毕业设计（论文）-基于51单片机的LED点阵显示屏.doc

陕西理工学院毕业设计 毕业设计题 目 基于51单片机的LED点阵显示屏 学生姓名 学号 所在院系 物理电信与工程学院 专业班级 电子信息科学与技术1203 指导教师 完成地点 C-1009 2016年 5 月 23 日论毕业文设计任务书院(系) 陕西理工学院物电学院 专业班级 电信1203 学生姓名 一、毕业论文设计题目 基于51单片机的LED点阵显示屏 二、毕业论文设计工作自2016年 3 月 2 日 起至 2016 年 6 月 15 日止三、毕业论文设计进行地点: 博远楼 四、毕业论文设计的内容要求：1)核心控制器：AT89S51 ；2) LED显示屏：学习方法和工作原理， 从而设计方案并选择方案；3)语言选择：制作硬件电路，用汇编语言或C语言编写程序并下载调试 4)结论：通过多门相关课程的学习，测试所需电路给出合理的结论。 五、 毕业论文设计应收集资料及参考文献：1 詹新生,张江伟.基于单片机的1664 LED点阵显示屏的设计J.电子元器件应用. 2009(08) 2 谢华燕,梁璐.LED点阵显示屏的矩阵模型特性研究J.自动化与仪器仪表. 2013(05)3 李元生.LED光柱专用驱动器J.家庭电子，2005，(04)：1-7 4 杨雪君.LED点阵显示屏控制与设计J. 山东工业技术. 2013(12)5 李元生.LED光柱专用驱动器J.家庭电子，2005，(04)：1-76 戴禄君,刘战峰.基于单片机的LED点阵显示系统的设计J. 计算机与数字工程. 2014(04)7 陈新忠.基于RS232总线的单片机多机通信软件设计J.现代电子技术,2002,(03):56-78六、 毕业论文设计的进度安排： 3月2日3月29日：查阅资料，完成初步设计方案和开题报告。 4月1日4月26日：需求分析、总体规划。 4月29日5月24： 完成具体模块设计、完成系统设计。 5月27日6月7日：撰写、修改毕业设计论文。 6月10日6月15日：打印论文准备并完成答辩。 指导教师签名 系(教研室)主任签名 专业负责人签名 批准日期 基于51单片机的LED点阵显示屏（陕西理工学院 物理与电信工程学院 电子信息科学与技术专业,2012级3班，陕西 汉中 723000）指导教师：摘要 本次设计的是以单片机STC89C52为核心，选用两片74HC595级联，输出16行扫描信号设计一款1616点阵LED电子显示屏。采用74LS164输出16列驱动信号，显示方式是采用动态显示的，能使得图形或者字体显示静止，移入和移出的显示方式。在与传统的技术中，LED的优势是功耗低、寿命长。其实LED技术运用在我们的生活中随处可见，比如说LED节能灯，LED广告牌。就拿LED广告牌和传统的广告牌来说，两者相比LED广告牌具有随时更新广告内容、节能以及醒目还有显示信息量大和价格实惠等优点。关键字STC89C52；LED点阵显示；动态显示；Design of LED dot-matrix Control Based On MCU-51Wang yan(Grade 12,Class 5,Major electronics and information engineering ，Electronics and information engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi)Tutor: Yang chuanghuaAbstractThe design is based on SCM STC89C52 core, use two 74HC595 cascade, the output of the scanning signal line 16 to design a 16 16 dot matrix LED electronic display. Using 74LS164 output 16 drive signal display is the use of dynamic display, you can make the font or graphic display still, into and out of the display. In the conventional technique, the advantages of LED low power