户外点阵LED显示屏的设计与实现

1、安徽建筑工业学院毕 业 设 计 (论 文专 业班 级 姓 名学 号课 题指导教师2012 年 6 月 10 日摘 要本文主要讨论了使用STC89C52单片机设计32x160点阵LED 显示屏的相关问题, 文中首先简述了系统的总体方案设计，然后介绍了各硬件组成部分的设计技巧及功能分析, 提供了设计的软硬件调试过程。最终选定了以PC 机为上位机，RS-232作为串行通信接口, 单片机为核心控制器件，外加译码电路和驱动电路的设计方案。 最后，对整个系统开发做了总结以及对点阵LED 显示技术的展望。关键词：LED ；单片机；显示屏；串行通信AbstractThis paper mainly discu

2、sses the use STC89C52 single-chip design 32x160 dot matrix LED display, first outlined the overall design of the system, and then describes the various hardware components of the design skills and functional analysis, the design of hardware and software debugging process. The final selection of the

3、host computer to the PC, RS-232 serial communication interface, microcontroller as the core control device plus a decoding circuit and driver circuit design. Finally, the entire system development outlook summary and dot matrix LED display technology.Keywords: LED; microcontroller; display; serial c

4、ommunication1目 录摘 要. 1绪论 . 41.1课题背景 . 41.2 论文的主要内容 . 61.3 LED 显示屏的特点 . 61.4 LED 显示屏产品的优势 . 72 系统方案的设计 . 92.1 32160LED 显示屏总体方案设计 . 92.2上位机软件总体结构设计 . 132.3确定系统基本结构及硬件设计 . 133 系统硬件电路的设计 . 143.1 STC89C52芯片的介绍 . 143.2 单片机设计 . 173.3 硬件各组成部分设计及功能分析 . 181. 布局 . 212. 布线 . 224 系统软件设计 . 2324.1 系统软件流程 . . 244.2

5、 系统软件程序 . . 255 系统调试 . . 275.1 系统硬件调试 . . 275.2 系统软件调试 . . 275.3 系统测试结果 . . 276 总结与展望 . . 286.1 总结 . . 286.2 展望 . . 28致 谢 . . 28参考文献 . . 29附录 电路原理图及实物图 . . 29 3户外点阵LED 显示屏的设计与实现绪论1.1课题背景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

6、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：（1）证券交易、金融信息显示。（2）机场航班动态信息显示。（3）港口、车站旅客引导信息显示。（4）

7、体育场馆信息显示。（5）道路交通信息显示。（6）调度指挥中心信息显示。（7）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。（8）广告媒体新产品等。（1）我国的LED 显示屏发展现状经过30多年的发展，中国LED 产业已初步形成了较为完整的产业链，1998年中国光学光电子待业协会光电器件分会LED 显示屏专业委员会成立，此协会集中了全国有代表性和影响的LED 显示屏主要生产企业，成立之初有55家成员单位，目前已发展到67家，基本上包括了全国LED 显示屏行业的主导企业。中国LED 产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后，目前已经实现了自主生产外延片和芯片。现阶段，从事该产业的人数达

8、5万多人，研究机构20多家，企业4000多家，其中上游企业50余家，封装企业1000余家，下游应用企业3000余家。在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门和深圳等国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED 产业发展的聚集地。2011年我国LED 显示屏产业主要集中在华东和华南地区，这两个地区的产业总体规模占到全国的60%以上，这一趋势近两年更为明显。统计数据显示，2011年市场销售额在1000万元以上的企业有108家，占到85%，反映出行业内企业平均规模水平在提升；2011年市场销售额在5000万元以上的企业有38家，占30%，其销

9、售额合计为40.8亿元，销售额占到了全行业的67.9%，反映出LED 显示应用产业的集约化发展趋势；2007年销售额在1亿元以上的企业有17家，占13.4%，其销售额合计28.08亿元，销售额占到了全行业的46.7%。LED 显示屏是发光二极管主要应用面之一，近年来发展迅速，目前LED 显示屏制作技术先进，售价低，国外公司很难在大陆竞争市场，据不完全统计，1998年我国LED 显示屏生产厂商有150多家，制造各类显示屏约五万平方米，实现产值14亿元，主要生产厂家有北京兰通、南京洛普、联创健和、上海信茂、上海三思科、东北微电子、西安青松、天津数据、深圳同洲等，这些公司生产的户外屏，全彩色室内外屏

