（论文）旋转LED动态显示屏的设计 院（系）自动控制系 专业班级自动化XXX 学生姓名 XXX 学号 090XXX 指导教师 XXXX 评阅教师___ _ 20XX 年1X月
摘要 进入新世纪，光电子产业得到社会广泛的重视，LED显示作为信息传播的一种重要手段，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。尤其在没有投影仪的地方，旋转LED的优越性体现得非常明显，在当今高度发达的经济市场上，富有创意、应用面广的、挪移方便、具有吸引力的信息传播系统显得十分的重要！二十一世纪是数字传播的时代，随着LED技术的应用和普及，数字LED显示屏的应用非常广泛。传统的LED显示屏以平面效果居多，旋转式LED 环形显示屏的设计，是利用人眼视觉暂留效应，通过高速电机带动LED 阵列旋转，形成360度环形显示画面，可站在任何角度观看，完全无观赏死角，给人们一种新的视觉体验。本设计基于STC89C52单片机，采用独立的LED，通过直流电机带动旋转，可形成立体效果，使其更加绚丽，更具有观赏性，可广泛应用于家居，企业和公共场所。 针对传统LED显示屏视角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使用，设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏。 关键词：旋转式 LED阵列环形显示屏 STC89C52单片机
南京XXXXX学院专科生毕业论文英文摘要 ABSTRACT In the new century, the photoelectron industry wide attention by society, LED display as an important means of information dissemination, has been widely used in indoor and outdoor services, content and services needed publicity purposes in public places. In particular, there is no projector in place, rotating LED's superiority reflected very clearly in today's highly developed economy markets, creative, application wide, the diversion of convenient, attractive information dissemination system is extremely important! The twenty-first century is the era of digital communication, with the LED technology and the popularity of digital LED display is widely used. Traditional LED display to effect mostly flat, circular rotating LED display design is the use of temporary stay in the human visual effects, high-speed motor to drive the LED array rotation, the formation of 360-degree circular display can stand on any point of view, complete without viewing dead, to give people a new visual experience. The design is based on STC89C52 MCU, using separate LED, driven by DC motor rotation, can form three-dimensional effect, make it more colorful, more spectator, can be widely used in homes, businesses and public places. View traditional LED display single, larger and larger number of required characteristics of light-emitting diode, LED display of motor driven circular array of high-speed rotation of the display, to 360 full view, in the same amount of information displayed on the lower product volume and reduce on the use of LEDs, the design can often facilitate the transformation of a content, can be portable, high information content, low cost, simple structure, the information broadcast system, the rotating LED display. Keywords: Rotary; LED array; circular display; STC89C52 SC M
LED点阵显示数字#include
陇东学院第二届电子设计大赛 LED线性显示屏设计 院系班级：信息工程学院 12级通信工程本科班参赛组： 指导老师： 2014年6月22日
摘要 LED旋转显示器时基于视觉暂留原理，开发的一种旋转式LED 显示屏。本设计基于AT89C52单片机，通过直流电机带动旋转，在具有一定转速地载体上安装16个LED发光器件，各LED发光管等间距排位一条直线，随着电机的运转，不断扫描出预设的文字。 针对传统LED显示屏视角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使用，设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏。 实际制作的LED旋转显示屏技术参数的测试结果，以及实际的运行效果表明，本文设计和制作的旋转显示屏基本符合设计的基本要求，具有一定的创新性与实际应用价值。 设计关键字：AT89C52单片机，视觉暂留，直流电机，旋转。
