點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì)史詩級完整版

1、 <<LED點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì) >>課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：LED點(diǎn)陣廣告牌的設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電子信息工程年 級：學(xué) 號：學(xué)生姓名：聯(lián)系電話：指導(dǎo)老師：完成日期： 2013 年 5 月 25 日摘 要 本設(shè)計(jì)使用AT89C51系列高速單片機(jī)作為主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅(qū)動(dòng)8×8的點(diǎn)陣LED點(diǎn)陣顯示屏。利用AT89C51系列高速單片機(jī)本身強(qiáng)大的功能，可以很方便的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸及存儲，并能利用軟件方便的進(jìn)行顯示內(nèi)容的多樣變化，另一方面點(diǎn)陣顯示屏廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院、機(jī)場、銀行等公共場所，所以本設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性。本LED顯示屏能夠以動(dòng)態(tài)掃描的方式

2、顯示8×8點(diǎn)陣數(shù)字，摸擬電梯數(shù)字顯示,并能通過上位機(jī)軟件修改顯示內(nèi)容和顯示效果等等。本文從LED的顯示原理入手，詳細(xì)闡述了LED動(dòng)態(tài)顯示的過程，以及硬件電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算和軟件的算法。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)顯示；單片機(jī)；LED點(diǎn)陣ABSTRACTThis design USES AT89C51 series high speed single chip microcomputer as the main control module, the use of simple peripheral circuit to drive the 8 x 8 dot matrix LED dot matrix

3、 display screen. USES AT89C51 series high-speed microcontroller itself powerful function, can easily achieve data transmission between MCU and PC and storage, and use software can easily display the content of diversity change, on the other hand of dot matrix display screen is widely used in hospita

4、ls, airports, Banks and other public places, so this design has a strong practical applicability.The LED display can be displayed in a dynamic scanning way 8 x 8 dot matrix digital, and can pass the PC software to modify the display content and effect and so on. This article obtains from the princip

5、le of LED display, LED dynamic display process were introduced in detail, and the hardware circuit and software algorithm. The design and calculation ofKeyWords: Dynamic display; Single chip microcomputer; The LED lattice目錄摘要1ABSTRACT21 設(shè)計(jì)要求及方案選擇41.1設(shè)計(jì)要求41.2方案選擇42 理論分析與設(shè)計(jì)52.1 LED點(diǎn)陣模塊結(jié)構(gòu)52.2 LED動(dòng)

6、態(tài)顯示原理62.38*8 LED點(diǎn)陣廣告牌電路的分析及設(shè)計(jì)73電路設(shè)計(jì)73.1硬件電路的設(shè)計(jì)73.2 軟件設(shè)計(jì)114 系統(tǒng)測試154.1調(diào)試所用的基本儀器清單154.2調(diào)試結(jié)果154.3測試結(jié)果分析155 總結(jié)16參考文獻(xiàn)171 設(shè)計(jì)要求及方案選擇1.1設(shè)計(jì)要求（1）LED點(diǎn)陣顯示采用單色模塊；（2）能夠顯示不同的字符；（3）設(shè)計(jì)不同的字符切換效果（如閃爍，靜止，平移等）； （4）設(shè)計(jì)控制按鈕，可以在不同的效果間切換；（5）所用到的電路板必須有作者的名字和學(xué)號（制作PCB板時(shí)候放置，不能用筆寫）。（6）設(shè)計(jì)在2013年5月30日前完成。1.2方案選擇LED點(diǎn)陣顯示器 主控器（51單片機(jī)） 按鍵

7、1-1 結(jié)構(gòu)圖（1） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選擇AT89C52芯片為核心控制器件。（2） 用來字符顯示的LED點(diǎn)陣屏采用8*8點(diǎn)陣屏，它的管腳與89C52的P0、P2口相連，其中P0口作為字符數(shù)據(jù)輸出口，P2為字符顯示掃描輸出口。（3） 功能選擇部分由按鍵控制，5個(gè)按鍵分別連P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4。（4） 其他方面，89C52第31腳（EA）接電源，第19、18（XTAL2、XTAL1）腳接晶振電路，第9腳接復(fù)位電路。（5） 軟件設(shè)計(jì)方面用C語言編寫控制程序。2 理論分析與設(shè)計(jì)2.1LED點(diǎn)陣模塊結(jié)構(gòu)八十年代以來出現(xiàn)了組合型LED點(diǎn)陣顯示器模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用

8、高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。這種一體化封裝的點(diǎn)陣LED模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點(diǎn)。LED點(diǎn)陣規(guī)模常見的有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16等等。根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。像素顏色不同，所顯示的文字、圖象等內(nèi)容的顏色也不同。單色點(diǎn)陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點(diǎn)陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點(diǎn)亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點(diǎn)亮?xí)r間，則可實(shí)現(xiàn)256或更高級灰度顯示

9、，即可實(shí)現(xiàn)真彩色顯示。圖21示出最常見的8×8單色LED點(diǎn)陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外型規(guī)格，其它型號點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗(yàn)獲得。圖21 8×8單色LED模塊內(nèi)部電路LED點(diǎn)陣顯示器單塊使用時(shí)，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號如5x7點(diǎn)陣顯示器用于顯示西文字母5×8點(diǎn)陣顯示器用于顯示中西文，8x8點(diǎn)陣可以用于顯示簡單的中文文字，也可用于簡單圖形顯示。用多塊點(diǎn)陣顯示器組合則可構(gòu)成大屏幕顯示器，但這類實(shí)用裝置常通過PC機(jī)或單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)。2.2 LED動(dòng)態(tài)顯示原理LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，