consumption, long life. In fact, LED technology in our lives can be seen everywhere, for example, LED energy-saving lamps, LED billboards. Take the LED billboards and traditional billboards, the two compared LED billboard advertising has updated content, as well as energy-efficient as well as eye-catching display large amount of information and affordable, and other advantages.Key words STC89C52 devices; LED dot matrix display. Dynamic display;目录引言11.1 LED点阵屏简介11.2LED显示屏的特点11.3 LED显示屏工作原理11.4 MCS-51单片机简介2方案选择与实现32.1系统总体设计方案框图32.2总体方案以及要求3系统硬件设计43.1单片机主控电路43.1.1单片机最小系统43.2行扫描电路设计53.2.174HC595简介53.2.2行驱动电路53.3列扫描驱动电路设计63.3.174LS154简介63.3.2列驱动电路73.4点阵显示屏103.4.1 88点阵简介103.4.21616点阵连接图103.4.3独立按键连接图113.5 PCB113.5.1 PCB的分类113.5.2 本系统的PCB设计123.6 元器件的设计以及焊接方法12系统软件设计134.1软件设计总体流程图144.2 主程序设计154.3单片机与键盘的程序设计164.4 Keil uVision 中的源程序设计与编译164.5 Proteus的应用19系统调试215.1硬件系统调试215.2软件系统调试21结 论23参考文献24致 谢25附 录26附录1：完整系统原理图26附录2：PCB原理图27引言在21世纪的今天，社会电子科学技术不断的发展不断的进步着，与人类的生活深深的融合在一起。走在大街上进入各个公共场所，你可以看到各种各样的广告纷纷扮演着宣传的角色并越演越烈，与传统的霓虹灯广告相比不管在在显示效果、耗电量还是功能上都更加的满足当前社会要求，所以传统的广告方式已经渐渐被取而代之。LED大屏幕显示技术能够成为一个闪亮点主要是因为可以很好的吸引人的眼球。LED可以在文字、图形、视频、电视、电脑上显示多彩丰富内容的同时可以显示的方式是层出不穷的，因为它是集屏幕显示技术、计算机技术、单片机技术、信号处理技术于一身的新型产品。因为拥有传统霓虹灯广告在显示效果方面无法比拟的优势，再加上单片机技术的不断进步和LED技术上的不断创新，让LED点阵显示屏播放广告的宣传方式更加具有市场，更加有影响力。其次，LED显示屏具有耗电低、成本低、高亮度、高清晰等等众多的优点。再者，显示屏像素采用的是LED发光二极管，可以将一定数量的发光二极管以序列的形式排成LED显示阵列。在LED显示屏中，受空间的限制较小，可以根据用户的需求去制定屏幕的尺寸大小，可以运用色彩达到色彩斑斓的效果，在视角上能让人眼前一亮，LED显示屏华丽的转身标志着信息传播设施进入跨时代的新篇章。1.1 LED点阵屏简介LED显示：LED显示是由发光二极管组成的，简称为LED。它是通过控制文本，图形，图像，动画，视频以及视频信号和其它信息显示屏幕显示的发光二极管的显示器。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏这两种，这是均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机、英语、中国的文字和图形，视频画面采用微电脑控制、图形、图像、具有实时，同步，清晰的信息传播方式播放着各种信息，同时也展示了二维、三维动画、录像、电视，VCD节目以及现场。 LED显示屏显示画面色彩鲜艳的屏幕，强烈的立体感，如电影，在许多的场所得到了广泛的应用比如车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业等。 