10、都能为用户接受，推动了信息显示市场发展。（2）我国的LED 显示屏发展趋势1. 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。全彩色LED 显示屏将是LED 显示屏的重要发展方向。2. 材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED 显示屏的标准化和规范化将成为LED 显示屏发展的一个新趋势。3. 信息化社会的形成，LED 显示民间的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED 显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要示诉小型LED 显示民间会有较大提高。LED 显示频正在向着高亮度、全彩化，标准化、规范化，产品结构多样化的方向快速发展。（3

11、）选题意义通过这次的课题研究可以使我们更好的掌握点阵式汉字LED 的原理及制作，以及对LED 显示屏在我们的发展现状及发展趋势也有了很好的了解。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 5示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并将成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。这也意味着这次的课题研究带给我们的是更大的发展前景，更好的发展前途。1.2 论文的主要内容针对设计题目的特点，本人对论文的内容和结构将做如下安排：（1）初步方案的论证和选择搜集与题目的有关的资料，并拟定几套设计方案进行分析比较。最终

12、选定了以PC 机为上位机，单片机为核心控制器件，外加译码电路和驱动电路的设计方案。（2）方案实现以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定STC89C52单片机为核心控制器件，由74LS138作为译码器件，74HC138和74HC595为驱动电路器件。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。（3）软件编写根据硬件特点和设计要求，软件选用C 语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示、通信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。（4）验证与测试调试分为硬件调试、软件

13、调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中出现有单片机端口驱动能力不足、驱动电路工作不稳定等问题。在软件调试中出现程序整合工作不协调等问题。通过分析，查找找出了问题原因并设法将其解决。（5）结论设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。1.3 LED显示屏的特点组合型led 点阵显示器以发光二极体为图素，它用高亮度led 芯片进行阵列组合后，再透过环氧树脂和塑模封装而成。具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。点阵显示器有单色和双色两类，可显示红，黄，绿，橙等。led 点阵有44、48、57、58、 88、1616、2424、4040、3

14、2160、32192等多6种；根据图素的数目分为双原色、三原色等，根据图素顏色的不同所显示的文字、图像等内容的顏色也不同，单原色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色，双原色和三原色点阵显示内容的顏色由图素内不同顏色发光二极体点亮组合方式决定，如红绿都亮时可显示黄色，如果按照脉冲方式控制二极体的点亮时间，则可实现256或更高级灰度显示，即可实现真彩色显示。几种led 点阵显示器的内部电路结构和外型规格，其他型号点阵的结构与引脚可试验获得，led 点阵显示器单块使用时，既可代替数码管显示数位，也可显示各种中西文字及符号，如5 x 7点阵显示器用于显示西文字母，58点阵显示器用于显示中西文，8 x

15、 8点阵用于显示中文文字，也可用于图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器，但这类实用装置常通过微机或单片机控制驱动。由led 点阵显示器的内部结构可知，器件宜采用动态扫描驱动方式工作，由于led 管芯大多为高亮度型，因此某行或某列的单体 led驱动电流可选用窄脉冲，但其平均电流应限制在20ma 内，多数点阵显示器的单体led 的正向压降约在2v 左右，但大亮点10的点阵显示器单体 led的正向压降约为6v 。大屏幕显示系统一般是将由多个led 点阵组成的小模组以搭积木的方式组合而成的，每一个小模组都有自己的独立的控制系统，组合在一起后只要引入一个总控制器控制各模组的命令和资料即可，

16、这种方法既简单而且具有易展、易维修的特点。led 点阵显示系统中各模组的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但硬体接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，从上到下逐次不断地对显示幕的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字资讯的脉冲信号，反复以上操作，就可显示各种图形或文字资讯。1.4 LED显示屏产品的优势LED 显示屏产品的优势：1. 高的换帧频率（不小于300hz ）极大的提高了图像的稳定性。2. 高的灰度级，使常规真彩数据RGB 各8位（256级数据）分别扩展为14位，并通过局部控制扫描的方式，将14位数

17、据量完全转换为16384个亮度档次，从而实现16384级灰度。73. 通过人眼的视觉特性，根据白天及晚间环境光的变化，进行最高亮度及最低亮度值的改变（根据查色表）不伦差值如何改变，在该亮度范围内可实现16384级的灰度，从而极大的提高了图像显示的清晰度，红绿兰可独立进行任意校正，对显示屏进行手动或自动亮度调节100级软件调节、硬件16级亮度调节。4. 合理的结构、简单的组合，使显示屏体重量达到最低。5. 合理的工作电流，既不降低亮度，又提高了工作效率，使显示屏可在不用空调降温的条件下正常工作。6. 采用数据分块处理，各块同步并行通讯的方式，极大的提高通讯速度。7. 远程通讯使用千兆网高速数据通

