LED灯电子显示屏的毕业设计

1、 附件1：邵阳职业技术学院毕业设计（论文）任务书专业班级机电一体化1132学生姓名肖彬学 号201310300612课题名称LED点阵显示屏设计设计(论文)起止时间2015年 10月16日至 2016年6月 12 日一、 设计项目(课题)的目的（课题研究的目的与主要内容） 主要内容：我国经济发展迅猛，对信息的传播有越来越高的要求，LED电子显示屏以其色彩夺目，显示信息量大、寿命长、耗电量小、重量轻等特点，在社会经济发展中扮演着越来越重要的角色。但是在实际应用中仍然存在功能单一、更改显示信息麻烦、灵活性和可移动性差、可控制性差等缺点。因此设计一个新型实用的LED点阵显示屏系统是十分必要的。而本系

2、统就是针对以上缺点设计的新型实用的LED电子显示屏。采用无线遥控与矩阵键盘相结合的控制方式，大大的增强系统的可控制性,可以通过PC机串口随时更改显示内容。能实现汉字及图片的左、右、上、下滚动等多种显示效果，还可以显示时间、日期、温度等。同时具有计时功能、可以调节显示亮度。带有接口电路可以实现多个单元板的级联，进而组成大型显示系统,方便在各种场合使用。二、 设计项目（课题）的基本要求1,.图表清楚、规范。2.本任务书应与说明书、图纸一同装订成册，并加封面。 3.设计必顺认真仔细，课题相同时，各有侧重点，严禁雷同或抄袭。4.毕业设计正文：不少于16页（5000字）5.毕业设计任务书、开题报告符合要

3、求。 三、 设计项目（课题）研究已具备的条件（包括实验室、主要仪器设备、参考资料）现有基础：     通过近三年的学习对机电一体化专业有了最基本的认识；在学习过程中利用计算机等辅助工具对机电一体化专业技术和机电一体化人才的培养有了大致的了解和认识。学习了一些相关的机电一体化专业课程如：数字电子技术、电力基础、机械制造、机械设计、电力拖动、单片机、PLC、Pro/E等课程。对机电一体化的的应用前景有了正确的认识。具备的条件：学校有我们所需要的实习场地和设备，有专门的PLC仿真器设备，还有图书馆和校园网。 四、 设计（论文）进度2015年10月-2

4、015年12月 填写开题报告和设计任务书。 2016年1月-2016年2月 熟悉设计题目，查阅资料，作准备工作。 2016年3月-2016年4月 工艺、原理分析，单片机选择，系统调试。 2016年4月-2016年6月 撰写论文，绘制图纸。 2015年6月-2016年6月 提交任务准备答辩。五、教研室审批意见同意 教研室主任（签名）肖炜 2015年 12月 20 日六、系审批意见同意系主任（签名）刘一兵 系（部）（公章） 2015 年 12月 22日指导老师（签名）刘一兵 学 生（签名）肖彬 注：1、此表由指导教师填写，经审批后生效。 2、此表一式两份，学生、指导教师各执一份。附件2：毕业设计(

5、论文)开 题 报 告项目（课题）名称 LED点阵显示屏设计 学生姓名 肖彬 学 号 201310300612 专 业 机电一体化 指导教师 刘一兵 2015年 12 月 28 日1、 设计项目（课题）的来源、应用前景（目的意义）、国内外发展现状及水平1国内外研究现状 LED大约是在80年代中期开始在电子显示屏中使用的。进入90年代以后，由于半导体工业的迅猛发展，带动了LED制造材料和工艺的改进，在颜色与亮度方面都有了质的飞跃。近年来，随着高亮度发光二极管技术的发展，LED显示屏从室内走到室外，其显示内容也从没有层次的计算文字动画发展到能显示有层次的电视图像。 LED显示屏的