目录 1.任务要求 (4) 1.1基本要求 (5) 1.2 发挥部分 (5) 1.3 说明 (5) 2.总体方案设计 (5) 2.1 系统分析 (5) 2.2方案论证 (5) 2.3方案设计 (6) 2.4 系统总体方框图 (6) 3.电路与程序设计 (7) 3.1电路外观设计 (7) 3.2硬件设计 (7) 3．3软件设计 (8) 4.系统测试 (8) 4.1测试方案 (8) 4.2调试方案 (9)
4.3测试结果 (9) 4.4测试结果分析 (9) 5.系统硬件框图 (9) 6.谢辞 (10) 8.参考文献 (11) 附录 (11) 9.1 效果图 (11) 9.2源程序 (15)
LED阵列汉字显示屏设计 1、CDIO设计目的 ⑴了解LED显示屏的工作原理，理解LED阵列汉字显示屏的工作原理及电路组成，理解 AT89C51 74HC154 74HC595实现LED阵列汉字显示屏原理及实现方法，掌握Proteus设计及 仿真LED阵列汉字显示屏。 ⑵重点学习并掌握51系列单片机内部结构及各引脚功能，熟练记忆其内部常用特殊功能寄存器的各位含义及功能，为编程打下坚实的基础。 ⑶通过调研了解单片机的具体工作流程，并且用Keil软件编写程序去实现，用Proteus 软件去仿真调试。 ⑷增强对单片机的认识，掌握分析处理问题的方法，进行调试、计算等基本技能的训练，达到具有一定程度的实际工作能力。 2、LED阵列汉字显示屏设计 2.1 LED点阵显示屏 LEE显示屏是由一个一个的发光二极管点阵构成的，要构成大屏幕的LEE显示屏就需要多 个发光二极管。构成LED屏幕的方法有两种，一是由单个的发光二极管逐点连接起来；二是选用一些由单个发光二极管构成的LED点阵子模块构成大的LED点阵模块。此次设计构建一个 16X 16的LED点阵屏选用四块8X 8点阵模块。16X 16LED点阵屏如图1所示。
一个16X 16的LED 显示屏行和列各有16支引脚，不能单靠51单片机的端口驱动所以必须 要对单片机的端口个数进行扩展。 经常采用的端口扩展方法是用串并转换芯片进行译码。 常 用的串并转换芯片有 74HC154（ 4线-16线译码器）、74LS164 （ 8位串并转换器）、74HC595 等。51系列单片机端口低电平时， 吸入电流可达20mA 具有一定的驱动能力； 而为高电平时， 输出电流仅数十uA 甚至更小 （电流实际上是由脚的上拉电流形成的） ，基本上没有驱动能 力，所以单片机不能直接驱动 LED 显示屏显示。在单片机和显示屏之间还需要增加以功能放 大位目的的驱动电路。 2.2芯片介绍 2.2.1 80C51系列单片机简介 80C51单片机系列源于 MCS-51系列。把所有厂家以 8051为基核推出的各种型号 80C51 兼容型单片机统称为 80C51系列。8051是MCS-51系列中最基础的单片机型号，其供应状态 有 8051（MaskROM 、8751（EPROM ） 8031（ROMIess ）。 1. 80C51单片机内部基本结构 80C51是经典的单片机系列，具有典型的单片机结构体系， 由CPU 系统、CPU 外围单元、 基本功能单元等组成，各组成部分通过内部单一总线相连。其基本结构如图 ⑴CPU 系统（核心） 组成：包括 CPU 时钟系统、总线控制逻辑。 ⑵CPU 外围单元 功能：与CPU 运行直接相关的单元电路，与 CPU 构成单片机的最小系统。 组成：包括程序存储器 ROM 数据存储器RAM 输入/输出（I/O ） 口、操作管理寄存器SFR （特 殊功能寄存器）。 ⑶基本功能单元 2所示。 外部扩 M* 元
目录 前言 (2) 1 概述 (2) 1.1 LED电子显示屏的分类 (2) 1.2 LED显示屏的应用示例 (2) 1.3 设计任务 (2) 2 显示原理及控制方式分析 (3) 2.1 LED点阵模块结构 (3) 2.2 LED 动态显示原理 (3) 2.3 LED常见的控制方式 (5) 3 总体方案设计与分析 (6) 3.1显示单元的考虑 (6) 3.2 滚屏的实现 (6) 3.3 关于可扩展性 (6) 3.4 微控制器的考虑 (6) 3.5 总体电路结构及工作原理 (6) 3.5.1 硬件电路框图 (6) 3.5.2 工作原理 (7) 4 硬件电路设计 (8) 4.1 显示单元电路设计 (8) 4.1.1 LED点阵模块的选择 (8) 4.1.2 列驱动电路设计 (8) 4.1.3 行驱动电路设计 (10) 4.2 单片机控制系统电路设计 (10) 4.2.1单片机的选型 (10) 4.3对于系统电源及通信电缆的选择 (11)
4.4 其它元件的选择 (11) 5 单片机软件设计与仿真 (13) 5.1 开发工具及语言 (13) 5.2 单片机软件流程 (14) 5.3 单片机软件中算法的实现 (14) 5.4 调试及仿真结果 (15) 6 PCB设计及硬件调试 (16) 6.1 PCB设计平台 (16) 6.2元件布局及PCB整体结构工艺 (17) 6.3 布线工艺与准则 (17) 7 总结 (17) LED点阵电子显示屏系统的设计 xxx 摘要：本设计使用STC系列高速单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×64的点阵LED显示屏。本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示特定的四个16×16点阵汉字。本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程，以及硬件电路的设计、计算和软件的算法。 关键词：LED；单片机；点阵； Design of LED Dot Matrix Electronic Display System SOND Jian-lei Abstract: This design uses STC series MCU as a main controller and depends on a simple external circuit to drive 16×64 the lattice LED display. The LED Display dynamic scan can show the way at the same time six 16 × 16 dot matrix Chinese characters. This article from the start LED display principle, elaborated on the LED display dynamic process, as well as hardware circuit design, computing and software algorithms. Key words: LED；Single Chip Microcomputer；Dot Matrix