1.2LED显示屏的特点显示变化的数字、文字和图形图像可以通过LED显示屏来显示；它不仅能用在室内环境还能够用在室外环境，而且具有投影仪、电视墙以及液晶显示屏没法取代的优点。LED已受到广泛的关注，并得到了迅速的发展，并且它有自己的优点。这些优点是：亮度高，工作电压低，功耗低，体积小，寿命长，耐冲击和性能稳定。LED拥有极为广阔的发展前景，目前正朝着更高亮度，更高气候性，更高的发光密度，更高的发光均匀性，可靠性全面化的方向稳定发展。1.3 LED显示屏工作原理LED电子显示系统：是由专用设备、显示屏幕、视频输入端口和系统软件组成的。计算机和专用设备：计算机和专用设备直接决定系统的功能，可以根据用户的不同要求来选择不同类型的系统。显示画面：显示画面的控制电路从计算机接收到的显示信号，驱动LED以产生图像，并通过功率放大器，音箱输出的声音的增大。视频输入端口：主要是用来提供视频输入，信号源可以来自录像机、影碟机、摄像机等电子设备，可以支持NTSC、PAL、S_Video等多种音频制式。 系统软件：是用来提供LED播放专用的软件，例如PowerPoint或ES98视频这样的播放软件。1.4 MCS-51单片机简介51单片机是全部用单芯片的英特尔8031指令系统兼容。这一系列微控制器的祖先是Intel8031单片机，后来随着闪存ROM技术的发展，单片机8031取得了很大的进步，已经成为最广泛使用的8位微控制器之一名列前茅。在ATMEL公司的AT89系列是代表机型，它被广泛应用在工业测量与控制系统。下面是主要功能的介绍：1、8位CPU：是运算和控制逻辑，其中还包括中断系统和特殊功能寄存器的外部；2、4kbytes程序存储器(ROM)(52为8K)：用于存储程序的一些原始数据和形式；3、256bytes的数据存储器(RAM)（52有384bytes的RAM）：用于可读写数据的存储；4、32条I/O口线：8四位并行I / O端口，不仅可以输入数据，同时也可以输出数据； 5、在111条指令中大部分为单字节指令；6、专用寄存器有21个；7、2个可编程定时/计数器；8、5个中断源，2个优先级（52有6个）；9、一个全双工串行通信口；10、外部数据和程序存储器寻址空间都为64kB；11、逻辑操作位寻址功能是双列直插40PinDIP封装；12、电源是单一的+5V供电。方案选择与实现2.1系统总体设计方案框图图2.1系统总体设计方案框图该电路主要是单片机STC89C52作为控制核心，分别控制着行和列信号以及驱动器74LS154和74HC595的输出扫描，驱动着1616点阵的88点阵，可以让屏幕显示出汉字字符和其它字符。2.2总体方案以及要求本次设计的软件设计是利用单片机显示控制技术来控制LED的显示部分，并且根据Protues教程的使用来作线路的布置。对于行列电路部分的设计，需要分析电路图再确定整个系统大概的规模框架。再通过系统的理论分析，确定该系统中具有那些功能以及模块，并了解明白各个模块之间是怎样联系的，怎样组合在一起的。还需要确定所需的元器件，再根据电路图进行连接，最后连接完成后检验是否准确无误。下一步就是要集合程序调试，对整个的系统模块的功能进行调试，查看是否每个功能都能正常的运行，查找出程序中存在的错误，并给予改正。最终的结果是能在LED电路板上显示所想要的图形和汉字。在方案中设计的是一个LED点阵电子显示屏，需要满足以下几点要求： 1.要求采用51单片机作为微控制器； 2.通过4个88的点阵组成1616LED点阵进行汉字显示； 3.可以目测的LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。 4.汉字显示具有左右滚动、复位、暂停等显示方式。系统硬件设计3.1单片机主控电路图3.1 单片机主控电路图此次单片机模块采用的是STC89C52单片机，是一种功耗较低、性能较高CMOS的8位微型控制器，同时具有8K在系统可编程闪存的功能。3.1.1单片机最小系统最小系统的基本条件的组成部分：1、电源 STC89C52单片机的电压为4.0V-5.5V。我们使用的是7805的电压调节，从而得到5V电压的输出。2、晶振 晶振与产生MCU时钟频率MCU内部电路，单片机的所有指令的执行是在此基础上建立的，晶体振荡器提供时钟频率高，微控制器的运行速度更快。该系统采用2 30pF的电容构成的晶体振荡电路的12M晶振。