18、讯芯片，采用光电隔离技术，从而极大的提高了防静电防雷击的性能。8. 显示屏可通计算机网络系统进行远程控制。9. 具有先进的显示屏内温、湿度、烟雾监控，适时调节温湿度并有报警功能。8安徽建筑工业学院毕业设计（论文）2 系统方案的设计2.1 32160LED 显示屏总体方案设计由于LED 显示屏的特性及作用，大多数的LED 显示屏都是放在户外的，所以对硬件的质量要求非常的高。也为方便检修和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。硬件的设计采用模块化设计，既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。 图2-1 系统硬件组成框图如图2-1所示，根据显示系统的功能特点确定系统硬件由显示屏部分，控制

19、部分，通信系统及上位机部分组成。上位机通过通信部分向控制部分发送控制指令和显示内容代码，控制部分执行显示指令并将显示代码处理后控制显示部分的显示内容和显示方式。1. 显示屏主控制器控制部分是整个系统的核心部分，其功能为与上位机通信接收上位机发送的数据和控制指令处理过后控制显示部分显示内容。本设计主要采用单片机及其周边芯片，设计点阵LED 与单片机的接口电路。（1）单片机单片机是集成了CPU ，ROM ，RAM 和I/ O口的微型计算机。它有很强的接口性能，非常适合于工业控制, 因此又叫微控制器(MCU。单片机品种齐全, 型号多样 CPU 从8，16，32到64位，多采用RISC 技术，片上I/

20、O非常丰富，有的单 9片机集成有A/ D ，“ 看门狗”，PWM ，显示驱动，函数发生器，键盘控制等。它们的价格也高低不等，这样极大地满足了开发者的选择自由。除此之外单片机还具有低电压和低功耗的特点。随着超大规模集成电路的发展，NMOS 工艺单片机被CMOS 代替，并开始向HMOS 过渡。供电电压由5V 降到3V ，2V 甚至到1V ，工作电流由mA 降至A ，这在便携式产品中大有用武之地。（2）74LS13874LS138 为3 线8 线译码器, 共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式。本设计中74LS138用于译码电路的设计.（3）74HC595 74HC595

21、是硅结构的CMOS 器件， 兼容低电压TTL 电路，遵守JEDEC 标准。 74HC595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SHcp 的上升沿输入到移位寄存器中，在STcp 的上升沿输入到存储寄存器中去。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。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

22、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的移位频率输出能力并行输出，总线驱动； 串行输出；标准中等规模集成电路595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.10图2-2 74HC595的管脚排列图：引脚说明Q0Q7 第15脚， 1 ， 7 并行数据输出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

23、输入OE 第13脚 输出有效（低电平）DS 第14脚 串行数据输入11LED 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LED 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。这两种屏幕构成方法各有有缺点，单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可，检修的成本较低，缺点在于连接线路复杂；而点阵模块构成的方法却正好与之相反，模块构成省约了大量的连线，不过当一个LED 出现问题时同在一个模块的所有LED 都必须被更换。这就

24、加大了维修的成本。两种方法相比较，决定采取模块构成的方法来制作一个LED 点阵显示屏。 一个32160的LED 显示屏行和列分别有32支和160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74LS154（4线-16线译码器）、74LS164（8位串并转换器）、74HC595等。STC 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。软件的编写需

25、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。单片机的编程语言可以是汇编语言，也可以是高级语言，如由C 语言演变而成的C51语言等。汇编语言产生的目标代码短，占用的存储空间小, 执行速度快，能充分发挥单片机的硬件功能，但对于复杂的应用来讲使用汇编语言编程复杂，程序的可读性和可移植性不强。高级语言产生的目标代码长，占用的存储空间大，执行速度慢。但这是相对于汇编语言来讲的，其实C 语言在大多数情况下的机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读

