基于单片机的LED动态显示

基于单片机的LED动态显示摘要随着半导体材料及工艺技术的进步，生产量的增加，笔者认为可能还需要35年的时间，LED照明灯的性能能进一步地提高。价格也会不断下降，它将逐步进入千家万户，给您带来节电，明亮的新的光源。LED日光灯节电高达80%以上，寿命为普通灯管的10倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管，镇流器，启辉器的问题，约半年下来节省未用就可以换回成本。绿色环保型的半导体光源。光线柔和。光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康。6000k的冷光源给人视觉上清凉的感觉，有助于集中精神，提高效率。将单片机控制的LED流水灯设备稍作改进让它动起来,就能神奇地显示各种字符或图案,其效果如漂浮在空中一般。之所以能如此,这得益于人眼的“视觉暂留”现象,称为POV(PersistenceofVision)。由于与POV相关的制作,实质是利用机械运动来简化电子电路,大多只需要十来个元件加上几十行甚至十几行程序就能达到神奇的视觉效果,因而受到单片机初学者及爱好者的青睐。关键词：视觉残留；节能；视觉暂留AbstractWiththesummaryofsemiconductormaterialsandprocesstechnology,productionincreases,Ibelievethatmaybe3to5years,LEDlightingperformancewillfurtherimprove,priceswillcontinuetodecline,itwillgraduallyenter100010,000,tobringyourenergy,abrightnewlightsource.LEDEnergy-savingfluorescentlampsashighas80%morethantheordinarylifeofthelampmorethan10times,almostmaintenance-free,non-existenttotheregularreplacementoflamp,ballast,thestarting-hui,aboutsixmonthsdownthecostsavingswillbeabletoInexchangeforthecost.green-powersemiconductorlightsource,softlight,purespectrum,infavoroftheworkersandtoprotectthehealthofvision,6000Kgivesthecoldlightofthecoolvisualexperiencewillhelpfocusandimproveefficiency.Keywords:pov；energy；persistenceofvision0目录基于单片机的LED动态显示.1摘要.1Abstract.1第一章绪论.21.1课题研究的意义.21.2LED显示的现状与发展.21.3本课题的主要工作内容及论文结构安排.3第二章方案论证与选择.42.1LED动态显示的原理.42.2硬件设计方案.42.3软件设计方案.5第三章系统的硬件设计.63.1单片机最小系统.63.2芯片介绍.63.3单片机时钟电路设计.83.4单片机复位电路设计.93.5DS1302时钟电路概述与工作原理.103.6无线供电电路和主板供电电路.113.7驱动直流电机部分.123.8总体电路.13第四章系统的软件设计.144.1主程序的设计.144.2程序设计.154.3时钟流程图.164.4Keil调试.17第五章实物调试.185.1PCB板的制作.185.2元件的装配.185.3调试与性能检测.20工作总结.22参考文献.23致谢.24附录.251第一章绪论1.1课题研究的意义由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步，特别是近40年来，电子技术的发展突飞猛进，无论是工业、农业，还是国防领域都随之发生了重大变革，也为技术创新打下了坚实的理论基础。我们则应当具备开发和创新的能力，本文所介绍的基于单片机的平面旋转LED控制系统就是一个例子，通过单片机的应用和普通的直流电机的改装实现这一功能，通过良好的视觉效果激发我们对电子科学的兴趣。它是一种新颖的显示屏，总的来看，成本低是一大优点，另外360度的可视角度使之非常适合于像大厅和候车室之类的场合，是LED显示屏的一个新品种、发展的新方向。此类显示屏如果更进一步，解决视频数据传输，则可任意做出旋转柱式视频显示屏，视频显示的控制电路较为成熟，显示器件只需要转换RGB阵列即可，这样应用范围可大大增加。采用MCU进行控制，给出了硬件电路和程序思路。其中运用比较多的主要在大众生活方面,以单片机为控制中心的智能小系统，在本设计中，我们采用了单片机控制多模块设计。便于检查和维修。该设计的基本原理为以单片机作为控制元，由软件系统和硬件系统两部分组成。可靠性：系统应保证长期安全地运行，系统中的硬软件及信息资源应满足可靠性设计要求；安全性：系统应具有必要的安全保护；实用性：注重采用经济而实用的技术，使系统建设的投入产出比最高，能产生良好的社会效益和经济效益;易操作性：贯彻面向最终用户的原则，使用户操作简单直观，易于掌握；广泛性：它的优越性被越来越多的人们所接受、使用。1.2LED显示的现状与发展我国的LED显示屏产业经过几年的发展，已经初步形成了不少具有一定规模的骨干企业。据统计，至1998年年底，年度销售总额在1000万以上的企业有20多家，销售总额达6亿元左右，占行业市场总额的85%以上。全国从事LED显示屏的各类企业有100余家，从业人员近6000人，行业年度销售总额近8亿元人民币，1996年、1997年的增长速度均保持40%左右，1998年略有回落。在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。