LED彩色点阵显示毕设论文

1、目 录1绪论21.1课题的目的和意义21.2单片机概述32方案的论证52.1提出方案的初步设计52.2方案的比较与选择53系统的硬件设计73.1系统芯片的简介7AT89C52芯片的简介774LS595芯片和TIP127的简介103.2系统硬件电路的设计13系统的电路框图13系统的控制电路15系统的硬件电路的调试174系统的软件编程184.1软件流程图184.2程序设计19结 论38致 谢39参考文献401 绪论1.1  课题的目的和意义LED电子显示屏是集光电子技术，视频技术，计算机技术和微电子技术为一体的科技产品，在信息化社会的到来由于它亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成

2、电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定、所以广泛被人们所应用。它促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用，主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上，目前仍有较大的需求。（2）机场航班动态信息显示。民航机场建设对住处显示的要求非常明确，LED显示屏是航班住处显示系统FIDS（Flight info

3、rmation Display system）的首选产品。（3）港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示民间为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，成为国内火车站和港口技术发展和改造的重要内容。（4）体育场馆信息显示。LED显示屏作为比赛信息显示和比赛实况播放的的主要手段已取代了传统的灯光及CRT显示屏，在现代化体育场馆成为必备的比赛设施。（5）道路交通信息显示。智能效通系统（ITS）的兴起，在城市效通、高速公路等领域，LED显示民间作为可变情报板、限速标志等，得到普遍采用。（6）调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、

4、车辆调高度管理等，也在逐步采用高密度的LED显示屏。（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。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，集群LED显示屏广告系统、列车LED显示屏广告发布系统等也已得到采用并正在推广。（9）演出和集会。大型显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播，如在我国建国50周年大庆、世界各地的新千年庆典等重大节日中，大型显示屏在播放实况和广告信息发布方面发挥了卓越的作用。（10）展览会，LED显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，向参展商提供有偿服务，国外还有一些较大的LED大屏幕的专业性租赁公司，也有一些规模较大

5、的制造商提供租赁服务。邮政、工商、公安、司法、医院、电信、税务、电力、金融、证券、广告、体育场馆、火车站、机场、码头、广场、宾馆酒店、会议中心等行业做宣传工作的重要产品。1.2 单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，

6、内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能，小则可以用于家电控制，甚至能够用来做儿童电子玩具。它功能强大，体积小，重量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。鉴此，我们制作了一种基于单片机的LED显示电路，它可以扩展就是广泛被人们应用的电子显示屏。2 方案的论证2.1 提出方案的初步设计 AT89C51是具有8KB的存储器，P0口没有上拉电阻，引脚TXD、引脚RST是串口的应用引角，P3口也具有它特有的作用。本设计想通过AT89C51

7、芯片再加上外部器件实现对电路的控制，以达到实现LED点阵显示的目的。AT89C51是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供了高度灵活和成本低的解决办法。2.2 方案的比较与选择方案一：选用AT89C51工作电压为5V，其引脚数为40个。用其P1口输出数据。P2口进行选位的输出，经过两个74LS138组合而成译码器，再经过达林顿管TIP127的驱动，把选位送给LED点阵块的行。数据输出选用芯片74LS595，利用其的级联性，可以连续的输出数据，利用芯片74LS595的串口功能，实现对LED点阵的列的驱动，以实现LED点阵显示的目的，每扫苗一行，芯片74LS595的输出端都会输出数据，送给

8、LED点阵显示。方案二：选用AT89C51工作电压为5V，其引脚数为40个。用其P0口和8255输出数据，经过8255自身所具有的驱动能力，把段码送给LED点阵块的行，选用芯片74LS595，利用芯片74ls595的串口功能，实现对LED点阵的列的驱动，以实现LED点阵显示的目的，每扫苗一行，段码送给8255的P0口和P1口，送给LED点阵显示方案三：选用AT89C51工作电压为5V，其引脚数为40个。用其P0口和P2口输出数据，经过74LS244的驱动，把段码送给LED点阵块的行，选用芯片74ls595，利用芯片AT89C51的串口功能，实现对LED点阵的列的驱动，以实现LED点阵显示的目的