26、性和可移植性却远远超过汇编语言，编程效率也大大高于汇编语言。由于本系统相对比较简洁，因此使用汇编作为该显示系统的编程语言。122.2上位机软件总体结构设计系统上位机图文编辑软件由PC 机来控制，编辑、发送图像/文字信息、显示效果和同步命令到信号传输分配板。为了实现软件部分的功能，按招逻辑模型将整个系统划分为各个功能模块，用HIPO(分层-输入-处理-输出 图来表示如图2-3所示: 图2-3 HIPO 图 2.3确定系统基本结构及硬件设计本单片机应用系统结构是以单片机为核心外部扩展相关电路的形式。确定了系统中的单片机、存储器分配及输入/输出方式就可大体确定出单片机应用系统 的基本组成。133 系

27、统硬件电路的设计系统硬件电路的设计是本课题设计的重点，硬件电路主要包括单片机的最小系统的设计、行驱动电路的设计、列驱动电路的设计、译码电路的设计。3.1 STC89C52芯片的介绍和ATMEL 的对比,STC89C52RC 单片机: 8K 字节程序存储空间；512字节数据存储空间； 内带4K 字节EEPROM 存储空间; 可直接使用串口下载；8K 字节程序存储空间； 256字节数据存储空间；没有内带EEPROM 存储空间; 单片机总控制电路如下图31：14安徽建筑工业学院毕业设计（论文）图31 单片机总控制电路89C52引脚图以及各引脚功能15 安徽建筑工业学院毕业设计（论文）1 主电源引脚（

28、2根）VCC(Pin40：电源输入，接5V 电源GND(Pin20：接地线2 外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20：片内振荡电路的输出端3 控制引脚（4根） RST/VPP(Pin9：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复 16安徽建筑工业学院毕业设计（论文）位。ALE/PROG(Pin30：地址锁存允许信号PSEN(Pin29：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。4 可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8

29、位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO 口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7STC89C52主要功能如表二所示。表二 STC89C52主要功能主要功能特性 3.2 单片机设计单片机的最小硬件系统是指单片机工作必须具备的硬件的内部条件，硬件才可能最少, 最小硬件系统包括以下部分。1、最小硬

30、件系统的组成所谓最小硬件系统是指单片机能工作所必须具备的硬件条件，它包括三个部分：17安徽建筑工业学院毕业设计（论文）电源电路：芯片接上5V 电源，即40脚接5V 电源的正，20脚接地。 时钟电路：18、19脚接晶体振荡器和电容构成时钟电路。复位电路：为保证单片机正常工作，必须有复位电路，电路复位后程序 从头开始运行。要使电路复位，只要在复位引脚上加两个机器周期以上的高 电平。2、最小硬件系统检查40引脚有无+5V电源31引脚是否为+5V电压9引脚正常工作应为低电平时钟引脚电压用数字表测量 18、19引脚电压约为1.7V2.9V之间用模拟表测量 18引脚电压约为1.7V2.9V之间19引脚电压

31、只有零点几伏3.3 硬件各组成部分设计及功能分析显示系统具体设计主要由上位机，通信系统，单片机系统，译码电路，显示驱动电路和32160的点阵屏六部分组成。具体工作流程为：上位PC 机通过通信系统向单片机发送控制指令和显示代码内容，单片机接收后执行控制指令处理显示代码将显示内容通过I/O口串行输出并且控制译码电路完成串并转换并行输出，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理以达到LED 显示屏的显示电流，电压要求进而使显示屏显示内容。本设计中行驱动采用4953驱动，译码电路的功能是为了解决单片机I/O端口不足。行译码所用器件为74HC138。具体电路如图3-3所示。18安徽建筑工业学院毕业设计（论

32、文）每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行 其内部是两个CMOS 管，1、3脚VCC ，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态（漏极开路）。每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行。其内部是两个CMOS 管，1、3脚VCC ，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态（漏极开路）。图 行驱动原理图本设计中列驱动采用74LS595级联。7

33、4595和74164功能相仿，都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱动电流(25mA比74595(35mA的要小,14脚封装，体积也小一些。74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。与164只有数据清零端相比，595还多有输出端时能/禁止控制端，可以使输出为高阻态。 19安徽建筑工业学院毕业设计（论文）74HC595是硅结构的CMOS 器件，兼容低电压TTL 电路，遵守JEDEC 标准。74HC595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SCH

34、cp 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。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。三态。74HC595可将串行输入的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。74HC595的使用使本设计节约大量的I/O口。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件, 芯片74LS138为3线8

35、线译码器, 74LS138译码器的引脚如下图所示. 所谓译码, 就是将每一组代码的含义翻译出来的过程. 译码是编码的逆过程. 74LS138是一种被广泛使用的译码器, 其工作原理为：1当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2和/(E3）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。例如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。 2 利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。3 若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。20安徽建筑工业学院毕业