3、复位 为确保微机系统的电路工作稳定可靠，复位电路是不可缺少的一部分，复位电路的首要功能是上电复位，通过电容和一个短暂的高电平信号到RST端复位电路，与VCC的高电平信号到电容器充电过程逐步下降，即高层次RST结束持续时间在电容器充电时间来决定。此外，在复位周期期间，端口引脚处于随机的状态，则复位后，该系统将被设置为全“L”状态。如果该系统没有一个有效的复位当电源开启时，程序计数器PC不会得到一个适当的初始值，从而CPU可从一个没有定义的位置开始执行程序。3.2行扫描电路设计3.2.174HC595简介74HC595是硅结构CMOS器件，具有低电压的TTL电路兼容，以符合JEDEC标准。 74HC595是一个8位的移位寄存器和存储器，具有三态输出的功能。分别的时钟是移位寄存器和存储器。在SHcp的上升沿输入到移位寄存器，STcp的下降沿输入到存储器寄存器的上升沿的上升沿数据中去。如果两个时钟被连接在一起，移位寄存器始终是比存储寄存器多那么一个脉冲。移位寄存器包括一个串行移位输入（DS）和一个并行输出（Q7）以及一个异步有源低复位，寄存器存储的并行8位，三态输出总线，当OE为低电平的时候，所有数据通过存储寄存器的总线输出。同时又是8位串行输入/输出或者并联输出的移位寄存器和关闭状态的高电阻、三态。表1-1 74HC595引脚说明：符号引脚描述Q0Q717并行数据输出GND8地Q79串行数据输出SRCLR10主复位SRCLK11移位寄存时钟输入RCLK12存储寄存时钟输入图3.2.1 M74HC595脚路图本芯片是8位串行输入/ 输出或者是并行输出的移位寄存器，三态输出寄存器（三态输出：是高电平和低电平和高阻抗栅极电路的三个输出状态）可以直接除去转移频率达到100MHz。3.2.2行驱动电路 行扫描驱动器主要由74HC595构成，因为只有595可输出共有8个Q0-Q7输出，而我们现在希望做一个1616点阵的线扫描，所以我们必须用274HC595级联。所以，可以达到16线的扫描输出。其级联的电路如下。图3.2.2 74HC595级联电路图两片5952级连接，其中第一块的SRCLK和SRCLK和第二块595一起，这样你就可以共用一个时钟信号和信号数据锁定在信号中。通过咨询74HC595芯片的数据与资料，我们知道，它的输入和输出数据是串联的输入和输出的数据的类型。 当我们想让第一行显示，从64 SRCLK时钟周期之后的SER引脚串行数据输入，发送到74HC595，同时控制其SRCLK，一个锁存信号的输出。因此，输入数据保存到74HC595。 只要我们让使引脚为低电平，从而使数据可被存储在D0-D7送出时，输出为8位并行。以实现串入并出的。3.3列扫描驱动电路设计3.3.174LS154简介74LS154为4线-16线译码器，通过端G1 G2当选为低时，结束地址端（ABCD）的输出为低电平转换二进制编码。如果G1和G2作为数据输入中的一个，从ABCD输出寻址，74LS154也可以用作1-16线数据分配器。图3.3.174LS154芯片引脚图其中，A、B、C、D为译码地址输入端。（低电平有效）G1G2为选通端（低电平有效），0-15为输出端（低电平有效）3.3.2列驱动电路（a）(b)3.3.2 列驱动电路图列驱动电路主要采用一个74LS154，因为我们必须占用所有输出，所以G1G2必须连接到低电平。 A，B，C，D，分别接到单片机的P0.4-P0.7。74LS154是4线输入，它可以输出2的4次方= 16种状态，按照相应的输出信号翻译成输入信号。在图中 ，74lS154是一个4线 - 16线译码器，四个输入ABCD是有16个输出端口（0000 - 1111），翻译成16个输出D0 - D15。它有2个使能输入端，当两个G2和G1是0时，解码器处于工作状态，并输出为低。 G1 / G2输入高电平时，解码器被禁用。其输入输出，真值表如图所示：表1-274LS154输出真值表输入输出G1G2DCBALLLLLL0LLLLLH1LLLLHL2LLLLHH3LLLHLL4LLLHLH5LLLHHL6LLLHHH7LLHLLL8LLHLLH9LLHLHL10LLHLHH11LLHHLL12LLHHLH13LLHHHL14LLHHHH15LH-HL-HH-注：H-高电平L-低电平-高阻态因为它是由发光二极管的点阵，所以在工作的时候要压降为约1.7V，在当前的工作是1mA左右-30mA时74LS154在连接点阵的时候，则必须考虑到在正常状态下的电压和电流。