技术水平相对领先,我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。90年代初2即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。LED显示屏产业培养形成了一批LED显示屏科技队伍，在全国LED显示屏行业的从业人数6000人中，科技人员有2800多人，将近50%。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。在现代信息社会中，作为人-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将是平板显示的时代，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。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本课题的主要工作内容及论文结构安排本文本文介绍了一款以宏晶公司的8位STC12C5A60S2低功耗单片机作为核心部件，并配以时钟电路、复位电路、电源电路、显示电路、通过扩展外围设备及接口电路完成整个控制系统对电机的控制的旋转LED控制系统的设计。该系统可实现中英文字符的显示和动态特效显示。成功实现平面立体显示功能，自动控制电机进行旋转功能，从而达到设计要求。本文的结构安排如下：第一章介绍LED显示屏发展的现状以及课题的主要研究内容。第二章介绍LED显示屏的性能指标和设计方案。第三章介绍LED显示屏的硬件电路的设计。第四章介绍LED显示屏的软件电路的设计。第五章介绍系统的调试及结果分析。第六章为工作总结。3第二章方案论证与选择2.1LED动态显示的原理旋转扫描的原理：由于人眼具有视觉暂留的特性，当画面以一定速率刷新时，我们看到的就是连续的图像，电视机显示采用逐点扫描方式，每秒钟要刷新画面50场(25帧),而在人眼中则是一幅完整的画面如图所示，其中(a)(b)(c)(d)(e)分别是不同时刻的显示状态，(f)为人眼看到的完整画面“3”。这种平面扫描的方式叫做平面旋转式LED。(a)(b)(c)(d)(e)(f)2.2硬件设计方案一供电方案1采用固定电池电源实现的电路方案即是在电路板上直接附带一个蓄电池为系统供电。这种供电方式比较简单。但是，有两个问题需要解决。首先，高亮度LED的功耗比较大，而电池的蓄电量有限，这就难以实现系统的长期运作；其二，由于电池的体积和重量比较大，若固定在PCB板上，电量用完后，难以替换。若不固定，在电机转动的时候可能会甩出去，引出安全隐患。同时，也增加了旋转重心的调节的难度。故不采用此法。2采用无线供电电路实现的电路方案从电机转子中引出电源线，为系统供电。此方法直接在电机的转子中引出电源线，通过整流滤波后，可以作为系统供电，同时也可以为系统控制时序的中断源。此方法容易实现，且一举两得，因此选用。并且基于单片机实现的电路各模块的功能如下：时钟电路：单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准，时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。复位电路：用于系统的正常初始化，当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要复位以使其恢复正常工作状态。电机驱动电路：驱动着整个系统的运行。4二电机选择方案1：采用步进电机。步进电机能够准确的定向，但是图像或者文字的分辨率受到步进电机的步进角度的限制。并且步进电机以及控制电路成本较高，并且需要单片机控制，占用CPU的资源。方案2：采用普通的电机。此方案不占用单片机I/O口，节省单片机资源，使用方便，成本较低，通过简单的改装，可以给系统供电。综合各方面考虑，为了节省成本，简单系统电路，以及更方便的为系统供电，使系统能够长期工作，故采用方案22.3软件设计方案软件的设计除了满足设计功能外还必须要满足易读写，方便下载和编译。软件的编写需要借助软件编辑器和编译软件，编译完成后还需要下载到单片机中执行。编写软件之前得首先选择一种合适的语言以及配套的编辑器和编译软件。最后还要选择一款与所选单片机的下载器或下载软件来把编写的程序下载到单片机中执行。现在主要运用的单片机编程语言为汇编语言和C语言。两种语言相比较各有优点。汇编语言(AssemblyLanguage)是面向机器的程序设计语言，是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。其具有执行速度快，占内存空间少等优点，而且编写长度比较小，较为直观。C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言，它是一种结构化语言，可产生压缩代码。C语言结构是以括号而不是子和特殊符号的语言。C可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编相比，有如下优点：对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对51的存储器结构有初步了解；寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；程序有规范的结构，可分为不同的函数。这种方式可使程序结构化；将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性；编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率；提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；已编好程序可容易的植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术。