6、关键控制技术随着新型超大规模集成电路（VLSI）的发展也必将有新的提高。通用VLSI在产品性能提高的同时成本也在呈下降趋势，新一代LED显示控制集成电路也已开始得到推广和应用。随着我国经济发展迅猛，对信息传播有越来越高的要求。 我国在LED领域的研究开发工作成绩斐然。目前普绿和高亮度纯红LED已经实现商品化，国内的LED显示屏发展经历了三个阶段： 1.1990年以前是是LED显示屏的成长形成期，受LED材料的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开。而且，显示屏控制技术基本是通信控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用广泛，国内很少，产品以红、绿双色

7、为主，控制方式为通信控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。 2.1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。全球信息产业告诉增长，信息技术在各个领域不断突破，LED显示屏在材料和控制技术方面不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场，LED显示屏在国内的发展非常迅速，LED显示屏在平板显示炼狱的主流产品局面基本形成，LED产业成为新兴的高科技产业。 3.1995年至今，LED显示屏应用领域更为广阔。全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制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已由国内企业发展并

8、得到利用。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。LED电子显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分。 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将有更大的发展。2、 设计项目（课题）研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施1、研究内容    （1）研究单片机I/O接口的扩展与LED的行列驱动方式。    （2）以89C51芯片为主体，与行列驱动芯片、译码器及其它外围电路结合进行电路图设计与PCB图绘制。 &#

9、160;  （3）研究LED点阵显示的原理，并用C51语言进行软件编程。 （4）通信电路的设置。    （5）在线调试仿真，以达到所需结果。 2.研究方法： （1）根据设计任务和指标，初选设计方案；    （2）通过调查研究3.采取措施： （1）复习之前学过的有关LED的相关知识 （2）去图书馆或上网查阅相关资料 （3）实在无法解决的则向老师请教3、 现有基础和具备的条件现有基础： 通过近三年的学习对机电一体化专业有了最基本的认识；在学习过程中利用计算机等辅助工具对机电一体化专业技术和机电一体化

10、人才的培养有了大致的了解和认识。学习了一些相关的机电一体化专业课程如：数字电子技术、电力基础、机械制造、机械设计、电力拖动、单片机、PLC、Pro/E等课程。对机电一体化的的应用前景有了正确的认识。具备的条件：学校有我们所需要的实习场地和设备，有专门的PLC仿真器设备，还有图书馆和校园网。4、 总的工作任务以及预期结果2015年10月-2015年12月  填写开题报告和设计任务书。2016年1月-2016年2月    熟悉设计题目，查阅资料，作准备工作。2016年3月-2016年4月    工艺

11、、原理分析，单片机选择，系统调试。                   2016年4月-2016年6月    撰写论文，绘制图纸。 2015年6月-2016年6月    提交任务准备答辩。预期结果：通过设计，掌握一般的设计方法和步骤，提高和培养设计能力，学会运用所学知识分析和解决实际问题，提高实际工作能力。 五、指导教

12、师审查意见同意开题指导教师（签名）刘友成2015年 12 月 29 日六、教研室审查意见同意开题教研室主任（签名）刘友成2015年 12 月 29 日七、系审查意见同意系主任（签名）刘一兵2015年 12 月 30 日备注：附件3：封面范式邵阳职业技术学院机电工程系毕业设计 毕业论文设计项目（论文题目） LED点阵显示屏设计 姓 名 肖彬 学 号 201310300612 专业 机电一体化 所在班级 1132 指导教师 刘一兵 2016年 6 月 15日附件4： 毕业设计（论文）指导记录指导老师学生姓名所在班级联系电话Email毕业课题指导时间指导情况记录摘 要随着显示器件与技术的进一步发展，

13、屏幕显示系统在国民经济中得到了广泛的应用，LED显示屏是信息显示的重要传媒之一。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的显示屏幕。伴随着计算机技术的发展，使得LED数码管能够在减少驱动器的情况下能够直接被驱动。而且它具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比高、使用成本低、环境适应能力强等特点，所以一直在平板显示领域扮演着重要的角色，并且在今后相当长的一段时期内还有相当大的发展空间。所以被广泛应用于金融市场、医院、体育馆、机场、码头、车站、高速公路等公共场所的信息显示和广告宣传。本设计是16×16点阵LED电子显示屏的设计。该电子显示屏可以显示各种文字，采用4块8×8