74LS154输出5V左右的较高水平，若直接收到了点阵，可能会造成通过LED的电流过大而烧毁，所以我们要增加限流电阻。LED电流和工作的亮度，更大的电流，亮度越高。但是，当电流过大而烧毁，所以我们必须确保它不会在电流过大的情况下，烧毁尽可能，我们可以加限流电阻。有LED的两种驱动模式，一种是静态驱动，而另一个是动态扫描驱动器。静态驱动是每个LED电源分开。使每个LED具有足够的电流，亮度也相应较高。动态扫描驱动就是把本来供给一个LED灯的电流，同时分给了N个灯，所以它的亮度会有所降低。当然也提供两个LED灯电流是不平均的电流分布，但目前不断两个LED扫描之间，所述扫描频率高达每秒100次。这就是说在1 /100秒电流一个LED，在1 /百秒是提供另一个领导。事实上，这两个LED是在连续明亮的灯光，但视觉效果持久，让我们知道他们在连续明亮的灯光，只要扫描频率达到了每秒超过64倍，人眼分辨。由上面的分析可以得到限流电阻R的值-=如果我们想使每个LED时电流为2mA.ULED为电压的正常操作采取1.7V的这个1616点阵。然后我们可以得到限流电阻的值 我们选择了100欧姆的限流电阻。目前的工作，这样每个LED是2mA左右。在其中LED能够同时在点亮不会烧掉。3.4点阵显示屏3.4.1 88点阵简介用于共阴极型88LED点阵的，每列的LED的阴极连接在一起，也就是，柱脚，每行的LED连接在一起，也就是行针。通常从视图列的点，就是我们所说的“共同阴极型”，如果你想照亮的LED，则信号和该信号的列有一个共同的交叉点。比如说要第1列，第2行的的LED亮，就必须要把第一列引脚接到GND上去，而第二行的引脚得接VCC上去，这样才能够形成一个正向的回路，LED才会亮。对于共阴极型的数码管来说，列的引脚必须采用低电平扫描，而行的引脚就为高电平信号。关于共阳型的88LED点阵，把每列LED的阳极连接在一起的，称为列脚，每行LED连在一起的，称为行引脚。一般的情况下是站在列的角度来看，所以被称之为“共阳极型”，如果想要点亮其中的LED，就要把列的信号与行的信号要交集在一起就可以达到。比如说要在第1列和第2行上点亮LED，就必须要把第1列的引脚接到VVC上，而第2行的引脚就要接到GND上去，这样以便形成一个正向的回路，可以将LED点亮。如果是共阳极型数码管的话，列的引脚必须要采用高电平来扫描，而列的引脚就为低电平信号。3.4.21616点阵连接图图3.4.2 1616点阵连接图以上是1616点阵图，连接到74LS154的输出列COL1-COL16的图像，行ROW1-ROW16接收74HC595输出。1616点阵扫描模式必须要与锁存信号配合在一起，比如说要显示的第一条扫描线，那么首先要进入到第一个显示信号的上部去，还需要在锁在器的上部发送一个正向脉冲，在该装置的内部锁存信号是不受影响的，接下来就是给下部的显示信号去对下部的锁存器送去一个正向脉冲，同时可以将这个信号锁在这个锁存器里面并且不会受到影响。在最后送出列的扫描信号就可以显示16个LED了。3.4.3独立按键连接图 这个系统的点阵字符运动状态，有七个独立的按键来控制系统，功能键分别为：K2：移动速度变慢，K3：移动速度变快，K4：静态显示，K5：移动显示，K6：手机显示屏，K7：右移动显示，K8：左右移动显示。据媒体不同的按钮来控制DISPLA的状态，原理图如图3-6所示：图 3.4.3 按键部分原理图3.5 PCB全称为Printed Circuie Board，即印制电路板，是电子元器件安装固定和实现相互连接的基板，是电子产品组成的核心部分。绘制PCB的软件有很多种，本设计主要使用Altium Designer 13来绘制系统PCB板。 3.5.1 PCB的分类印制电路板种类很多，根据布线层次可分为单面电路板、双面电路板和多层电路板，目前单面板和双面板的应用最为广泛。下面简单介绍下各类PCB:(1)单层板：这种PCB是只有一面有焊盘和铜层，元器件插在另外一面。若想使用贴片元器件，则贴片元器件只能放在具有焊盘的那一层。(2)双层板：这种PCB的电路板两面都有焊盘和铜层，分别称为顶层和底层。元器件可以放在顶层也可以放在底层。顶层和底层之间还可以通过过孔来实现连接，给用户提供了很大的方便，PCB的布局和走线也更加灵活，可以大大缩减系统的体积，提高系统的稳定性。因此，双层板的应用最为广泛。