(毕业论文)基于单片机的LED点阵广告牌设计.doc

华南农业大学珠江学院毕业设计 基于单片机的LED点阵广告牌设计 指导老师： 系： 信息工程系 年级专业： 09自动化一班 提交日期： 2013年 4月 3日 答辩日期： 答辩委员会主席（签名）： 评阅人（签名）： 年 月 日 摘 要LED点阵显示屏是一种由多个独立的LED发光二极管封装而成的新兴的显示器件。LED 点阵电子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。其广泛的应用于医院、机场、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。本设计是采用16块8 x 8 LED点阵显示模块来组成4个16x16点阵显示模式的设计。整个设计介绍了以单片机STC89C52为核心的控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制八个列驱动器74HC595和两个行驱动器74HC138来驱动显示屏显示。目标是使该电子显示屏可以能下移显示“华农珠江学院09自动化陈康毕业设计”的汉字字样。关键词：单片机；LED； STC89C52IAbstractAs a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode). LED dot-matrix display board is widely used in hospitals, airports, Banks and other public places, so this design has a strong practical applicability. This design is 4 1664 lattice LED dot-matrix display made by 16 88 dot-matrix display board. The whole equipment is with the STC89C52 MCU at the core, introduced take it as the control system LED dot-matrix display monitor dynamic design and the development process. Controls good driver 74HC154 andeight row driver 74HC595 through this chip actuates the display monitor demonstration. The target is that product can shift to the down shows “The graduation design by 09 Automation Chen Kang from Zhujiang College Of South China Agricultural University”.Keywords: MCU;LED; STC89C52II设计说明单片机点阵LED电子显示屏设计是在指导老师给出的任务书并在其指导下完成的。设计任务主要是以STC89C52为核心设计一个能显示4个1616点阵LED显示屏，能下移显示“华农珠江学院09自动化陈康毕业设计”。该LED点阵显示屏设计有以下几点基本要求：（1）硬件电路的设计。（2）程序设计。针对上述要求，经过考虑，已具有自身特色的单片机点阵LED电子显示屏设计主要内容：（1）单片机最小系统模块：整个控制系统都是依靠单片机完成。从功能和价位以及本题目要求来看，我们选择STC89C52RC芯片作为本系统的控制核心，实现点阵的显示功能，电路设计和制作比较简单。（2）点阵显示模块：选择74HC595为驱动，74HC138为数据选择，结合单片机来进行数据显示，实现下移功能。在做本设计的过程中，我查阅了很多的相关资料，其中主要的技术资料是各个芯片的资料，如：STC89C52RC单片机资料、74HC595芯片资料、74HC138芯片资料、74HC00芯片资料等。关键词：单片机；LED；模块目 录1 引言11.1 研究背景11.2 研究的目的与意义11.2.1 国外研究情况21.2.2 国内研究情况21.3 本课题研究的主要内容和研究方案32单片机LED点阵显示设计总体方案42.1 系统总体方案42.2 系统功能42.3 系统结构43 LED点阵显示系统硬件设计53.1 系统主要芯片介绍53.1.1 STC89C52RC53.1.2 74HC13863.1.3 74HC59573.2 系统各个模块硬件电路设计93.2.1 单片机控制系统设计93.2.2 行驱动系统设计93.2.3 列驱动系统设计103.2.4 点阵显示电路设计114 LED点阵显示系统软件设计124.1 主程序设计124.2 显示程序的设计134.3下移显示的设计155 LED点阵显示系统调试185.1 软件调试185.2 硬件调试195.3 联合调试205.4 调试结果分析206 结论22参考文献23致谢24附录25附录A 电路原理图25附录B 设计源程序27V1 引 言LED显示屏（LED display, LED Screen）：又叫电子显示屏或者飘字屏幕。它是由LED点阵和LED PC面板组成，通过红色，蓝色，绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，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。