9、，每扫苗一行，段码送给AT89C51的P0口和P2口，经过74LS244驱动并输出，送给LED点阵显示。方案四：选用AT89C51工作电压为5V，其引脚数为40个。用其P0口和P2口输出段码，经过三极管9012的驱动，把段码送给LED点阵块的行，选用芯片74LS373，利用芯片AT89S51的P1口，对P1口进行扩展。利用74LS138的译码器的译码作用以选用不同的芯片74LS373实现对列的扫描，再利用三极管9013的驱动作用对列进行驱动，以实现LED点阵显示的目的，每扫苗一行，段码送给AT89C51的P0口和P2口，经过三极管9012的驱动并输出，送给LED点阵显示。经过以上几种方案的选用

10、，市场上各个芯片的价格的调查，以着做个作品既省钱又省力为标准的原则，我采用了第一种方案，该方案简单便捷，易于实现和编程，而且在应用上也比较广泛，是大型电子显示屏的基础。也可以对此系统进行列与行的扩展，以构成更大的电子显示，是宣传的重要手段。3 系统的硬件设计3.1 系统芯片的简介 3.1.1 AT89C52芯片的简介AT89C51 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 16K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业AT89C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯

11、片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。AT89C51具有以下标准功能： 16k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，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， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51 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

12、复位为止。8 位微控制器16K 字节在系统可编程 Flash AT89C51。P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使

13、用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下所示。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能。P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出。 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）。P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2

14、 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻

15、辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如下所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 端口引脚第二功能。 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 TO(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 此外，P3口还接收一些用于FL

16、ASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激

17、活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。如下图所示：图3-1 51单片机3.1.2 &#

18、160;74LS595芯片和TIP127的简介74LS595芯片是一个串入并出的8位移位寄存器，他常用于单片机系统中，下面介绍一下这个元件的基本知识 图3-2 74ls595引脚图图3-3 74LS595内部功能图图3-4 74LS595逻辑符合表串行输入带锁存，时钟输入,串行输入带缓冲，异步清除。 最高时钟频率可高达36Mhz。 功耗：10mW/bit。 74系列工作温度： 0°C to 70°C。 Vcc最高电压：7V。 输入最高电压：7V。最大输出驱动能力：高电平：0.4mA ，低电平：8mA。TIP127是一种最常用的达林顿管。 它是一种低电压,大电流,小信号的PN

19、P型硅三极管 。集电极电流Ic：Max -500mA，集电极-基极电压Vcbo： -40V 。工作温度：-55 to +150 。主要用途： 1、开关应用2、射频放大 。此主题相关图片如下：图3-5 TIP127简图此主题相关图片如下： 图3-6 TIP127内部简图3.2 系统硬件电路的设计 3.2.1 系统的电路框图1.16*64双色点阵块一个16*64的点阵块，它是由16个8*8的小点阵块合并而形成的，它的每一小块的行（上行）都连接在一起，行（下行）都连接在一起，每一小块的列（左列）都连接在一起，列（右列）都连接在一起，分别输出16条线，如下图所示：图3-7 点阵简图2.5伏电

20、源的制作制作一个5伏的电源。用一个变压器经过一个转换，输出15伏的电压，经过1A的整流桥的整流，再经过一个1000UF的电容的滤波，滤掉其它的不可用的波文，再经过三端稳压器7805的稳压输出一个5伏的电源，经过一个334UF的电容的滤波和一个1K电阻的稳压输出一个完整的5伏电压，用来给整体的电路提供一个5伏的电源，使电路正常工作。三端稳压器7805和整体电路如下所示。（1）三端稳压器7805的简介7805有三个角，一个输出，一个输入，一个调整。1角输入，2角输出，3角调整。从正面看是1 3 2，1和3角之间有无限大的电阻，当角错误时它会产生一定的热量，导通后也有一定的热量，使用时必须加一定大的