C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，C语言程序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改就可根据单片机的不同较快地移植过来。但本系统较为简单，使用汇编语言较短，所以决定采用汇编语言为该显示系统的编程语言。在系统软件设计中，编译器必不可少。目前在单片机开发中普遍都是使用KEILC51来进行编译。因此软件设计最终方案为采用汇编语言为程序语言，KELC为编译工具按不5同功能模块来编写程序。6第三章系统的硬件设计3.1单片机最小系统电路最小系统由单片机、时钟电路、复位电路、电源电路组成，它是电路工作的最基本的单元电路，任何基于单片机的设计系统都离不开它。3.2芯片介绍STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。引脚图如图3-1所示。图3-1STC12C5A60S2引脚图1增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统80512工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V（3V单片机）3工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0420MHz74用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节5片上集成1280字节RAM6通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA7ISP（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（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)9看门狗10内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）11外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%12时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内)1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz15.5MHz3.3V单片机为：8MHz12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准13共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器142个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟15外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2),CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)16PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路）-也可用来当2路D/A使用-也可用来再实现2个定时器-也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)17A/D转换,10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口819STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)20工作温度范围：-40-+85(工业级)/0-75(商业级)21封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口,还可用A/D做上电扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。3.3单片机时钟电路设计单片机是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。时钟电路用于产生单片机的工作的所修要的时钟信号。时钟可以由内部方式或外部方式产生。STC12C5A60S2内部方式时钟电路，是在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，就能构成自激振荡电路。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。电容器C1和C2主要起频率微调作用，电容值可选取为30pF左右或40pF左右，最好是47pF。STC12C5A60S2外部方式时钟电路是XTAL1接外部振荡器，XTAL2悬空。对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。而此设计采用石英晶体内部时钟电路。如图3-2所示。图3-2时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-12MHz内选择。电容取47pF。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。STC12C5A60S2单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的9晶体振荡器的值为12MHz，电容值约为47pF。3.4单片机复位电路设计列驱复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。