传统LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，单色、双色屏主要用来播放文字的，全彩屏主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流1。1.1 研究背景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，显示屏由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。在短短的十来年中，LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点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。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。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括证券交易、金融信息显示、机场航班动态信息显示、港口、车站旅客引导信息显示、体育场馆信息显示、道路交通信息显示、调度指挥中心信息显示、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、广告媒体新产品等。1.2 研究的目的与意义该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义2。1.2.1 国外研究情况 从LED产业全球分工来看，在LED上游外延片、芯片生产上，美国、日本、欧盟仍拥有巨大的技术优势，中国台湾已经成为全球重要的LED生产基地。目前全球形成了以日、美、德为产业龙头，中国台湾、韩国紧跟其后，中国大陆、马来西亚等国家和地区积极跟进的梯队分布。虽然中国在LED外延片、芯片的生产技术上距离国际先进水平还有一定的差距，但是国内庞大的应用需求给LED下游厂商带来巨大的发展机会，这为我国LED产业的发展提供了良好的机遇。现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点3。1.2.2 国内研究情况与国外相比，我国的LED行业起步比较晚，经历了多年的发展,我国的LED产业已从购买芯片、外延片生产应用产品，逐步发展到自主生产外延片和芯片的阶段,并且已具备一定技术和产业基础。初步形成从外延片生产、芯片制备到器件封装、集成应用等比较完整的产业链。我国上游产业的现状，一是参与单位多，主要单位有中科院半导体所、中科院物理所、电子工业集团第十三电子研究所、北京大学、清华大学、南昌大学和一些企业；但是这些参与单位都想建立自己产能，起始阶段产能都不大，整个产业看起来资源分散，没有规模；而且科研院所都想建立自己的产能，在技术输出上排外，而实际上各科研单位某一时间突破的可能仅是产业技术链的某一环节，整体上产业化条件还不具备，这样虽然每年看起来各个方面的技术都在突破，但产业化效率非常低。二是与国际先进水平比较,整体上一般芯片的亮度、发光效率、抗静电能力、抗漏电能力以及品质控制水平与国际厂家仍有差距。三是能满足市场需要且规模化生产的企业少，封装所需芯片尤其高档芯片主要靠进口。值得一提的是,经过多年的发展,我国LED显示屏厂商已经具有了很强的实力，虽然拥有DAK、L ighthouse、Darco等知名显示屏厂商的竞争，但国内LED显示屏厂商还是占据了国内市场的大部分份额，国内已经涌现了一批如上海三思、北京利亚德、西安青松等优秀企业，国内显示屏市场吸收了很大一部分芯片产能，对促进国内上中游发展壮大起了重要作用。国内生产的显示屏、景观照明灯具等LED应用产品已经出口到美国、欧盟等国家和地区4。未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。1.3 本课题研究的主要内容和研究方案本设计以STC89C52单片机为核心，设计LED点阵显示广告牌，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STC89C52单片和一些外围电路。在整个电路当中单片机负责控制整个电路以及相应的程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。以74HC138芯片为行驱动，74HC595芯片为列驱动，由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方而，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，就在该行该列点亮相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭5。研究方案：（1）选定STC89C52单片机为核心控制器件，由串并转换器74HC138为译码电路器件，74HC595为驱动电路器件。（2）选用C语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试，最后将独立的模块整合起来。（3）完成硬件调试、软件调试和系统联合调试。