LED点阵显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。 LED点阵显示屏可以显示数字或符号，通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的4个8*8点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。 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，制作一款拥有PC机通信功能的，模块化LED多功能显示屏。 关键词：LED；发光二级管；单片机；显示屏
摘要 (1) 目录 (2) 绪论 (3) 第一章概述 (4) 1.1 选题的背景和意义 (4) 1.2 课题发展现状和前景展望 (4) 1.3 研究思路 (6) 1.4 需要实现的功能 (7) 第二章 LED大屏幕显示系统结构 (8) 第三章基本元器件介绍 (10) 3.1 AT89C51简介 (10) 3.2 LED点阵简介 (15) 3.3 74HC595简介 (17) 第四章系统硬件电路设计 (18) 4.1 主控模块 (18) 4.2 硬件扫描 (19) 4.3 显示部分设计 (19) 第五章系统软件设计 (22) 5.1 PROTEUS仿真软件概述 (22) 5.2 Protues的结构体系图表 (22) 5.3 Protues的主要功能 (22) 5.4 程序流程设计 (23) 总结 (26) 参考文献 (27) 附录A (28) 附录B (29)
单片微型计算机（single chip microcomputer）简称单片机，它是为各类专用控制器而设计的通用或专用微型计算机系统，高密度集成了普通计算机微处理器，一定容量的RAM和ROM以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。 单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字，汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器，广告屏等。所以研究LED显示有实用的意义。 LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。 本设计是4个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。通过该芯片控制一个行驱动器74LS154和八个列驱动器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4个汉字，采用16块8 x 8点阵LED显示模块来组成4个16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了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。 关键词：AT89C51单片机 LED 16*16点阵显示动态显示
摘要 LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它是多个独立的LED发光二极管封装而成，LED点阵显示屏可以显示汉字、数字、符号等，通常用来显示文字、时间、速度、系统状态等。由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，所以广泛应用于广告、证券、信息广播、新闻发布等方面，是目前国际上级为先进的显示媒体。 文章给出了一种基于AT89C52单片机的32 x 64点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案，软件流程图和C语言程序等方面。LED点阵显示屏是将要显示的汉字字模代码保存在某个存储空间，单片机通过读取字模并做相应的处理，然后以不同的显示方式显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。在负载范围内，只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉的图文显示方案。 关键词：LED点阵屏AT89C52 74HC595 行列驱动
Abstract The LED display monitor is uses the light emitter diode lattice module or the picture element unit composition plane formula screen. It is made of a number of independent LED light-emitting diode package. LED dot matrix can display Chinese characters, numbers, symbols. It usually used to display text, time, speed, system status and so on. Because it has the luminosity factor high, the service life long, the configuration nimble, the color rich as well as to the room inside and outside environment adaptiveness strong and so on the merits, therefore widely applies in aspects and so on advertisement, negotiable securities, information broadcast, news issue, is the present international higher authority for the advanced demonstration media. This paper gives an dot matrix 32 x 64 LED display design based on AT89C52 microcontroller.This system include specific hardware design,software flow chart.a code language