21、散热片，以免热量过大烧毁三端稳压器。（2）制作5伏电源的电路如下图所示：图3-8 5伏电源简图3.最小系统的制作制作一个最小系统，静振采用的是12兆，按键复位，单片机的9角接1K电阻接地，接10UF电容接电源，接按键接电源。31角接电源。20角接地，18和19角接静振两端，两端分别接33PF的电容后接地。10和11角接控制端，40角接电源。整体如下图所示：图3-9 最小系统3.2.2 系统的控制电路 用单片机的P2口来控制点阵的行，经过达林顿管TIP127的驱动后接点阵的行。如图所示：图3-10 最小系统与TIP127的连接 用74LS595芯片来输出点阵的列，输出红色采用8个74LS595，

22、绿色采用8个74LS595，它与点阵的连接如下图所示：图3-11 点阵与74LS595的连接 每扫描一列P1口都会有相应的数据输出，16列扫描完输出一个完整的汉字，通上电后即可使用。整体电路如下图所示：图3-12 系统整体电路焊接后PCB图3.2.3 系统的硬件电路的调试编写一个走马灯的程序，测试最小系统是否可用，可用后焊接TIP127，测试TIP127是否导通，观察LED的亮度是否与不加三极管的亮度是否一样。可用后焊接芯片74LS595，利用面包板搭好一个数码管的显示电路，焊接好后编写一个数码管的数字显示程序，测试芯片74LS595是否可用，对每一个芯片74LS595测试完毕后，把它们连接起

23、来，编写一个多个数码管显示数字的程序，用来测试所有的芯片74LS595是否可用，以及它们之间的连接是否正确。最后编写整体的字体显示程序，以动态的方式不段的显示汉字，延时的时间不要太短也不要太长，太短人的视觉会看不到它的显示过程，太长又觉得漫长，浪费大量的时间。因此每个之间的时间间距在12秒，这样人的视觉可以看的很清楚，直至最后测试成功，完成设计报告，把作品封装交上。4 系统的软件编程4.1 软件流程图开始串入并出列扫描至零时间调整延时1秒送段码判断16列是否扫描完列扫描加1YN图4-1 本项目的流程图4.2 程序设计 #include<reg51.h>#include<int

24、rins.h>#define uchar char#define uint unsigned intvoid OUT_595(void);void delay(int ms);void WR_595(void);void SK_595(void);unsigned char code DAT;unsigned char code number;uchar a;uchar d;uchar temp;unsigned char b;unsigned char k=0;/*595io配置*sbit RSDATA_595=P10;/hsbit SCLK_595=P11;/ suo cunsbit

25、 RCK_595=P12; /shI ZHONGsbit GSDATA_595=P13;/L4;a+) /*写红色字*void WR_595(void) uchar j; for(j=0;j<8;j+) temp=temp<<1; RSDATA_595=CY; /控制颜色，红 SCLK_595=1; SCLK_595=0; /*写绿色字* void SK_595(void) uchar j; for(j=0;j<5;j+) temp=temp<<1; GSDATA_595=CY; /控制颜色，绿 SCLK_595=1; SCLK_595=0; /*延时10m

26、s*void delay(int ms) int z; while(ms-) for(z=0;z<10;z+) _nop_(); /*老师你辛苦了感谢您三年的教诲*unsigned char code DAT =/一老 (256-287)0xbf,0xff,0xbf,0xff,0xbf,0xee,0x03,0xe4,0xbf,0xfb,0xbf,0xfd,0x00,0x80,0x7f,0xff,0xbf,0xff,0xdf,0xf7,0xcf,0xf3,0xd7,0xfc,0x1b,0xff,0xdd,0xdf,0xde,0xdf,0x3f,0xb0,/师 (288-319)0xef,0

27、xdf,0x2f,0x80,0xed,0xfb,0xed,0xdb,0x6d,0x80,0x6d,0xdb,0x6d,0xdb,0x6d,0xdb,0x6d,0xdb,0x6d,0xdb,0x6d,0xdb,0x6d,0xdb,0x77,0xd3,0x77,0xeb,0xfb,0xfb,0xfd,0xfb,/您 (320-351)0x6f,0xff,0x6f,0xff,0x37,0xc0,0xb7,0xdf,0xd3,0xed,0x65,0xfd,0x76,0xf5,0xb7,0xcd,0xd7,0xdd,0x77,0xfd,0xf7,0xfe,0xff,0xff,0x75,0xde,0xf5