2单片机LED点阵显示设计总体方案2.1 系统总体方案本设计以STC89C52RC单片机为核心，点阵电路大体上可以分成单片机本身的硬件、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单片机和一些外围电路。在整个电路当中单片机负责控制整个电路以及相应的程序的运行、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。2.2 系统功能本系统的开发设计有以下功能：（1） 通过4个1616的点阵LED进行文字显示。（2） LED显示屏清晰无串扰。（3） 文字具有下移显示方式。2.3 系统结构该系统的组成结构如图2.1所示。图2.1 系统组成结构3 LED点阵显示系统硬件设计3.1 系统主要芯片介绍3.1.1 STC89C52RCSTC89C52RC单片机是新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择6。主要特性如下：增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）。工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz。用户应用程序空间为8K字节。片上集成512字节RAM。通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。具有EEPROM功能。具有看门狗功能。共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。PDIP封装7。STC89C52RC单片机的工作模式。掉电模式：典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。空闲模式：典型功耗2mA。正常工作模式：典型功耗4Ma7mA。掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。STC89C52RC的引脚图如3.1所示：图3.1 STC89C52RC引脚图3.1.2 74HC13874HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0, A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。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，组合成为一个1-32（5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状态8。74HC138 特性如下： 多路分配功能。复合使能输入，轻松实现扩展。 兼容JEDEC标准no.7A。 存储器芯片译码选择的理想选择。 低有效互斥输出。 ESD保护。 HBM EIA/JESD22-A114-C超过2000 V。 MM EIA/JESD22-A115-A超过200 V。 74HC138引脚图如图3.2所示：图3.2 74HC138引脚图3.1.3 74HC595 74HC595是高速的硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线9。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。将串行输入的8位数字，转变为并行输出的8位数字，例如控制一个8位数码管，将不会有闪烁。特点：8位串行输入/8位串行或并行输出；存储状态寄存器，三种状态；输出寄存器（三态输出：就是具有高电平、低电平和高阻抗三种输出状态的门电路。）可以直接清除100MHz的移位频率10。引脚说明：Q0-Q7：8位并行数据输出，其中Q0为第15脚。GND：第8脚，地。Q7：第9脚，串行数据输出。MR：第10脚，主复位（低电平）。SHCP：第11脚，移位寄存器时钟输入。STCP：第12脚，存储寄存器时钟输入。OE：第13脚，输出有效（低电平）。DS：第14脚，串行数据输入。VCC：第16脚，电源。74HC595引脚图如图3.3所示：图3.3 74HC595引脚图3.2 系统各个模块硬件电路设计3.2.1 单片机控制系统设计单片机控制系统系统原理图如图3.4所示：图3.4 控制系统电路图以STC89C52单片机为核心，选用12MHZ的晶振，由于晶振的频率越高，单片机的运行速度就越快，但考虑到单片机的运行速度快会导致对存储器的要求就会变高，因此 12MHZ晶振为最佳选择。外接电容的值虽然没有严格的要求，但是外接电容的大小会影响振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性，因此我们选用30pF的电容作为起振电容。复位电路为按键高电平复位，当按键按下，RES端为高电平，当高电平持续4us的时间就可以使单片机复位11。3.2.2 行驱动系统设计由于4点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路需要用到一个4线-16线译码器。为了解决单片机I/O端口不足，行译码选用为串并转换器74HC138。两个138级联成4线-16线译码器，然后通过74LS00取反再接显示屏H1-H16解决了显示屏供电不足的问题12。具体电路如图3.5所示：图3.5 行驱动电路图3.2.3 列驱动系统设计列驱动电路由74HC595构成，它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，达到重叠处理的目的。