procedures and so on. LED dot matrix display is to show the character font code stored in a storage space,MCU read the font codes and make the appropriate treatment,then show the font codes in different ways on the dot matrix display screen.It is mainly used suitable for indoor and outdoor display.In the load range,this system can be expanded the number of dot-matrix LED dot-matrix LED.So this is a low-cost graphics display options. Keywords:LED lattice screen, AT89C52, 74HC595, Line and column driver
1.要求： ①系统电路的设计：正确设计单片机控制电路及外围驱动电路，在一块8×8共阴极LED 阵列上显示数字。 ②显示方式：LED阵列显示屏能正常显示数字并能进行0～9数字的循环显示。 2.总体方案 图1 LED阵列的数字显示屏设计原理框图 3. 8×8点阵原理图 图3 8×8点阵LED等效电路 4. 8×8点阵扫描方式
LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式 LED点阵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。 若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED 亮度会不足。 5. 8×8点阵工作原理： 点阵内部结构及外形如下，8X8点阵共由64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，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则9脚接高电平13脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第9脚要接高电平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第13脚接低电平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高电平，那么第一列就会点亮。 表1 8×8点阵控制表 送显示代码到P2端口，同时置第一行线为“0”，其他行线为“1”，延时2mS左右，送第二列线代码到P2端口，同时置第二行线为“0”，其他行线为“1”，延时2mS左右，如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开始送。
目录 第一章绪论 (2) 第二章方案设计 (3) 2.1 方案确定 (3) 2.1.1 功能要求 (3) 2.2.2 方案确定 (3) 2.2 器件选择 (3) 第三章硬件电路设计 (4) 3.1 整体模块设计 (4) 3.2 单片机最小系统设计 (4) 3.2.1 晶振电路设计 (4) 3.2.2 复位电路设计 (5) 3.3 驱动电路设计 (6) 3.4 LED点阵显示设计 (7) 第四章软件电路设计 (10) 4.1 软件设计思想 (10) 4.2 主程序流程图 (13) 第五章系统仿真与调试 (14) 5.1 系统仿真 (14) 5.2 性能分析 (14) 结束语 (14) 参考文献 (15) 致谢 (15) 附录 (16)
第一章绪论 LED是发光二极管LIGHT EMINTTING DIODE的英文缩写，是一种直接能将电能转化为可见光的半导体。LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在日常生活中随处可见，其发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的。它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。 本设计是基于AT89C5151的8×8点阵LED数码字符显示器的设计，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本文讲述了基于AT89C51单片机8×8 LED数码字符显示器的基本原理、硬件组成与设计，Proteus软件仿真，程序设计等基本环节与相关技术。 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。适用于火车，汽车站，码头，金融证券市场，文化中心，信息中心体育设施等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通讯技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。 本设计是8×8点阵LED数码字符显示器的设计。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。通过该芯片控制一个驱动器来驱动显示屏显示，该电子屏可以各种文字或单色图像，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。
单片机控制8×8 LED点阵屏显示数字的设计 一、设计要求： 用单片机的P0口外接74LS245作为控制8×8 LED点阵屏的行驱动，列选通由P1端口控制，程序运行时，8×8 LED点阵屏依次循环显示数字0～9。刷新时间由定时器T1的定时中断来完成。 二、方案论证： 方案一：最小系统加74LS245驱动芯片和成品8*8点阵进行设计。 优点：外围电路简单易焊，耗时少！ 缺点：成本较高。 方案二：最少系统加三极管驱动和手焊8*8点阵进行设计。 优点：成本相对较低。 缺点：点阵难焊，耗时长。 本次课设采用方案一，原因是耗时少，电路相对稳定。 三、理论设计：用CAD软件绘制的硬件原理图及工作原理的分析；软件流程图 及带注释的程序清单。
工作原理：P0口外芯片74LS245来驱动行点亮，P1口外接点阵进行列选通，以扫描方式依次显示0-9. 软件流图：开始 ↓ 定时器1初始化 ↓ 主循环←←↑←←↑ ↓无↑↑ 定时中断函数→→有无中断→→↑↑ ↓有↑ ↓↑ 调用显示子函数↑ ↓→→→→→→ 完整程序： #include