14、点阵LED显示模块来组成16×16点阵显示模式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。【关键词】单片机AT89C52 LED 点阵显示目 录一 绪论1（一） 课题概述1（二） 点阵式LED显示屏概述1（三） LED显示屏控制技术现状2（四） 课题研究的意义3二 系统方案设计4（一） 需要实现的功能4（二） 系统整体的设计过程4（三） 本章小结5三 系统的硬件设计7（一） 硬件电路及工作原理7（二） 单片机的结构101） 单片机的基本结构102） 单片机引脚图及封装12（三） LED显示模块的硬件设计及工作原理12

15、四 系统的软件设计14（一） 软件流程14（二） 系统程序的设计161） 显示驱动程序162） 系统主程序16五 总结17参考文献19致 谢2036点阵式LED电子显示屏的设计一 绪论（一） 课题概述随着显示器件与技术的进一步发展，屏幕显示系统得到了广泛的应用，LED显示屏是信息显示的重要传媒之一。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的显示屏幕。LED显示屏具有稳定性高、亮度高、清晰度高、功耗低、寿命长、性能价格比高等特点，所以一直在平板显示领域扮演着重要的角色，并且在今后相当长的一段时期内还有相当大的发展空间。被广泛应用于证券、广告、新闻发布、信息传播等方面，是目前国际上极为先

16、进的显示媒体。现代社会信息化高速发展，最具意义的莫过于大屏幕显示已从公共信息展示等商业应用开始向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受生活的主要工具。（二） 点阵式LED显示屏概述LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED1。LED电子显示屏

17、是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。LED显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术屏幕同步的产品。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显式方式等独具一格的优势，成为目前国际上使用广泛的显示系统。LED显示屏可分为单色显示屏、彩色显示屏和彩色灰度显示屏。其中单色显示屏采用标准8×8单色发光二极管矩阵模块标准组件，一般为红色，可实现各种文字、数据及两维图形。缺点是色彩单调。彩色显示屏采用标准8×8双基发光二极管矩阵模块，每一像素内有红、绿两个发光二极管，可发出红、绿、黄三种颜色。还可

18、以和各种数据设备连接，实时显示动态数据和广告，具有较好的信息显示效果，是目前使用较为广泛的LED显示屏。彩色显示屏采用标准8×8双基发光二极管矩阵模块，彩色灰度屏层次丰富，表现力极佳，可以显示照片、三维图形、动画、图像及视频等内容，表现效果细腻丰富、逼真感人。（三） LED显示屏控制技术现状早期因LED材料的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开，另一方面，显示屏控制技术基本上是通信控制方式，客观上影响了显示效果。所以导致早期的LED显示屏在国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通信控制，灰度等级为单点四级调灰，产品的成本比较高。后来LED显示屏迅速发展，进入九十年代，全球信

19、息产业高速增长，LED显示屏在LED材料和控制技术方面不断出现新的成果。蓝色LED镜片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场;电子计算机及微电子领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术，显示屏的动态显示效果大大提高。这个阶段，LED显示屏在我国发展迅速，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。今天，LED显示屏应用领域更为广阔，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。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

20、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。2007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

21、全国的60%以上，这一趋势近两年更为明显。统计数据显示，2007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；2007年市场销售额在5000万元以上的企业有38家，占30%，其销售额合计为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

22、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，全彩色室内外屏都能为用户接受，推动了信息显示市场发展。（四） 课题研究的意义通过本次课题设计使我能够掌握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。并对大学期间所学的一些理论进行了实践，使我对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。清楚的认识到我国的LED技术虽然发

23、展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。通过LED显示屏的设计，进一步了解单片机和LED显示屏的工作原理，为进一步设计出功能强大的显示系统做准备。二 系统方案设计（一） 需要实现的功能设计4个1616的点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。（二） 系统整体的设计过程从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1616的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口

24、，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1616的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是1616的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就1616的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然

25、后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，

26、并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，

27、列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。（三） 本章小结课题以AT89C52单片机为控制核心设计一个简单的数字时钟系统，用单片机、点阵显示屏等设计4个16×16点阵LED电子显示屏。显示电路采用动态扫描方式进行显示，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器74HC154给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行

