基于单片机的LED汉字显示屏设计

1、编号：南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 学号 系部 电子信息学院 专业 电子信息工程（检测与应用） 题目 基于单片机的LED汉字显示屏设计 指导教师 评阅教师 完成时间： 2012年 月 日 毕业设计（论文）中文摘要基于单片机的LED汉字显示屏设计摘要：随着社会的进步和发展，人们对生活的需求越来越高，购物欲望越来越强。许多商家为了吸引顾客的眼球，大多采用社会最前沿的技术来做宣传，LED显示屏以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作性能稳定，节能等优点，是一个很好的宣传途径，是大型娱乐、体育赛事、广场装点主题显示信息传播等方面的重要组成部分，在装饰显示市场LED屏将起到积极的作用。 本

2、文设计基于单片机的LED汉字显示屏，LED屏是种新型的显示媒体，是结合电子信息技术各个方面于一体的大型显示系统。本文设计包含系统框图，硬件模块设计图，软件流程图和程序。主控制系统采用单片机控制方式，实现LED显示屏的驱动及信息的保存与显示：通过单片机的控制驱动电路，采用扫描方式进行显示；LED显示点阵主要由LED、字模及电路构成。C语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性。而软件的设计模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。通过实验实现了汉字的滚动显示功能，达到了预测效果。 关键词：LED显示屏，单片机驱动，字模，C语言 毕业设计（论文）外文摘要Based on SCM LED C

3、hinese characters display design Abstract：with the social progress and development, people living on the increasingly high demand, the shopping desire more and more strong. Many businesses in order to attract customers eye, mostly with social the most cutting-edge technology to do publicity, LED dis

4、play with its colorful, wide dynamic range, high brightness, long life, stable performance, energy-saving advantages, is a very good way of promotion, is a large entertainment, sporting events, Plaza decorating theme display information dissemination and other aspects of the important part in the LE

5、D screen, decorative display market will play a positive role.In this paper the design based on MCU LED Chinese characters display screen, LED screen is a new type of display media, is the combination of electronic information technology aspects in one of the large-scale display system. This design

6、includes the system block diagram, hardware design, software flow chart and the procedure. The main control system using single chip microcomputer control mode, realization of LED display driver and information preservation and display: through the single-chip control driving circuit, the use of sca

7、nning display; display mainly composed of LED, LED dot matrix font and circuit. C language software design, increase the readability and portability. The software design of the modular structure, make the logic relation of designing program more concise. Through the experimental realization of the C

8、hinese characters rolling display function, the predicted effect.Key words: LED display, microprocessor, fonts, C language目 录1 引言51.1 开发意义及背景51.1.1 设计要求52 课题分析及方案论证62.1 课题分析62.1.1 设计方案63 电路设计63.1 原理图设计73.1.1 工作原理：83.2 元器件的选择与介绍103.2.1 元器件检测11结 论12致 谢13参考文献141 引言1.1 开发意义及背景 LED被公认为21世纪“绿色照明”，具有“高节能”“

9、寿命长”“多变幻”“利环保”“高新尖”等特点，LED通用照明成为最具市场潜力的行业热点。如果目前1/3的白炽灯被LED灯所取代，每年就可为国家节省用电1000亿度，相当于三峡工程一年的发电量。 LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 LED显示屏采用了低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距

10、离远、防水、规格品种多等优点，可以满足各种不同应用场景的需求，发展前景非常广阔，被公认为最具增长潜力也是发展最快的的LED应用市场。2008年LED显示屏市场规模约100亿元。随着北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、南京青奥会等重大赛会的举办和筹备，体育场馆、机场、车站、银行、医院、公共广场、商业场所、居民社区的大面积应用，全天候工作，完全适应户外各种恶劣性环境，防腐，防水，防潮，防雷，抗震整体性能强、性价比高、显示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm等多种规格， LED显示屏的市场应用空间不断扩大。此外，已架设的大型LED显示屏幕每10年将历经一次换机潮，随着人们生活水平的提高，户外L

11、ED显示屏将逐渐应用于各个行业。 1.1.1设计要求 本课题的要求如下：通过阅读有关的文献资料，确定整体设计方案并进行电算制图。 针对此要求，在本次毕业设计期间，我做的主要工作如下： 查阅资料 确定电路的总体方案 设计电路图并进行电算制图2 课题分析及方案论证2.1 课题分析本课题主要进行基于单片机的LED汉字显示屏设计，要求以单片机为控制器，以LED为显示屏设计出一固定大小的汉字显示屏，达到商业宣传效果。要求电路简单、成本低、安全可靠。使用该屏幕能节约能源，方便人们的日常生活。将LED象素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰等，即构成一

12、台LED显示屏。 可根据需要输入汉字，使其能够滚动播出，2.1.1 设计方案系统框图如图2.1所示：图2.1 系统框图 点阵式LED滚动汉字显示屏硬件电路设计框图如图2.1所示。电路包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、驱动电路和LED点阵电路等。本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对16×16 LED点阵进行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。本设计选用的单片机为ATMEL公司的AT89C51，显示屏采用16×16 LED点阵。电源电路通过变压整流元件为单片机和其他电路提供稳定的+5V工作电压。时钟电路是单片机的驱动电路，复位电路可在需要时，手动使单片机