74HC595输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位13。将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SCK时钟后便可将其全 部移入74HC595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭 就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控 制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像14。具体电路如图3.6所示：图3.6 列驱动电路图3.2.4 点阵显示电路设计本方案采取模块构成的方法来制作一个LED点阵显示屏。本设计采用1664的点阵显示屏，将1664的点阵显示屏分为四个独立的1616的LED点阵屏，再将四个1616的LED点阵屏级联成1664的点阵显示屏。而1616的LED点阵屏则选用四块88点阵模块。88点阵模块如图3.7所示：图3.7 88点阵模块4 LED点阵显示系统软件设计设计目标和硬件总体结构确定的情况下，软件可以分为主程序，显示子程序，各种特效显示子程序三个主要部分组成。用C语言程序设计，实现LED点阵显示内容，并使显示的内容在屏幕上从上到下的滚动显示。系统采用模块化结构，包括主程序、显示子程序。用STC89C52、74HC138、74HC595、74LS00芯片和4个1616LED点阵显示器构成一个完整的1664点阵LED显示系统。具体结构如图4.1所示： 图4.1 软件功能结构框图4.1 主程序设计按照模块化的设计思路设计。首先分析程序所要实现的功能，程序要实现静态显示，动态显示两大功能。主程序的工作流程如图4.2所示： 图4.2 主程序流程图程序开始时首先必须对单片机进行初始化，其中初始化的内容包括：中断优先级的设定，中断初始化，串行通信时通信方式的选择和波特率的设定，各IO口功能的设定等。初始化完成后程序进入待机状态等待中断的发生，该程序中主要用到了两个外部中断源和串行中断。外部中断源由按键的电平变化触发，外部中断主要功能是选择LED点阵显示屏的控制方式是由按键控制还是上位机控制和显示状态是静态显示还是动态显示。串行中断包括发送中断和接收中断都是由软件触发。中断产生后由预先初始化时设定跳转执行中断子程序。中断程序设定了LED点阵显示屏所要显示的内容和显示的方式，最后执行的是各种显示程序。按照设定的方式和内容显示出所需要的内容15。4.2 显示程序的设计 LED点阵屏显示方式主要由静态显示和动态扫描显示两种。 对静态显示来说，每一个发光二极管都需要一套驱动电路，一帧画面输入以后便可一劳永逸地显示，除非我们改变了显示内容，需要重新输出新的点阵数据。这种方式系统原理相对简单一些，但所需的译码驱动装量很多，引线多而繁杂，不便于大屏幕的制造，成本高，其可靠性也较低。另一种动态扫描显示是把整个LED屏幕分成若干部分，每一幅画面的显示是显示完一部分后，又显示第二部分直到显示完最后一部分又重新开始显示第一部分，重复循环进行。在重复扫描速度足够快的情况下，我们看到的就是一幅稳定的画面。也就是说采用动态扫描显示需要不断进行画面的刷新。在这种方式下其显示驱动电路可重复利用，引线也大大减少，从而使硬件成本降低，且屏幕上的发光二极管轮流发光，使用时的耗电量大大降低。大屏幕的制造、维护要容易许多，可靠性也增加了。两种显示方式的比较再结合51单片机I/O口数量有限的原因决定采用动态扫描的方式进行显示。动态扫描分为行扫描和列扫描两种方式区别在于选通端和数据输入端分别是行还是列。在该显示系统中扫描显示的工作原理如图4.3所示，先选通列然后再从行送入对应列的数据，这样从第1列到第16列循环往复，只要切换的速度足够的快，利用人眼的延时特性就可以看见一幅稳定的画面16。图4.3 扫描显示程序原理图点阵显示某一行程序如下： void main()uchar j;uchar i,y=0;uchar han;move=0;word=0;move1=1;while(1)while(word864) while(move16) for(i=0;ispeed;i+) for(line=0;line16;line+)loadline0();sendline0(); /74HC138输出控制 EN_port = 1; /关屏显示 ABCD_port = (ABCD_port & 0x0f)|(han4); /74HC138译码输出han+;if(han=16)disp_han=0;Latch_port = 1; /允许74HC595数据输出到Q1-Q8 /端口EN_port = 0; /74HC138输出有效，打开显示Latch_port = 0; /锁定74HC595数据输出move+;move=0;word=word+32;word=0;4.3下移显示的设计 显示程序分为静态显示程序、下移显示2种显示方式。其中下移动程序调用了静态显示程序为子程序。 显示采用的是行扫描的显示方式，选通一行后按照列与数据元素的对应关系第i行对应的行数据为数组中的第i和第i+16个元素。将对应元素的由低至高位依次从端口输出具体做法为将元素向右逻辑移位后再与0X01相与，所得结果通过单片机端口输出到串并转换器的A端，锁存在锁存器里完成一行数据移位后再将其输出。如此依次循环选通各列来显示所需画面。