uint i,a,b=0,t; uchar code dxuan0[]={0x00,0x18,0x24,0x24,0x24,0x24,0x24,0x18,}; //"0" uchar code dxuan1[]={0x00,0x18,0x18,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00,}; //"1" uchar code dxuan2[]={0x00,0x3C,0x24,0x0C,0x18,0x30,0x3C,0x00,}; //"2" uchar code dxuan3[]={0x00,0x3C,0x24,0x18,0x0C,0x24,0x38,0x00,}; //"3" uchar code dxuan4[]={0x00,0x08,0x18,0x38,0x28,0x3C,0x08,0x00,}; //"4" uchar code dxuan5[]={0x00,0x3C,0x20,0x3C,0x04,0x24,0x38,0x00,}; //"5" uchar code dxuan6[]={0x00,0x18,0x24,0x20,0x38,0x24,0x24,0x18,}; //"6" uchar code dxuan7[]={0x00,0x3C,0x04,0x08,0x08,0x10,0x10,0x10,}; //"7" uchar code dxuan8[]={0x38,0x44,0x44,0x38,0x44,0x44,0x44,0x38,}; //"8" uchar code dxuan9[]={0x18,0x24,0x24,0x24,0x1C,0x04,0x24,0x18,}; //"9" uchar code wxuan[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xff,};//位选 void delay(uint z) //延时函数 { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=256;y>0;y--); } //***********************显示函数**************************// void display0(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++) {P1=wxuan[i];P0=dxuan0[i];delay(1);} } void display1(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++) {P1=wxuan[i];P0=dxuan1[i];delay(1);} } void display2(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++) {P1=wxuan[i];P0=dxuan2[i];delay(1);} } void display3(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++) {P1=wxuan[i];P0=dxuan3[i];delay(1);} } void display4(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++) {P1=wxuan[i];P0=dxuan4[i];delay(1);} } void display5(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++) {P1=wxuan[i];P0=dxuan5[i];delay(1);} } void display6(){for(a=50;a>0;a--) for(i=0;i<9;i++)
目录 1.1设计背景 (2) 2.1方案确定 (3) 2.1.1功能确定 (3) 2.2.2方案确定 (3) 2.2 器件选择 (3) 3.1整体模块设计 (3) 3.2单片机最小系统设计 (4) 3.2.1晶振电路设计 (4) 3.2.2复位电路设计 (4) 3.3驱动电路设计 (5) 3.4LED点阵显示设计 (6) 4.1软件设计思想 (9) 4.2主程序流程图 (12) 5.1系统仿真 (12) 5.2性能分析 (13) 6.1结束语 (13) 附录 (14) 附录A 电路仿真图 (14) 附录B 源程序 (14)
1.1设计背景 LED是发光二极管LIGHT EMINTTING DIODE的英文缩写，是一种直接能将电能转化为可见光的半导体。LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在日常生活中随处可见，其发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的。它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。 本设计是基于AT89C5151的8×8点阵LED数码字符显示器的设计，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本文讲述了基于AT89C51单片机8×8 LED数码字符显示器的基本原理、硬件组成与设计，Proteus软件仿真，程序设计等基本环节与相关技术。 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。适用于火车，汽车站，码头，金融证券市场，文化中心，信息中心体育设施等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通讯技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。 本设计是8×8点阵LED数码字符显示器的设计。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。通过该芯片控制一个驱动器来驱动显示屏显示，该电子屏可以各种文字或单色图像，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。