13、程序计数器复位清零。通过阳极驱动电路向16×16点阵送字型码，本设计采用74LS273。通过阴极驱动电路对16×16点阵进行列扫描，本设计采用74HC154。 软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流程图如图2.2所示：初始化开始调用显示程序调用数据指针是否显示完？YN 主程序流程图开始结束设1帧显示时间设片选及数据指针查汉字上部数据及显示查汉字下部数据及显示延时1ms关显示并调整指针是否显示完汉字1帧时间是否到YYNN 子程序流程图图2.2 3 电路设计3.1 原理图设计采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片

14、、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HC154)、16×16 LED点阵5部分组成，原理图如图3.1所示： 图3.1 原理图3.1.1 工作原理 动态扫描显示程序代码如下：while (1)    for (i=0;i<8;i+)    /显示左半边屏幕           P0=*(p+offset+2*i);         

15、60;  P2=i|0x90;   /P2.4=1,P2.3=0 选中U3, 输出扫描码给U7            delay();                           P0=*(p

16、+offset+2*i+1);            P2=i|0x08;    /P2.4=0,P2.3=1 选中U2, 输出扫描码给U6            delay();               

17、 for (i=8;i<16;i+)     /显示右半边屏幕           P0=*(p+offset+2*i);            P2=(i-8)|0xC0;   /P2.6=1 P2.5=0, P2.4=0 选中U5,输出扫描码U9       

18、     delay();                           P0=*(p+offset+2*i+1);            P2=(i-8)|0x20; &#

19、160; /P2.5=1 P2.4=0, P2.3=0 选中U4,输出扫描码U8            delay(); 3.2 元器件的选择与介绍1.元器件的选择 U1：AT89C51，核心控制芯片；LED1：16X16LED点阵，组成汉字显示屏；IC2：74HC154，4线-16线译码器； IC3,IC4：1K上拉电阻，上拉电阻；R1：200；R2：1K，复位电路；C1：22uF/16V ；K1：按键开关；X1：12MHz晶振；C2, C3：20pF；PCB版：10cmX10cm环

20、氧板，元件承载体。2. 元器件的介绍 AT89C51是一种带4 kB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1 000次写擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。时

21、钟电路由AT89C51的18，19脚的时钟端(XTALl及XTAL2)以及12 MHz晶振X1、电容C2，C3组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R1，R2，电容C1，开关K1组成，分别接至AT89C51的RST复位输入端。LED点阵显示屏采用16×16共256个象素的点阵，通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。 我们把行列总线接在单片机的IO口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入89S51单片机，则需要使用32条IO口，这样会造成IO资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。

22、因此，我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口和P2口，至于列选扫描信号则是由4-16线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。考虑到P0口必需设置上拉电阻，我们采用4.7 k排电阻作为上拉电阻。 汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻R1，电容C1的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C2，C3，X1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89C51按照设定的程序在P0和P2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线(高电平驱动)，同时在

23、P1.1，P1.2，P1.3，P1.4接口输出列选扫描信号(低电平驱动)，从而选中相应的象素LCD发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。3.2.1 元器件检测二极管二极管有单向导电性，二极管正向导通时，它的电阻比反接时小的多，可以用万用表欧姆档来判断。正向导通时，红笔接的那一端是正极，另一端就是负极。 将万用表拨至R × 100或R × 1k档，当所测的阻值较小时，红表笔接的是二极管的正极，黑表笔接的是负极。反之，当所测的阻值较大时，则黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是负极。电阻将选择开关置于R×100档，将两表笔短接调整欧姆档零位调整旋钮，使表针

24、指向电阻刻度线右端的零位。若指针无法调到零点，说明表内电池电压不足，应更换电池。在测电阻之前先根据电阻上的色环读出阻值再选择相应的量程。用两表笔分别接触被测电阻两引脚进行测量。正确读出指针所指电阻的数值，再乘以倍率（R×100档应乘100，R×1k档应乘1000）。若被测电阻的阻值与根据色环读出的阻值相差不大，说明电阻是好的。为使测量较为准确，测量时应使指针指在刻度线中心位置附近。若指针偏角较小，应换用R×1k档，若指针偏角较大，应换用R×1O档或R×1档。每次换档后，应再次调整欧姆档零位调整旋钮，然后再测量。电解电容测量时选用万用表的R &#

25、215; 100 或R × 1k 挡,先假定某极为“ + ”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），然后将电容器放电（既两根引线碰一下），两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。判断电解电容的质量，红、黑表笔分别接电容器的负极（每次测试前，需将电容器放电），由表针的偏摆来判断电容器质量。若表针迅速向右摆起，然后慢慢向左退回原位，一般来说电容器是好的。如果表针摆起后不再回转，说明电容器已经击穿。如果表针摆起后逐渐退回到某一位置停位，则说明电容器已经漏电。如果表针摆不起来，说明电容器电解质已经干涸推失去容量。结 论经过几个月的时间，终于在临近答辩之前将课题设计好，通过这次毕业设计的学习，我基本掌握了简单的数字电路和模拟电路的设计，尤其是各基本器件的运用有了一个全新的了解。基于单片机的LED汉字显示屏设计这个实验以前在学校的时候我就接触过，因为我的创业