下移显示要求汉字在显示屏上按从上到下的顺序出现。设计时可采用如下方法：首先将LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零，即 LED显示空白，然后每间隔一个“软定时器”设定的动态显示时间，显示缓冲区依次加入一个汉字点阵数据并进行扫描显示，这样就可达到动态显示的效果17。动态显示程序流程如图4.4所示：图4.4 下移程序流程图 点阵下移显示的程序如下：void sendline0() /对于下移发送到595的子程序char s,p;uchar inc,k,j;if(move8)inc=0;else inc=1;Latch_port = 0; /74HC595锁定输出,避免数据传输过程中， /屏数据变化从而显示闪烁CLK_port = 0;for(s=0+inc;s=7+inc;s+)if(movej)|(bufs+1(8-j); /字模左边字节左移j位， /右边字节右移j位，2者相或for(p=0;p8;p+)if(k&0x80)!=0) DA_in_port = 1;else DA_in_port = 0;CLK_port = 1;CLK_port = 0;k= 1; 5 LED点阵显示系统调试5.1 软件调试软件调试主要是软件编译和将各功能块程序分别写入以验证其功能的可实现性。在进行功能调试前必须用KEIL C对所有程序进行编译，编译成功生产可执行的.hex后方可进行功能测试。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C语言编程比较简单，程序可移植性较强，所以这个系统在编写程序过程中都采用C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。在Proteus仿真软件中运行测试STC89C52、74HC595、74HC138、74LS00等芯片和LED显示器均能正常运行并完整的显示出了我所要的效果。所以各个模块功能正常。5.2 硬件调试在焊接电路板的时候，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。具体操作如下：（1） 焊接完单片机的晶振和复位电路之后，写程序检测各引脚的输出是否正常。（2） 在各引脚输出正常的前提下，焊接74HC138和74LS00，然后写程序下载进去检测74LS00的输出。如果输出不正常，要判断是74HC138坏了还是74LS00坏了，检测74HC138和74LS00是否有问题。经检测输出正常。（3） 然后焊接74HC595，同样是编写程序下载检测74HC595的输出。经检测输出正常。（4） 焊接点阵。先焊一个1616的点阵，然后写程序显示“珠”检测是否能够正常显示，亮度是否足够。检测没问题再焊第二个1616点阵，然后两个1616点阵显示“珠江”。检测显示和亮度无误，接下来焊接玩剩余的两个点阵，写程序显示“珠江学院”。同样观察是否显示无误，亮度够不够。 在所以步骤检测正常无误后，可以开始编写程序是其能动态显示。5.3 联合调试经过硬件调试，排除了硬件的连接问题。其余功能的软件便可以在此基础上调试验证其功能的正确性。联合调试的具体方法如下：（1）编写一个逐点扫描的显示程序，再结合硬件电路运行。这样做的目的在于检测各器件是否能够正常运行和显示屏的各个LED灯是否有损坏。结果显示器件逻辑功能运行正常。（2）将静态显示子程序与各种动态显示程序结合硬件电路进行调试。显示图像比较清晰，各动态显示效果也能够实现。5.4 调试结果分析对调试中出现的问题进行了分析，得出以下原因和修改办法。（1）硬件的工作表现出不稳定，主要是表现在LED显示屏的驱动电路部分和单片机系统部分。具体表现为单片机接负载后电压被拉低值1.7V左右，无法满足译码电路的输入要求。显示时会有一些行驱动的输出不够设计指标 ，导致所驱动的那一行在显示屏上表现为选定的点不能够很好区分，图像出现模糊。分析造成这一现象的原因为，焊接时与非门74LS00遭到了高温损坏以致工作不稳定和焊接的电路不够牢靠，修改办法为将单片机输出端口外接全新的74LS00，替换损坏三极管。（2）虚点的产生与软件有关。修改办法是将软件中的延时时间调至恰当值。经过调试和修改，系统实现了题目所要求的中文数字显示和动态显示。最终实物图如图5.3和图5.4所示：图5.3 最终实物图正面图5.4 最终实物图反面6 结 论本文设计的点阵电子显示屏，能够在肉眼目测条件下LED 显示屏各点亮度充足，可显示文字和数字。且文字显示具有滚动显示方式。该点阵电子显示屏的系统具有硬件少，结构简单，容易达到要求，性能稳定可靠和成本低等特点。在本次点阵电子显示屏的设计中取得以下工作成果：（1）查阅了大量的电子资料，详细地了解了LED 的发光原理和LED 显示屏的原理，清楚地了解了LED 显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，了解了 LED 的现状，明确了研究的方向和目标。（2）本次设计的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。图形或文字显示有滚动显示方式。（3）论文给出了具体的系统硬件设计方案，硬件结构电路图，软件程序的流程图和具体C语言程序设计与仿真结果等方面的内容。（4）在这次毕业设计的过程中再次学习了Proteus这一软件，熟练的掌握Proteus对信息工程专业的同学来说是很重要的。