(3)多层板：这种PCB除了有顶层和底层外，还具有导线层、信号层、电源层或接地层，层与层之间是相互绝缘的，层与层之间的连接需要通过孔来实现。多层板的系统更加复杂，层数越多，成本越高。因此，多层板适用于对系统稳定性要求较高，系统结构比较复杂的领域。3.5.2 本系统的PCB设计本课题中的PCB设计主要为测量装置进行PCB设计，整个系统由于使用的是单片机，因此不存在高速线路，不需要考虑电路的分布参数等问题，主要需要考虑的问题是外部链接器件的布置，例如电源开关、电源输入接头等。本课题中电路并不复杂，元器件数量较少，考虑使用单层板绘制。除了结构设计的考虑之外，本课题中的PCB设计只需要保证电源布线以及信号布线的宽度合理，合理布局电子元器件的位置，保证元器件能够长时间稳定的工作即可。例如电解电容尽量和发热的元器件保持一定距离，发热量大的元器件尽量放在边缘以便散热等。3.6 元器件的设计以及焊接方法什么是元器件呢？元器件在电子电路当中是一个独立的个体，若是电流能通过它产生频率幅度变化或者是改变流向现象的个体零件，我们称之为器件，反之就被称之为元件。比如说半导体电路中晶体管其中含有：三极管、二极管、可控硅等等，就能被称之为器件，另外电阻、电感、电容就被称之为元件，两者合起来就称之为元器件。每一个元器件的焊接或者每一条线的焊接必须用万用表检测，焊接过程是否无误，最后根据原理图结合仿真图焊接实物。1、 电阻阻值标识方法：分辨电阻的阻值方法分别有色环法，数字法这两种。在一般的的电阻上比较常用的方法是色环法。在色环电阻上的电阻值被称之为标称值，是根据国家制定的标准系列标注的，生产者是不能任意标定的另外所有阻值的色环电阻也不是都存在的。检测方法：方法一采用的是伏安法，是较为普遍的测量电阻的方法之一，可以利用欧姆定律：R=U/I来测出电阻的阻值。方法二采用万用表来检测，因为可以很容易判断出电阻的好坏，具体操作方法是：第一步是将万用表调节电阻挡到合适挡位上，再把万用表的两个表笔放在电阻的两端，看着万用表上的数值读出了电阻的阻值。需要特别注意的一点是，在测试电阻的过程中手一定不能触碰到表笔的金属部分。3、三极管常见的三极管为9012、s8550、9013、s8050.单片机应用电路中三极管主要的作用就是开关作用。其中9012与8550为PNP型三极管，再者9013与8050为NPN型三极管，均是可以通用的。1）引脚的区别方法拿着三极管向着自己的方向，引脚从左到右数分别是EBC，看到原理图中有箭头的一端是E，再看与电阻相连的是B，那么最后剩下的引脚就是C。如果箭头向里指那就为PNP型，如果箭头向外指那就为NPN型。2）开关作用下面说说三极管的饱和情况，因为受到电阻 Rc的限制，集电极电流是不能无限增加的。当基极电流的增大，集电极电流不能再继续增大时，三极管进入了饱和状态。当进入饱和状态，三极管的集电极跟发射极之间的电压将变得很小，可以当做是一个开关闭合。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流和三极管集电极都为0时，相当于开关断开；当基极电流很大并且让三极管饱和时，那么就相当于开关闭合。要是三极管的主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 4、上拉排阻1）定义：其实排阻就是由8个电阻组成的，其中一端全部接在一起，103为8个10K电阻，102为8个1K电阻，他们在电路中起到“上拉”的作用，又称上拉电阻。上拉就是把电位拉高拉到VCC对器件注入电流，下拉就是把电压拉低拉到GND输出电流。电流的弱强是根据上拉电阻的阻值变化不同而不同，对于非集电极或漏极来说开路输出型电路用来提升电流和电压的能力是有限的，为集电极开路输出型电路输出电流通道是上拉电阻的功能的着重点。一般就是在刚上电的时候，端口电压会出现不稳定的情况，为了能够让他稳定在高或低的状态，那么就会用到上拉或下拉电阻。 有些芯片是因为内部集成了上拉电阻（如单片机的P1、2、3口），所以外部就不用上拉电阻了。2）作用：当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值；OC门电路必须加上拉电阻，才能使用；为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻；在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路；芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力；提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰；长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。