单片机的工作就是从复位开始的，当在单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态）。实际应用中，复位操作有两种基本的形式：一种是按键复位，另一种是上电复位。由于本次设计采用的是上电复位，所以这里只介绍上电复位，如图3-3所示。上电复位要求按下上电后，单片机实现复位操作。常用的上电复位如图所示。上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容Cr的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。该电路典型的电阻和电容参数为：晶振为12MHz时，Cr为10uF，Rr为10k，单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。初始化后，程序计数器PC=0000H所以程序从0000H地址单元开始执行。单片机启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM的内容。特殊功能寄存器复位后状态使确定的。P0P3为FFH，SP为07H，SBUF不定，IP、IE和PCON的有效值为0，其余的特殊功能寄存器的状态均为00H。相应的意义为：1P0P3=FFH,相当于各口锁存器已写入1，此时不但可以用于输出，也可以用于输入；2SP=07H，堆栈指针指向片内RAM的07H单元（第一个入栈内容将写入08H单元）；3IP、IE和PCON的有效位为0，各中断源处于的优先级且均被关断，串行通信的波特率不加倍；4PSW=00H，当前工作寄存器为0组。图3-3上电复位电路103.5DS1302时钟电路概述与工作原理时钟电路采用DS1302芯片实现实时时钟。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5-5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。DS1302的引脚图如图3-4。图3-4DS1302引脚图1VCC1主电源；VCC2备份电源。当VCC2VCC1+0.2V时，由VCC2向DS1302供电。当VCC2VCC1时，由VCC1向DS1302供电。2SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出。3I/O三线接口时的双向数据线。4CE输入信号，在读、写数据期间，必须为高电平。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次CE提供单字节或多字节数据传输的方法。接线图如图3-5所示。11图3-5DS1302接线图DS1302工作时为了对任何数据初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8为地址和命令信息装入移位寄存器，数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前八位指点访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据，时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+9（8为地址+8位数据），再多字节方式下为8加最多可达248的数据。3.6无线供电电路和主板供电电路无线供电电路是由接入的5V电源、电机、红外发光二极管、三极管、电阻、瓷片电容、电解电容、初级线圈等组成。它的核心是由自激震荡电路组成，自激震荡电路又是由电阻、瓷片电容、三极管，初级线圈组成，主要是把5V的直流电压转换成交流电压。红外发光二极管需要对准旋转主板的红外接收管，且红外发光二极管点亮后需要用摄像头才可看见发光，人眼是无法直接看见发光。如图3-612图3-6无线供电电路主板电路可由5V稳压二极管、电解电容、普通二极管、次级线圈等组成，主要是由次级线圈感应的交变电压经过4个IN4148进行全波整流，5V稳压二极管进行5V稳压，220uf电容滤波给旋转主板供电。但是IN4148，5V稳压二极管，电容接反会导致供电不正常，所以必须注意正负极。P3.0、P3.1为程序下载接口，如图3-7所示。图3-7主板供电电路3.7驱动直流电机部分1.直流电机结构由直流电动机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分成为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向器、端盖、轴承和电刷13装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇组成。直流电机的可逆运行原理：一台直流电机原理上即可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，这种原理在电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载（或电网），对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经过电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N、S产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电动机运行。2.直流电机工作原理导体受力的方向用左手定则确定，这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针旋转起来。如图3-8所示为直流电机电路。图3-8直流电机电路3.8总体电路为了探索贴片LED的多种用途，本次设计了基于单片机的平面旋转LED控制系统，来了解LED的其中一个用途。