毕业设计（论文）-单片机LED点阵显示流动信息.doc

I北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文）第页学 号 07G701-10 北京电子信息高级技工学校毕业设计(论文)（单片机控制LED点阵显示流动信息） 专业名称 学生姓名 指导教师2011年12 月23 日摘 要 当今世界，电子技术迅速发展，点阵式显示器件作为现代信息的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛的应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。由于LED电子显示屏具有所显示内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活，适用于火车、汽车站、文化中心、信息中心等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的单片机技术，我国经济发展迅猛，对信息有越来越高的要求，可以相信，LED显示屏以其色彩鲜亮夺目，大的显示信息量，寿命长，耗电量小，重量轻，空间尺寸小，稳定性高，易于操作安装与维护等特点，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的字符，本次设计采用左滚显示，其中显示字模数据由单片机输入，点阵的亮点过程有程序控制，由驱动电路完成，点阵采用单色显示，该显示器的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮点比较高。关键词：单片机 LED点阵 STC89C52 北京电子信息高级技工学校毕业设计（论文） 第 10 页目 录1.绪论12.单片机简介12.1单片机的发展方向12.2单片机的应用12.3单片机的系统结构框图23.硬件系统设计23.1实现的功能要求23.2硬件电路的设计及整体电路方框图34.主要芯片介绍34.1 芯片74HC595作用和优点34.2 芯片STC89C52的应用及引脚图44.3 74HC138译码器的概述及引脚图54.4 LED点阵显示屏简介及图片64.4 .1 LED点阵显示屏的作用65. 调试及性能分析76. 制壳过程7结 论8参 考 文 献8致 谢8附录1实物图9附录2 原理仿真图101.绪论 自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在单片机在农业上也有了很多的应用。2.单片机简介2.1单片机的发展方向 从单片机的发展历程看，未来单片机技术将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、外围电路内装化及片内储存器容量增加的方向发展。2.2单片机的应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。2.3单片机的系统结构框图图2.3 单片机系统结构框图3.硬件系统设计3.1实现的功能要求 设计一个16行128列的单片机LED点阵能显示流动信息的显示屏，要求LED点阵显示屏各点亮度均匀、充足，可以显示文字，清晰无串扰。通过软件的设计，向芯片写入程序，可以使文字向左流动起来。用户要求显示出双色），而在仿真电路中的点阵块一个类型内部只有一个颜色的点3.2硬件电路的设计及整体电路方框图 硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。 单片机采用STC89C52芯片作为主控元件，行控制选用74HC138芯片，列数据传送选用串入并出的74HC595芯片。单片机 A T 8 9 C 5 1行控制 列控制 点阵显示屏 图3.2 整体电路方框图4.主要芯片介绍4.1 芯片74HC595作用和优点 74HC595使8位串行输入转并行输出移位寄存器。其驱动电流35毫安,具有较强的输出负载能力，而被广泛的运用于MCU（微控制器）、MPU（微处理器）的I/O口扩展。74HC595的主要优点是具有数据存储功能，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变，点阵屏没有闪烁感。点阵中用到的串行输入并行输出是其中的一个功能，是通过寄存器选择的。在点阵中595用来做列的扫描。 图4.1 74HC595管脚图4.2 芯片STC89C52的应用及引脚图STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。且具有以下标准功能：512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。 图4.2 STC89C52引脚图4.3 74HC138译码器的概述及引脚图 译码是编码的逆过程，广泛被使用的译码器是74LS138译码器，因此该电路设计中采用74HC138且其作用就是将一组码转换为想要的确定的信息。74HC138是一款高速COMS器件，74HC138引脚兼容低耗肖特基TTL系列，为反相输出。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0、A1、A2），并当使能时，提供8个低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效和一个高有效。74HC138所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展。点阵的行扫描一般用译码器74HC138。图4.3 74HC138译码器引脚图4.4 LED点阵显示屏简介及图片LED显示屏又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED点阵组成，通过LED灯的亮灭来显示文字，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。 图4.4 8乘8的点阵块4.4 .1 LED点阵显示屏的作用1起到商品宣传，吸引顾客的作用。2起到店面装饰，提高企业档次的作用。3起到照明，标新立异的作用。4起到普及知识的作用。（可用于播放企业产品的小信息，相关行业的知识）5起到公告板的作用。（促销，招聘信息发布）6起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等。7起到警示作用，经常用于道路交通LED导航指示等。不可否认，商家树立广告牌的最终目的就是宣传商品信息，吸引目标顾客，尽最大可能地赚取最大的利润。而LED广告牌正是为了实现这个目的成为企业宣传的头项选择。5.调试及性能分析 调试过程中，首先制作一个仿真电路，在进行编程 ，把我们需要显示的文字编成字模，因为仿真电路的点阵块是共阴极的，所以字模的选项是共阴，完成之后加在程序最后。把程序写入仿真电路中STC89CC52芯片中，使电路仿真运行，看整个电路和程序是否正确。确定没有问题后，就可以把程序写入实际电路的STC89C52芯片中，但之前必须把程序里的字模改成共阳的，因为我们所用的实际点阵块是共阳的。最后给实际电路供电看点阵屏是否有流动的文字。在测试过程中我们的LED显示屏不亮，我们检查了硬件跟软件部分，排除了软件部分的可能性。在用万能表测试电路的过程中发现是晶振出了问题，可能是因为焊接时间过长而导致焊盘脱落，最后我们采用跳线连接的方式把电路连接好，从而解决了问题。 这个方案设计的点阵LED流动显示屏，电路简单，且较容易扩展成更大的显示屏；显示屏各点亮度均匀、充足；显示文字稳定、清晰无串扰；通过改变程序可用静止、移入移出等多种显示方式显示文字。6. 制壳过程前期制作都完成以后就可以制作外壳了。首先要进行尺寸精确测量，测量LED显示电路板的长、宽、高尺寸，我们是用有机玻璃做的外壳，在裁好后再利用三氯甲烷和有机玻璃的化学反应将它们粘好。在装壳之前事先留好电源线孔、数据下载孔和固定孔。装好后如附录实物图。结 论虽然本设计电路简单，但是已经包涵了LED点阵显示屏的电路基本原理和基本程序，主要介绍了用单片机实现的汉字显示屏的软件设计方法。系统介绍了该电路的硬件构成和软件工作过程，本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠等特点。在此次设计中通过查阅大量的相关资料，详细地了解了LED点阵显示屏的特点和作用，清楚地了解LED点阵显示屏与其它显示屏的区别和优点。通过这次毕业设计，我对单片机的了解更深了一步。进一步提高了自己在实际过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力。但是也让我了解到自己有很多不足之处，对知识积累还不够，有些问题自己不能独立解决，还要进一步的学习更多的知识，这样才能让自己在不断的学习中提高自己。参 考 文 献1 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计与接口技术 .北京航空航天大学出版社，19902 任涛等.闪速存储器数据及应用简明速查手册.电子工业出版社，19973 何立民.单片机应用技术选编.北京航空航天大学出版社，20004 张毅刚等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业电子出版社，19965 邬宽明.单片机外围器件实用手册.北京航空航天大学出版社，1998致 谢转眼两个多月的毕业设计学习就要结束了，两个月来收获很多，当然这些收获脱离不了老师教导和同学们的帮助，我要向老师和同学们表示我最忠诚的谢感。首先我要感谢我的指导老师，毛光荣老师和刘娜老师，他们严谨细致、一丝不