28、扫描。另一方面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，就在该行该列点燃相应的LED；末接通的列所对应的LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，下一行又以同样的方法进行显示2。系统的整体方案设计图如图2-1所示。时钟电路复位电路单片机16×16点阵LED16×16点阵LED16×16点阵LED16×16点阵LED74HC15474HC59574HC59574HC59574HC595图2-1 系统的整体方案框图三 系统的硬件设计（一） 硬件电路及工作原理硬件电路主要由LED显示屏、单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动

29、电路四部分组成。单片机的选型该控制系统选用AT89C52单片机作为系统的控制核心。AT89C52单片机具有价格低、编程灵活和布线简单等特点3。行驱动电路单片机P3口低4位输出的行号经4/16线译码器74HC154译码后生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线4。行扫描驱动电路原理图如图3-1所示。 图3-1 行驱动电路列驱动电路列显示数据是以字节为单位存储的，使用时以8位并行读出。为了适应列显示驱动电路串行输入的需求，就要进行并串交换。用74HC595串入并出位移寄存器，可以满足这一要求5。由74HC595构成的驱动电路如图3-2所示。图3-2 列驱动电路74HC595的输入侧有8个

30、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。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高阻态。SCLR信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQH，最高位QH可作为多片74

31、HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。74HC595的引脚说明见表3.1，功能表见表3.2。其与单片机的连接简单方便，只需三个I/O口即可。芯片的输出端最高位QHT可作为多片74HC595级联应用时向上一级的级联输出，然而，QHT受输出锁存器输入控制，所以74HC595还从输出锁存器前引出QHT，通过芯片的QHT引脚和SI引脚，可以实现完全同步的级联输出6。表3.1 74HC595引脚说明符号引脚描述QAQH15、1,7并行数据输出GND8地QHT9串行数据输出/SCLR10主复位（低电平）

32、SCK11移位寄存器时钟输入RCK12输出锁存器时钟输入/G13输出有效（低电平）SI14串行数据输入Vcc16电源表3.2 74HC595功能表输入 输出 功能 SCKRCK/G/SCLRSIQHTQn××L×LNCSCLR为低电平时移位寄存器输出全0×LL×LL移位寄存器到输出信号输入到输出锁存器××HL×LZ清空移位寄存器，并行输出为高阻状态 ×LHHQ6NC逻辑高电平移入移位寄存器最低位（QA），其余各位依次移动，例如以前的内部QG状态出现在串行输出位×L××NC Q

33、n移位寄存器内容到达输出锁存器从并口输出L××Q6Q 移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到输出锁存器并输出 注 H-高电平状态；L-低电平状态；-上升沿；-下降沿；Z-高阻；NC-无变化；×-无效LED显示屏将LED像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，框架以及外装饰灯，即构成一台LED显示屏，用来显示文字、图形、动画、行情、视频、录像等各种信息的显示屏幕。（二） 单片机的结构1） 单片机的基本结构AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器

34、和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本7。P0口：P0口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸

35、收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，

36、P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。F

37、lash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（定时/计数器0外部输入）P3.5

38、 T1（定时/计数器1外部输入）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）P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能

39、管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能8。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型。其主要工作特性是：片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行

40、通信口；具有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHz。2） 单片机引脚图及封装AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求9。本设计采用PDIP封装形式，其引脚图如图3-3所示。图3-3 AT89C52引脚图（三） LED显示模块的硬件设计及工作原理LED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

41、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。16×16点阵LED显示屏由256个LED发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，

42、则相应的二极管就亮。如第一列为高电平置1，第二列为低电平置0，第三列为高电平置1，P行为低电平置0，O行为高电平置1，则显示效果是P行上的第一个LED灯亮，第二个LED灯灭，第三个LED灯亮。第O行上的三个LED灯全灭10。如图3-4所示。图3-4 LED点阵亮灭示意图四 系统的软件设计（一） 软件流程LED显示屏软件的主要功能是向屏幕提供显示数据，产生各种控制信号，使屏幕按设计要求来显示。软件系统采用模块化结构，包括主程序、显示子程序和定时器中断服务程序。主程序为顺序结构，完成堆栈、中断、串口的初始化设置后，调用显示子程序，黑屏显示准备以及逐排显示；显示子程序通过定时器T0产生中断；中断服务