目录 一、课程设计目的...................................................................................................................... - 1 - 二、课程设计正文...................................................................................................................... - 1 - 2.1总体论述....................................................................................................................... - 1 - 2.2方案选型....................................................................................................................... - 1 - 2.2.1 总体方案.......................................................................................................... - 1 - 2.2.2 各单元电路方案及集成电路.......................................................................... - 2 - 2.3程序代码设计............................................................................................................... - 7 - 三、系统实现与测试.................................................................................................................. - 8 - 四、课程设计总结.................................................................................................................... - 11 - 五、参考文献............................................................................................................................ - 12 -
目录 设计背景 (2) 方案确定 (3) 功能确定 (3) 方案确定 (3) 器件选择 (3) 整体模块设计 (4) 单片机最小系统设计 (4) 晶振电路设计 (4) 复位电路设计 (5) 驱动电路设计 (5) 点阵显示设计 (7) 软件设计思想 (9) 主程序流程图 (12) 系统仿真 (13) 性能分析 (13) 结束语 (13) 附录 (15) 附录A 电路仿真图 (15) 附录B 源程序 (15)
设计背景 LED是发光二极管LIGHT EMINTTING DIODE的英文缩写，是一种直接能将电能转化为可见光的半导体。LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在日常生活中随处可见，其发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的。它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。 本设计是基于AT89C5151的8×8点阵LED数码字符显示器的设计，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本文讲述了基于AT89C51单片机8×8 LED数码字符显示器的基本原理、硬件组成与设计，Proteus软件仿真，程序设计等基本环节与相关技术。 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。适用于火车，汽车站，码头，金融证券市场，文化中心，信息中心体育设施等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通讯技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。 本设计是8×8点阵LED数码字符显示器的设计。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。通过该芯片控制一个驱动器来驱动显示屏显示，该电子屏可以各种文字或单色图像，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。
2012全国电子设计大赛 线 性 LED 图 文 显 示 装 置
（H 题） 【高职高专组】 摘要 LED旋转显示器时基于视觉暂留原理，开发的一种旋转式LED显示屏。本设计基于STC12C5A60S2单片机，通过直流电机带动旋转，在具有一定转速地载体上安装16个LED发光器件，各LED发光管等间距排位一条直线，随着旋转速度的加快，不断扫描出预设的文字，图案等。使用一个霍尔传感器作为定位传感器，当旋转一周时，挡光板遮挡光源，光敏三极管的集电极输出高电平，当离开挡光板时，集电极再次输出低电平，从而给单片机一个下降沿的跳变型号，产生一个中断，从而更新显示。 针对传统LED显示屏视角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，
达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使用，设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏 实际制作的LED旋转显示屏技术参数的测试结果，以及实际的运行效果表明，本文设计和制作的旋转显示屏符合设计要求，具有一定的创新性和实际应用价值。 关键词：STC12C5A60S2单片机，视觉暂留，直流电机，旋转， 一、任务要求 1.基本要求 （1）制作一个由16只LED构成的线状点阵及其控制电路，安装于可旋转的平台上，在平台的中心设置一个按键，用于功能的切换，电机带动平台以合适速度旋转。 （2）开机时装置完成显示自检，能对点阵中16只LED逐个点亮，每只LED显示时间约为1秒，此时平台不旋转。 （3）通过按键切换，实现16个同心圆图形分别顺序（由大到小）和逆序（由小到大）显示，每个同心圆图形显示时间为0.3秒左右。LED显示亮度能依据环境亮度变化自动调节。