（5）通过这次毕业设计，重新复习并进一步学习了STC89C52RC单片机。（6）熟练掌握了WORD软件的使用。本次毕业设计的整个研究与设计过程包括选题、设计以及完善等。首先，在选题方面查阅了很多与题目有关的资料和课题，并且制定设计方案，进行设计的总体规划，然后将这些方案落实到设计环节中。其次，在制定的方案基础上运用所学的知识对硬件以及软件进行设计，并对软硬件联合调试。最后，对设计内容进一步修缮，以求达到最佳设计效果。随着课题的进行，对LED的了解也越来越深入。认为LED技术也会进一步发展，LED应用将会更加广泛。可以设想利用LED的高稳定性和低能耗，再与无线通信技术相结合在沙漠深处或者人迹罕至的雪山之颠树立一块依靠太阳能充电，通过无线传输方式更改显示内容的信息板为登山者提供指示和天气信息，为沙漠迷路的人指引方向。设计结束了，但学习还在继续。我相信通过此次设计所得到的知识、心得、经验乃至感受都会让我在以后的日子里受益匪浅。参考文献1 张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计M.北京:电子工业出版社,2008:58-80.2 余永权等.单片机在控制系统中的应用M.北京:电子工业出版社,2004:53-98.3 吴金戌,沈庆阳.8051单片机实践与应用M.北京:清华大学出版社,2003:35-52.4 诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术M.成都:电子科技大学出版社, 2000:210-262.5 李勋,林广艳.单片微型计算机大学读本M.北京:北京航空航天大学出版社,1998:86-90.6 李桂平.LED屏幕显示器的设计J.零陵师范学院学报.2002(9) :367-380.7 王亭,李瑞涛,宋召清.在Windows下PC机和单片机的串行通信J.微型机与应用.2000(1) :25-27.8 关积珍.LED.显示屏发展状况及趋势J.世界电子元器件.2000(02) :277-301.9 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Mar1992,Vol.63 Issue 3, 65, 8p, 3 charts, 23 diagrams;(AN 9206290756).16ATMEL.8-bit Microcontroller With 8K Bytes Flash AT89C52.M.1999:34-54.17 Robert C.Hgramming using the C languageM.1988:210-214.致 谢在论文完成之际,我首先要对我的指导老师和帮助过我的所有同学及提供给我实验条件的老师表示最真挚的谢意。在整个论文的选题、理论研究、需求分析和系统设计的过程中,他们给了我不少启发，并对论文的设计方案提出了许多至关重要的建议,在实验过程中帮我解决了不少的难题。其次，还要感谢大学四年各位老师的悉心教导，本设计是围绕单片机而设计的，需要用到单片机、数电、模电、电路设计、C语言等方方面面的知识。在制作过程中，遇到不少困难，不过这些困难都被我们一一克服，在老师的指导下，同学的帮助下，加上个人的努力，听取大家的意见，本设计最终顺利完成。在论文写作期间曾经遇到过很多的阻力,但是在大家的帮助下总算是顺利地度过了,现在一切都好了。在论文的完成过程中,我还要特别感谢指导老师给予了我无私的帮助,正是在他的鼓励和帮助之下,才使得我的实验能顺利的完成；同时,得到了其他许多让我分享他们宝贵经验和知识的老师以及同学的热心帮助，再次向他们表示由衷的感谢；我还要感谢这一领域的学者们,是他们给我经验和研究方向,文中引用了一些他们研究成果,在此一并表示衷心的感谢！30附 录附录A 电路原理图最小系统原理图如图A1所示：图A1 最小系统原理图点阵原理图如图A2所示：图A2 点阵原理图点阵行驱动原理图如图A3所示：图A3 点阵行驱动原理图点阵列驱动原理图如图A4所示：图A4 点阵列驱动原理图附录B 设计源程序#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define NOP() _nop_()sbit EN_port = P13; /138使能端sbit DA_in_port = P12; /595串口输入端sbit CLK_port = P11; /595时钟sbit Latch_port = P10; /595显示端#define ABCD_port P1 /HC138 ABCD端口定义/sbit D_port = P17;/sbit C_port = P16;/sbit B_port = P15;/sbit A_port = P14;uchar disp_han; /目前显示的行数uchar move1; /对于上移移动的次数uint word; /字模计数器uchar move; /列指针uchar line; /行指针uchar speed=5; /设定移动速度uchar buf12; /缓存数组uchar code disp0= /下移字库0xFD,0xFB,0xFB,0xFB,0xF3,0xFB,0xFB,0xFB,0xFF,0xFB,0x30,0x80,0xF7,0xFB,0xF7,0xFB,0xF7,0xFB,0xF7,0xFB,0xF7,0xFB,0xB7,0xFB,0xD7,0xFB,0xE7,0xFB,0xF7,0xFB,0xFF,0xFB, /*计,0*/0xFD,0xFF,0x7B