43、程序接收显示子程序的中断请求，从文字表查表取出自摸，送出列扫描信号至74HC595，并通过74HC154配合行扫描信号，进行动态扫描显示。程序各部分的功能由各个模块分别实现11。主程序流程图如图4-1所示，中断显示流程图如图4-2所示。开始系统初始化显示准备逐排显示准备结束开始定时器赋初值读取行号（0）读取第4字列数据串口发送依次读取第3、2、1字列数据串口发送第1字列数据已发送关行显示消引修改送新行地址开行显示末行？开始（二） 系统程序的设计1） 显示驱动程序显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，1/16扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下： (4

44、.1)其中fosc为晶振频率，t0为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。由公式可知，显示屏刷新率由定时器T0的溢出率和单片机的晶振频率决定，因此，实验室调试时首先选定晶振频率，然后给定不同的初始值T0，只要能获得24Hz以上的刷新率就能得到连续稳定的显示，而且刷新率越高，显示越稳定，但会过多的占用CPU时间。实验证明，24MHz晶振时刷新率达到50Hz以上，目测画面基本无闪烁发生12。2） 系统主程序本文设计的系统软件能使系统在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。单元显示屏可以接收来自控制器（主控制电路板）或上一级显示单元模块传输

45、下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示板可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的显示内容。第五章总结经过近六个月的努力，终于顺利完成了毕业设计。在此LED点阵显示系统中，由于我采用了STC89C52系列混合信号高速单片机和专用字库芯片，并且采用串行移位寄存器74HC595作列线驱动，使本设计的硬件成本大幅下降，而又提高了显示单元的可扩展性。因为使用了高速单片机，使本系统的动态刷新率，移动速度等得到保障。本设计充分利用了单片机的片上资源，节约成本的同时使外围电路简洁美观，故障率降低。总体的性能指标均达到或超过了题目的要求。毕业设计

46、是每个大学生必须面临的一项综合素质的考验，如果说在过去四年里，我们的学习是一个知识的积累过程，那么现在的毕业设计就是对过去所学知识的综合运用，是对理论进行深化和重新认识的时间活动。在这近六个月的毕业设计中，我们有艰辛的付出，当然更多的是丰收的喜悦。知识固然得到了巩固和提高，但我相信在实践中的切身体会将会使我在以后的工作和学习中终身受用。首先，学习能力得到了提高。在毕业设计中，自始至终独立完成硬件电路的设计、单片机软件编写、计算机软件编写、PCB设计等。在这些过程中，遇到许多困难，但通过书籍或网络查阅了很多相关文章和向导师请教后终于解决了。比如PCB的工艺设计，是课堂上接触不到的，但通过老师和同

47、学的讲解初步掌握了一些技术要领。通过这次毕业设计，我不仅对理论有了更深一步的认识，增强了和外界技术的沟通，还培养了自学能力和分析解决问题的能力，更重要的是，培养了克服困难的勇气和信心。其次，培养了自己的市场观念。一个商品是否能够抢占市场，除了必须的功能和质量要求外，其价格是最大的竞争优势。如何在保证质量和完成同等功能的情况下，把产品的成本降到最低。是每个设计人员在作出方案时首要考虑的因素。再次，则是人际交流能力得到锻炼。人非生而知之者！人的学识总是不能面面俱到的，这就要求我们必须善于借鉴别人的成功经验或失败教训，使自己少走弯路。总之，毕业设计完成了，但又面临着工作。我相信我会把自己的热情和所学奉献到自己的工作中，不断努力，不断进取！参考文献1 张凯.LED介绍完全手册M.北京：北京航空航天大学出版社，20002 何立民.单片机应用技术选编M.北京：北京航空航天大学出版社，20003 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，19904 邬宽明.单片机外围器件实用手册M.北京：北京航空航天大学出版社，1998 5 张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社,20036 韩志军.沈晋源.单片机应用系统设计M.北京：