系统软件设计显示软件的主要功能是提供显示用数据到屏幕上，并产生各种控制信号，以便根据显示的设计要求的屏幕。根据软件设计的原理，在显示屏幕的软件系统可分为两层。第一层是在显示驱动器的底部，所述第二层是所述系统中的应用的上层。显示驱动程序负责将数据发送到所述显示屏幕上，并负责产生行扫描信号和其它的控制信号，并与LED显示屏的扫描显示合作。系统中的应用程序以完成系统环境设定（初始化），如主程序来实现显示的工作结果。从帮助实现更复杂的算法（显示处理的效果），并有利于结构上的考虑，显示程序是适合使用的C语言。4.1软件设计总体流程图图 4.1.1 主程序流程图 该流程图的含义：首先是对系统的程序进行初始化，然后点阵开始显示，初始化时程序默认的为从右向左移动，如果没有按键按下则会一直显示毕业设计这几个字，如果有按键按下时，第一个按键到第四个按键是控制显示屏的显示移动方向的，当有第一个按键按下时，显示的汉字会从右向左移动，当有第二个按键按下时，显示的汉字会从左向右移动，当有第三个按键按下时，显示的汉字会从上向下移动，当有第四个按键按下时，显示的汉字会从下向上移动，第五个按键还是切换显示的，当第五个按键按下时会显示一个笑脸的图片，第六个，第七个按键是控制显示移动的速度的，当第六个按键按下是时，显示的移动速度回变快，当第七个按键按下是，显示的移动速度会变慢。图 4.1.2 独立按键处理流程图 上图为按键检测流程图，系统初始化后，进入按键检测模式，当有按键按下是，系统会有5毫秒的延时，然后再次检测按键，这个延时再次检测主要是为了消除抖动，避免误操作，如果有按键按下才会执行相应的程序，之后会检测按键是否松开，如果按键松开则这次的按键检测结束。4.2 主程序设计 主程序如图4-1所示。当系统初始化完成的工作，根据该按键按压键显示模式，显示和开关，并通过K2和K3按钮来控制的显示效果的速度。如下面的图4-3显示模式的流程图：图 4.2 显示方式流程图 显示方式：单片机先输出点阵数据，判断数据是否发送完，如果发送完成，检测按键是否有按键触发，如果有则实行按键功能，延时移动。4.3单片机与键盘的程序设计 目前，各种键盘的结构，主要使用机械触点，组合，一个电压信号的作用，然后把电信号的CPU。由于机械接触的弹性作用，封闭的时刻和机器的开口设置有摇动过程。抖动时间长度，并且开关的机械特性，通常为约510毫秒。 图 4.4电压抖动波形关闭，断开时：图4.3 RC去抖动电路 按钮的稳定闭合，通过操作者的键操作来确定，一般在几秒钟到几秒钟的时间。为了确保在键在CPU的操作只有一个输入处理中，有必要去除抖动的影响和操作者的长度。平时去抖动效果的措施是很难的，两种软件;如图4-5所示提供基本的R-S触发器或单稳态电路硬件电路的抖动。还可以使用软件延时方法来清除键盘抖动的影响。使用软件移除抖动效应，在检测到一个键被按下时，执行关于一个10ms的延迟程序，然后判断键水平应保持在封闭状态下的水平，如保持闭合状态水平可确认键按下状态，从而从抖动的影响消除了一边。关键软件处理部。4.4 Keil uVision 中的源程序设计与编译1. 建立一个项目打开Keil软件，界面主要包括三个窗口:工程项目窗口、编辑窗口和输出窗口。单击Project菜单，弹出下拉菜单中选中“New Project”选项，新建一个项目，并保存，这时会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，Keil几乎支持所有51核的单片机，这里以Atmel的89C51来说明，如图4.4.1 图4.4.1Atmel的选择 添加了AT89C51以后进行选项设置将鼠标指向目标文件”Target1”并单击右键，再从弹出的快捷菜单中单击”Options for Target1”选项，如图4.4.2图4.4.2 Target1 的选择 从弹出的”Options for Target1”对话框中选择“Output”标签栏，如图4.4.3 图4.4.3 Output 的选择2. 