36、设计（论文）在本毕业设计中，由于单片机的P2口只有八个数据线，显然不够三十二个数据使用。因此，74LS138译码器在此用于扩展数据的输入端。4个74LS138译码器正好一共有三十二个输出端口，于是就对应了LED 显示屏中的三十二个列选端。满足了设计要求的点阵式LED 显示屏的列需求。 一般来说，计算机都有一个或多个串行端口，它们依次为Com1、Com2、Com3等。这些串口提供了外部设备与计算机进行数据传输和通信的通道。串行口通信是指外设和计算机间使用3根信号线进行数据传送的一种通信方式，这三根信号分别是数据信号线、地线及控制线。目前RS-232是PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

37、RS-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。RS-232采用不平衡传输方式，收发端的数据信号是相对信号地。设计PCB 板时从可靠性和美观两个角度综合考虑整个传输分配板PCB 板的设计，遵守以下三个方面的原则：1. 布局首先，要考虑PCB 尺寸大小。PCB 尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB 尺寸后再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全 21安徽建筑工业学院毕业设计（论文）部元器件进行布局。确定元件位置时遵循的原则：(1 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和

38、相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。(2 某些元器件或导线之间存在电压不匹配时，使用100200欧的电阻进行匹配。(3 留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，遵守以下原则：(1 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。(2 以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均整齐、紧凑地排列在PCB 上尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。(3 位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm 。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2成

39、4：3。电路板面尺寸大于200x150mm 时应考虑电路板所受的机械强度，使用局部铺铜或整体铺铜来提高机械强度。2. 布线布线的原则如下:(1 当铜箔厚度为0.05mm 、宽度为115mm时通过2A 的电流，温度不会高于3时，宽度为1.5mm 的导线可满足此设计的要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.020.3mm导线宽度。当然，只要允许，我们还是尽可能用宽线，尤其是电源线和地线。(2 印制导线拐弯处采取45度走线方式。使用大面积铜箔，否则长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。22安徽建筑工业学院毕业设计（论文）4 系统软件设计系统软件采用汇编语言编程，用南京伟福编程环境进行编译，软

40、件设计包括主程序和外中断服务程序两部分。主程序完成系统初始化、温度采集、数据处理、温度显示及超限报警灯功能，中断服务程序完成按键操作与处理。DS18B20 采用单总线数据传输方式, 实现温度采集的编程关键是严格执行单总线协议。根据DS18B20 的通讯协议，主机控制DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：（1） 每一次读写之前都要对DS18B20 进行复位，即由单片机按照时序要求发送一复位脉冲，DS18B20 送出存在脉冲。（2） 复位成功后发送一条写ROM 指令， （3） 发送存储器操作指令，这样才能对DS18B20 进行预定的操作。23安徽建筑工业学院毕业设计（论文）4.1 系统软件

41、流程图4-1 系统软件流程图 24安徽建筑工业学院毕业设计（论文）4.2 系统软件程序程序清单：ORG 00HLOOP: MOV A,#0FFH ；开机初始化，清除画面MOV P0,A ；清除P0口ANL P2,#00 ；清除P2口MOV R2,#200D100MS: MOV R3,#250 ；延时100毫秒DJNZ R3,$DJNZ R2,D100MSMOV 20H,#00H ；取码指针的初值L100: MOV R1,#100 ；每个字的停留时间L16: MOV R6,#16 ；每个字16个码MOV R4,#00H ；扫描指针清零MOV R0,20H ；取码指针存入R0L3: MOV A,R

42、4 ；扫描指针存入AMOV P1,A ；扫描输出INC R4 ；扫描指针加1，扫描下一个MOV A,R0 ； 取码指针存入AMOV DPTR,#TABLE ；取数据表的上半部分的代码MOVC A,A+DPTRMOV P0,A ； 输出到P0INC R0 ；取码指针加1，取下一个码。MOV A,R0MOV DPTR,#TABLE ；取数据表下半部份的代码MOVC A,A+DPTRMOV P2,A ；输出到P2口INC R0MOV R3,#02 ；扫描1毫秒DELAY2: MOV R5,#248 ；DJNZ R5,$25DJNZ R3,DELAY2MOV A,#00H ；清除屏幕MOV P0,AA