28、,0xb6,0xf6,0xb7,0x0F,0xF0,/辛 (352-383)0x02,0x00,0x01,0x10,0x3F,0xF8,0x08,0x20,0x04,0x20,0x04,0x44,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x08,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,/苦 (384-415)0x08,0x20,0x08,0x28,0x7F,0xFC,0x08,0x20,0x09,0x20,0x01,0x04,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x10,

29、0x1F,0xF8,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,/了 (416-447)0x00,0x00,0x7F,0xF8,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x40,0x01,0x80,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,/感 (0-31)0xff,0xf5,0xff,0xed,0x01,0xc0,0xdd,0xfd,0x01,0xfc

30、,0xfd,0xed,0x05,0xed,0x75,0xf5,0x75,0xbb,0x05,0xb5,0xf6,0x8E,0xbf,0xff,0x6b,0xf6,0xeb,0xca,0xed,0xdb,0x1f,0xf8,/谢 (32-63)0xbf,0xef,0xdd,0xee,0x0b,0xec,0xeb,0xee,0x0F,0xee,0xef,0x80,0x08,0xee,0xeb,0xee,0xeb,0xec,0x03,0xea,0x7b,0xea,0xab,0xee,0xd3,0xee,0xeb,0xee,0xb7,0xea,0x7f,0xf7,/您 (64-95)0x6f,0xff

31、,0x6f,0xff,0x37,0xc0,0xb7,0xdf,0xd3,0xed,0x65,0xfd,0x76,0xf5,0xb7,0xcd,0xd7,0xdd,0x77,0xfd,0xf7,0xfe,0xff,0xff,0x75,0xde,0xf5,0xb6,0xf6,0xb7,0x0F,0xF0,/三 (96-127)0xff,0xff,0xff,0xef,0x01,0xc0,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x03,0xe0,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xdf,0x00,0x8

32、0,0xff,0xff,0xff,0xff,/年 (128-159)0xef,0xff,0xef,0xef,0x07,0xc0,0x77,0xff,0x7b,0xff,0x7d,0xf7,0x07,0xe0,0x77,0xff,0x77,0xff,0x77,0xdf,0x00,0x80,0x7f,0xff,0x7f,0xff,0x7f,0xff,0x7f,0xff,0x7f,0xff,/的 (160-191)0xf7,0xfd,0xf7,0xfd,0xbb,0xdd,0x01,0x81,0xbd,0xdf,0x3d,0xdf,0xbd,0xdf,0xbd,0xde,0x81,0xd9,0xbd

33、,0xdb,0xbd,0xdf,0xbd,0xbf,0xbd,0xdf,0x81,0xdf,0xbd,0xeb,0xff,0xf7,/教 (192-223) 0xef,0xfd,0xef,0xfd,0x01,0xfd,0x6f,0xdd,0x6f,0x81,0x00,0xee,0xef,0xef,0x07,0xed,0xbb,0xf5,0xcc,0xf5,0xef,0xfb,0x8f,0xf5,0xe1,0xf5,0xef,0xee,0x6b,0x8f,0xb7,0xdf,/诲 (224-255)0x7f,0xff,0x7d,0xef,0x73,0xc0,0xb7,0xff,0x5f,0xe0

34、,0x7f,0xef,0x70,0xed,0x77,0xeb,0x17,0x80,0xb7,0xef,0xb7,0xee,0xb7,0xed,0x17,0xc0,0xe7,0xef,0xf7,0xeb,0xff,0xf7,/kong (448-479)0x00,0x00,0x7F,0xF8,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x40,0x01,0x80,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,;/*八横行控制代码*unsigned char code number16=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09, 0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F,;/*main()SCLK_595=0;RCK_595=1;while(1) for(a=0;a<145;a+) for(b=0;b<100;b+) for(d=0;d<16;d+) if(a+d<144) temp=DAT(a+d)*2; WR_595(); temp=DAT(a+d)*2+1; WR_595()