工作原理：系统上电后，无线供电电路控制电机旋转，同时电机旋转带动主板旋转，电机与PCB主板通过初级线圈与次级线圈的耦合组成一个变压器，经过全波整流、稳压、滤波为主板提供电，红外发光二极管点亮作为起点检测，被与其对接的红外接收管接收，判断何时让单片机工作且输出高低电平，控制LED的亮灭来显示各种图形、文字等。1415第四章系统的软件设计程序是使单片机系统按预定的操作方式运行，它是单片机系统程序的框架。系统上电后，对系统进行初始化。初始化程序主要完成对单片机内专用寄存器的设定，单片机工作方式及各端口的工作状态的规定。同时控制电机的运行达到旋转显示的目的。系统功能是由软硬件共同实现的，由于软件的可伸缩性，终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。因此，软件是本系统的灵魂。软件采用模块化设计方法，不仅易于编程和调试，也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。4.1主程序的设计主程序的功能是完成主板旋转显示出各种文字和图形，主程序的流程图4-1如下：开始中断初始化P1口赋值检测P1口值Temp赋初值I/O初始化定时器初始化大循环结束否是图4-1主程序流程图16串口中断流程图如图4-2：图4-2串口中断流程图外中断流程图如图4-3：图4-3外中断流程图4.2程序设计主程序对应的代码：org00hjmpcfgorg03hcalle0treticfg:setbeasetbit0movdptr,#tabmov31h,#1000bmm:setbp1.4setbp1.517callkeydjnz44h,mm0djnz45h,mm0mova,31hcallssjmova,#0hcallssjcplp1.6setbp1.6calltldmm0:jb00h,mmsetb00hcalldisp;mov44h,#0mov45h,#0jmpmm4.3时钟流程图DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能时钟芯片。在本设计中主要用来进行时间的管理。程序流程图4-2如下所示：初始化等待时间设置写操作按新时间走读取时间数据数据送入单片机时间，调整命令否否是图4-2DS1302时钟程序流程图184.4Keil调试Keil软件是集成调试环境，集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口，支持所有的数据类型。树状结构显示，一目了然，支持ASM（汇编）、C语言，多语言多模块源程序混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。用于对程序的调试和编辑。Keil软件调试情况如图4-3所示。图4-3Keil软件界面Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的。在使用Keil软件时需要注意的是：在程序编译的时候一定要记得输出.hex文件，因为STCISP.exe只有.hex文件才能下进单片机里去。由于本设计程序比较多，为了便于对程序的修改和可移植性等要求，本软件设计使用汇编语言来进行编程，其特点是简短、使用方便、灵活、程序执行效率高等特点。19第五章实物调试制作方案是指完成给定的任务制作所采取的步骤和策略。具体做法是：根据任务书制作的要求和技术指标，选择印制电路（PCB）板的制作、元器件的检测和装配、整机调试和技术指标测试方法等。5.1PCB板的制作PCB板的制作一般包括印制底图图样描绘、底图掩膜层制作和蚀刻加工等三个环节。首先根据方案，采用电子设计自动化软件中的Protel99SE进行印制电路板底图图样的设计。在软件环境下绘制好底图后，可用喷墨式或激光打印机将PCB板的设计图样打印出来，然后进行制作。PCB板的制作一般分制作印制电路板、清洗与打孔和检修三个环节。1制作印制电路板利用所打印的PCB板图样、热转印纸和恒温电熨斗完成制作。而热转印法制板的不足之处是：由于热转印纸局部缺陷等原因，会出现墨粉在热转印纸上局部附着不均匀等现象，对附着层太薄的地方，使抗腐蚀能力下降，影响PCB板的质量。2清除防护层对于腐蚀好的印制电路板，选用细砂纸将防护层打磨掉，并进行清洗。3打孔对清洗好的印制电路板，需要在焊盘和固定位置钻孔后，才能进行安装。4检修对制作好的PCB板，要进行严格检查，判断印制线间是否有短路、断裂、脱落和起层问题，及时发现问题后，可采用相应的修理或补救措施，若有严重质量问题时，需要重新制作。5.2元件的装配元件安装前，要做好准备各项工作，清理与检测好元件，再按电子工艺要求进行元件焊接、剪引脚、清洗和检查等。且安装元件要遵循先小后大，先轻后重，先内后外的原则采用手工烙铁锡焊。具体操作过程如下：1准备工作元件安装前的准备工作主要包括工具、仪表和材料等。如通常用的工具、仪表和材料主要有：电烙铁、镊子、剪刀、万用表、焊料、助焊剂、导线等。2清理与检测好元件对将要安装的全部元件，可先对引脚进行浸锡处理，在按照元20件明细表中的逐一查对，简易测试其好坏。3元件焊接对某个元件进行焊接前，先需要根据元件的大小，确定元件是卧装还是立装。并对引脚按照电子装配工艺要求进行成形处理，然后再实施焊接。4剪引脚元件安装完成后，剪除引脚过长的部分。值得注意的是：不要在垂直引脚的方向上用力，以免将印制线路扯掉。5清洗与检查引脚剪完后，可用工业酒精，对残留有助焊剂的焊盘进行清洗。然后按照电路原理图，检查有无装错之处。也可以用万用表检测，判断是否有错。其装配的实物图如下图所示图5-1实物图图5-2实物图21图5-3实物图图5-4实物图5.3调试与性能检测元件安装完成后，要使电路处理最佳工作状态，需要对单元电路和整个电路进行调试。调试与测试方案的选择应根据现有的仪器仪表条件来确定，但最基本的调试与测试都要采用专用设备进行调试与测试。调试工作分调试前的准备和调试操作两步完成。1调试准备调试准备指在调试前，对调试过程中所需要的仪器、设备、工具、元件和材料等进行调配。