43、NL P2,#00HDJNZ R6,L3 ；一个字16个码是否完成？DJNZ R1,L16 ；每个字的停留时间是否到了？MOV 20H,R0 ；取码指针存入20HCJNE R0,#0FFH,L100 ；8个字256个码是否完成？JMP LOOP ；反复循环TABLE :；汉字“倚”的代码db 01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFHdb 0E2H,00H,22H,00H,22H,0FCH,26H,88Hdb 2AH,88H,0F2H,88H,2AH,0FAH,26H,01Hdb 63H,0FEH,26H,00H,02H,00H,00H,00Hend ；以下分别输入天，一

44、，出， 宝，刀，屠，龙，的代码。265 系统调试5.1 系统硬件调试（1）采用一块12*20cm的万能电路板，应当选用质量好些的发光管，（否则有坏点现象， 更换起来较麻烦）首先将发光管插入电路板，注意插入方向，同时使高度一致，行方向直接焊接起来， 列方向则搭桥架空焊接，完成后用万用表测试一下如有不亮的更换掉。（2）然后找一个电脑硬盘的数据线， 截取所需的长度，分别将行，列线引出至电路的相关管脚即可。（3）下面就是进行焊接。（4）将程序编译后写入89c52, 插入40pin Ic 座，运行就能看到输入的字。5.2 系统软件调试本系统在伟福_VW（V 系列仿真器集成调试软件）环境中进行软件调试。首

45、先依据各功能模块的功能要求和工作过程画出程序的流程图，然后根据流程图和系统的硬件连接写出详细的汇编程序，接着对各个子程序进行编译，调试，运行，看看是否能达到其功能，然后再将整个程序糅合在一起进行整体软件调试。在整体调试中，需注意寄存器组不能重复，在进入中断时，哪些寄存器内容和参数需入栈保护，以及调用子程序时各参数必须统一，在编译通过时，最好能把整个程序再单步执行一遍。单步执行时，最好打开CPU 窗口和数据窗口，看看每步执行完后数据各个特殊功能寄存器中数据的变化，这样才能确保整个程序按照系统的工作过程和功能要求执行。在编写汇编程序时，有一些最容易出错的地方往往被忽视，有以下几点： 程序的标号一定

46、不要重复，在整个程序中不允许有两个名字相同的标号。 语句中间的标点符号须在英文输入环境下，中文环境下的标点伟福编译软件不识别，这一点需特别注意。 中断子程序的标号不能使用INT 0 。在存储程序段时，必须符合文件存储格式如.ASM 格式，否则下次将不能正常打开文件。还有一些常见的问题比如：立即数前应加#号，片外取指时在寄存器前加号等，在这里不能一一列举，总之，写入程序时一定要严格按照汇编程序要求，认真、仔细的书写。5.3 系统测试结果运行后板子上正确显示上位机端输出的的文字。276 总结与展望6.1 总结本文主要介绍了点阵式汉字LED 显示频的原理与制作，充分的利用了单片机的功能。通过本次的设

47、计让我对当今广泛使用的LED 显示频有了更加深入的了解。从设计最后的调试情况更可以体现出LED 显示频亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优良作用。本文详细的讲述了LED 显示频的软件系统设计和硬件系统设计，并给出了相关的程序流程和大量原理图。对LED 显示频的原理与制作流程作出了充分的解说。通过设计过程提出了一些在软件设计和硬件设计比较容易出错的地方。6.2 展望本次设计只是使用一个LED 点阵，实现文字的轮流显示。而我们也可以从单个的LED 点阵向多个LED 点阵发展，从较小的显示屏向较大的显示屏发展。而这种设计对硬件系统和软件系统有了更高的要求。改设计更适应现在

48、高速发展的社会，具有更好的社会适应性和实用性。致 谢大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。刚开始的时候，对系统设计知之甚少，似乎无从下手，在花老师的指导下，我们从查找资料、系统功能分析入手，到原理图及版图的设计，再到源程序的编写，最后进行硬件与软件的调试与修改，整个设计过程时刻体现着花老师的心血和汗水。当遇到无法进行或迷失方向的情况时，花老师凭借他丰富的系统开发经验指引我们走出迷茫，论文是在花海安老师的悉心指导下才得以完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向花老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 同时，本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。再次感谢大家。最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家!谢谢！28参考文献1. 康华光，电子技术基础。高等教育出版社，2005。2. 王洪庆，微型计算机控制技术。机械工业出版社，2006年。3. 张毅刚，单片机原理及应用。高等教育出版社，2004年。4. 李海滨，单片机技术课程