下面开始编写源程序在菜单栏中单击“File”菜单，再在菜单中单击“New”选项，此时可以看见光标在编辑窗口中，这时可以输入本次毕业设计的程序了。然后保存文件，单击菜单上的“File”,在下拉菜单中选中“Save As”选项，在弹出对话框的“文件名”栏右侧编辑框中，输入欲使用的文件名，同时，必须输入正确的扩展名，然后点击“保存”按钮。如图4.4.4 图4.4.4 文件存储图 注意：如果用C语言编写程序，则扩展名为“.c”；如果用汇编语言编写程序，则扩展名为“.asm”，且必须添加扩展文件名。 回到编辑界面后，单击“Target1”前面的“+”号，然后在“Source Group1”上单击右键弹出如图4.4.5图4.4.5 添加文件图 然后单击“Add Files to Group Souce Group1”然后选择前面保存的C语言文件或者是汇编文件。4.5 Proteus的应用第一步：打开桌面上的ISIS 7.8 Professional快捷方式，出现如图4.5.1窗口：图4.5.1 Protues 界面第二步：点击图中P按钮，从库中选出本设计所需要的元器件：如51单片机，8*8点阵模块若干，74LS595,74HC138,以及电容，电阻，晶振等，如图4.5.2：图 4.5.2 仿真原理图 在Proteus的操作中最重要的是对Keil软件中形成的目标代码文件.hex的加载，如图4.3.3：图4.3.3加载程序文件第三步：加载后对各个元件参数的修改，并检查仿真连线是否正确。系统调试5.1硬件系统调试做硬件焊接完成之后，我们必须对硬件进行调试，发现其中可能存在的问题，并对其进行改进。1.硬件调试的方法：方法一：首先用的是万用用表和其它仪器仪表来进行检测；方法二：采用软件测试硬件的方法进行检测；方法分析：这两种方法各有优点，方法一能直接准确的确定元件的故障所在点，并直接进行故障排除。但是此方法必须对元件进行一一检测，检测的过程非常慢。对于一个大系统和元件比较多的电路来说，此种方法不适合。方法二是用软件来控制硬件，编写某一电路的控制程序，然后看这部分的电路的运行结果是不是与书上的软件控制的效果是一致的。如果不一致的，那就可以证明这部分电路是有问题的。用这种方法可以很迅速的判断出某一部分电路出现了故障，对于大系统来而言，这种方法可以有效缩小故障的范围，并且可以对所出现的故障进行排除，这样一来就能节约系统调试的时间。我在1616点阵系统中将电路分成几个小模块去测试和处理，采取的方法是将方法一和方法二相结合进行测试，发现这个方法是可行的。2.测试步骤：1)对电路中的电源线我用万用表进行测量，我首先用的是万用表的蜂鸣档，接下来把万用表的红黑表笔接到电路电源线上进行测量，如果听到蜂鸣器发出声响，那就证明电源线有短路的情况。如果蜂鸣器没有发出声响，那就可以证明电源线没有短路的现象。2)再用蜂鸣档对单片机的电源、晶振、复位等电路进行测量，看有没有连接好。若连接正常，则对系统进行通电。3)测量单片机的工作电压。看是否正常，若不正常。再用万用表进行检测，排除电源故障。4)若电源工作正常，插上单片机。编程控制，让所有点阵都亮，测试各元件有没有正常工作。5.2软件系统调试 想要对软件进行调试那么就要先对硬件进行调试，因为软件调试是建立在硬件调试的基础之上的。当调试完硬件之后，那么我就可以开始编写程序，并且对程序进行调试。首先我要做的是画出程序的流程图，接着再根据流程图来编写程序就可以了。 程序编写调试方法： 方法一：根据流程图，直接编写。 方法二：先编写部分模块的程序，再对模块程序进行整合。 方法分析： 方法一中就是直观的根据流程图来编写出适合小规模的程序，但是另一方面对于大规模的程序来说就不适合了，同时程序的可移植性比较差。 方法二中可以移植相似的程序，节约程序编写的工作量。对于大规模的程序比较适合。程序的编写也相对比较轻松。可以节约程序的编写时间。 在本系统中，我们采取方法二来进行软件的编写与调试。结 论 在之前做的课程设计的基础之上，我首先要做的工作是设计硬件电路原理图，其中包括有：单片机模块、显示模块、电源模块、行和列扫描模块。在最开始去设计这些模块的时候我最先遇到的问题是一些参数的选取，需要通过一定的理论计算才能够得到这些元件的参数。我最先设计的模块是电源模块，在设计的过程中要先计算二极管的参数并选取以及稳压芯片的功耗和热稳定性的分析、电解电容与瓷片电容在电源电路的作用