2调试操作电路调试的基本原则是：先静态，后动态，先局部，后整体。对于动态22技术指标调试，要从末级开始，逐级向前级反复进行，直到调准为止。3性能检测该项工作在电路调试完成后进行，通过测量相关技术指标来主要了解电路是否达到技术要求。其装配的实物通电调试如图所示图5-5通电实物图图5-5通电实物图23工作总结经过一段时间的忙碌，完成了基于单片机的LED动态显示毕业设计，项目所要求的功能全部达到。通过这次设计收获颇多，不仅是所作题目涉及到的软硬件知识还有更为重要的实际经验和过程中所发现的问题。从开始的选题到后来的查阅资料等让我都对LED显示屏这个行业有了一定的认识，这个新兴产业在中国已经具有的很强的发展劲头，在不远的未来，它也将成为我们国家的一大支柱产业等，这是在课堂上所不能学习到的东西。同样，在完成设计实物的同时，也让我的实践能力有所提高。它让我更加的理解所学的知识，了解自己的不足。同时也知道了自己在面对未来工作的困难时该如何去解决。虽然这次设计结束了，但是我在这次设计中学到的东西，将会使我在未来的社会生活中更好地生存下去。24参考文献1.吴微，文军等编.单片机原理及制作M.武汉，武汉大学出版社.2003.2.王宏民.LED显示屏的驱动方案M哈尔滨：黑龙江电子技术出版社，19993.孙国栋等.汇编语言在LED在汉字显示信息系统中的应用J.北京：计算机信息出版社.2003.4.马忠梅.单片机的C语言应用程序设计M北京：航空航天大学出版社.19995.NeilG.Jacobson.用PLD器件增强嵌入式系统功能J.电子工程专辑.20006.孟宪元.可编程ASIC集成数字系统M.北京：电子工业出版社.2098.7.王晓军.VHDL简明教程M.北京：清华大学出版社.1997.(6)8.陈振官，陈宏威等编著.光电子电路及制作实例J.北京：国防工业出版社.2006.9.雷晓平等编.单片计算机及其应用M.成都：电子科技大学出版社.2004.10.李华编著.MCS51系列单片机实用接口技术J.北京：北京航空航天大学出版社.2093.11.李华编著.单片机与可编程控制器M.北京：高等教育出版社.1998.12.王毅编.单片机器件及应用M.西安：陕西电子编辑部.2001.13.张毅坤.单片机微型计算机原理及应用J.陕西：西安电子科技大学出版社.1998.14.余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术M.陕西：西安电子科技大学出版社.2000.15.雷丽文等.微机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社.1997.16.徐泳龙主编.单片机原理及应用M.北京：机械工业出版社.2004.17.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)：56-78.25致谢经过几个月的资料收集、开题、编写以及修改，我终于完成了我的论文。从一开始的选题、搜集资料一直到论文的撰写完稿整个过程中，我遇到了许多的困难，但是在大家的帮助下我都解决了，所以我要先在这里对帮助过我的所有人说一声“谢谢”！首先，我要感谢我的毕业设计指导老师吴老师。在选题、搜集资料、任务书撰写、开题报告以及论文设计的研究过程中，吴老师给了我许多的帮助与指导。对论文中出现的许多问题吴老师能够及时与我当面沟通，悉心地指导我如何修改注意，让我可以更好的完成论文设计方案。经过反复修改，论文终于得以定稿。大学时光很快就要结束了，在苏大应用技术学院，在这里我结识了很多的朋友，认识了许多的老师，在我遇到困难时是他们帮助我，鼓励我，让我克服了一个又一个困难，在他们身上我不仅学到了许多的知识，更重要的是我学会了许多的做人的道理，这些将会让我受益终身。感谢对我论文进行评审的各位老师，谢谢您对我的论文的指导和提出的宝贵意见。26附录：中英文文献翻译名称LED的发展与应用27附录1：系统原理图28附录2：设计程序org00hjmpcfgorg03hcalle0treticfg:setbea;setbex0setbit0movdptr,#tabmov31h,#1000b;mm:setbp1.4setbp1.5callkey;djnz44h,mm0djnz45h,mm0mova,31hcallssj;mova,#0hcallssj;cplp1.6setbp1.6calltld;mm0:jb00h,mmsetb00hcalldisp;mov44h,#0mov45h,#0jmpmm;fys:cpla;ys:mov30h,a;ys0:nop;nopdjnz30h,ys0retkey:jbp3.0,kend;mova,31hrla;mov31h,ak1:mova,31h;callssjmova,#0hcallssjcplp1.6setbp1.6calltld;calltldcalltldcalltlddjnzr6,k1kend:retdisp:incr5;mova,r5rlamovca,a+dptr;callssjmova,r5rlaincamovca,a+dptr;setbacc.1;callssjcplp1.6setbp1.6calltldcjner5,#127,dsd;dsd:;mov45h,#0jcdispret;ssj:movb,#8;cplafs0:rlcamovp1.7,ccplp1.6setbp1.6djnzb,fs029rettld:clrp1.5;clrp1.4mova,31hcallyssetbp1.5;setbp1.4mova,31hcallfysrete0t:clr00h;movr5,#0incdptr;incdptr;incdptr;incdptrmova,dphcjnea,#10h,e0dmovdptr,#tabe0d:rettab:;db00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb00h,00h,00h,00h,00h,