10、但硬件接線復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。點(diǎn)陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個(gè)完整的，相對靜止的畫面。最典型的例子就是電影放映機(jī)。在電子領(lǐng)域中，因?yàn)檫@種動(dòng)態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在LED顯示技術(shù)中被廣泛使用。以8×8點(diǎn)陣模塊

11、為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖2.1中，紅色水平線Y0、Y1Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個(gè)LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍(lán)色豎直線X0、X1X7叫做列線，接內(nèi)部每列8個(gè)LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。在這種形式的LED點(diǎn)陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點(diǎn)處的LED就會(huì)有電流流過而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0,則右下角的LED點(diǎn)亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，則最上面一行8個(gè)LED全點(diǎn)亮?，F(xiàn)描述一下用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。其過程如圖22圖22 用

12、動(dòng)態(tài)掃描顯示字符“B”的過程2.38*8 LED點(diǎn)陣廣告牌電路的分析及設(shè)計(jì)8*8LED點(diǎn)陣廣告牌原理電路圖如圖2-3所示圖23整個(gè)電路的供電通外接5V電源提供。用六個(gè)按鍵控制單片機(jī)89C52，其中一個(gè)按鍵接連在復(fù)位電路上，起到復(fù)位功能。另外五個(gè)按鍵在單片機(jī)P1口輸入信號，用以控制單片機(jī)，使后來的顯示電路中的LED屏顯示不同效果。單片機(jī)存入相應(yīng)的程序后，從P1口端輸出信息，經(jīng)過由排阻和芯片74LS245驅(qū)動(dòng)電路，輸入LED點(diǎn)陣屏的一端；LED點(diǎn)陣屏另外一端由單片機(jī)P2口接入共同驅(qū)動(dòng)，使得LED點(diǎn)陣屏正常工作，達(dá)到模擬電梯層數(shù)顯示的效果。3電路設(shè)計(jì)3.1硬件電路的設(shè)計(jì)8*8LED點(diǎn)陣廣告牌總電路如

13、圖3-11所示 圖311電路主要由主芯片控制電路、電源電路、復(fù)位電路等組成。（1）主芯片控制電路如圖312圖312該部分電路主要由AT89C52和74LS245組成。AT89C52芯片，是整個(gè)電路的核心，用來寫入程序，控制整個(gè)電路，實(shí)現(xiàn)顯示功能。單片機(jī)的P0和P2號控制顯示信號的輸出，經(jīng)過74LS245驅(qū)動(dòng)，從而控制掃描信號的輸出.（2）復(fù)位電路如圖313圖313由8.2k電阻、22uf的電容、1k電阻、控制按鍵組成，主要是實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能（3）晶振電路如圖3-1-4所示圖3-1-4 晶振電路圖晶振電路由2個(gè)33pf的電容、12MHZ晶振組成，主要實(shí)現(xiàn)向電路提供時(shí)鐘信號的功能。（4） 顯示電路如圖

14、如圖315圖315它由1k排阻、8*8LED點(diǎn)陣屏、P0、P2口等組成，實(shí)現(xiàn)顯示字符的功能3.2 軟件設(shè)計(jì)（1）主要流程圖如圖3-2所示 開始 調(diào)用鍵掃描子程序 Y 沒有按下按鍵？ 轉(zhuǎn)逐字顯示程序 （display_centre ） N Y按下按鍵1？ 轉(zhuǎn)向上滾動(dòng)顯示 程序（display_up） N Y按下按鍵2？ 轉(zhuǎn)向下滾動(dòng)顯示 程序（display_down） N圖3-2主要流程圖（2）8*8LED點(diǎn)陣廣告牌程序如下：#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit key_up

15、=P11;sbit key_down=P10; uchar code h=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80; uchar code L=0x3e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00;/0亮uchar code o=0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00;/*"未命名文件",0*/uchar code v=0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x41,0x41,0x00;/*"未命名文件",v*/uchar code E=0

16、x3E,0x20,0x20,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x00;/*"未命名文件",e*/uchar code up= 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x3e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00, 0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00, 0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x41,0x41,0x00, 0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x0

17、0,0x00,0x00,0x00,0x00, ;/1 uchar code down= 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x00, 0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x41,0x41,0x00, 0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00, 0x3e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, ;/1 void d

18、isplay_centre(void);void display_up(void);void display_down(void);void delay(uint z)uint x,y;for(x=10;x>0;x-)for(y=z;y>0;y-);void main()while(1)display_centre();if(key_up=0)delay(1);if(key_up=0)display_up();if(key_down=0)delay(1);if(key_down=0)display_down();void display_centre(void)uchar i=0,

19、j=0;for(j=0;j<200;j+)for(i=0;i<8;i+)P2=hi;/P2=li,行P0=Li;/P0=hi,列delay(10);for(j=0;j<200;j+)for(i=0;i<8;i+)P2=hi;/P2=li,行P0=oi;/P0=hi,列delay(10);for(j=0;j<200;j+)for(i=0;i<8;i+)P2=hi;/P2=li,行P0=vi;/P0=hi,列delay(10);for(j=0;j<200;j+)for(i=0;i<8;i+)P2=hi;/P2=li,行P0=Ei;/P0=hi,列de

20、lay(10);void display_up(void)char i,k,j;for(k=0;k<40;k+)for(i=0;i<20;i+) for(j=0+k;j<8+k;j+) P2=hj-k; P0=upj; delay(10);void display_down(void)char i,k,j;for(k=40;k>0;k-)for(i=0;i<20;i+) for(j=0+k ;j<8+k;j+) P2=hj-k; P0=downj; delay(10);4 系統(tǒng)測試4.1調(diào)試所用的基本儀器清單調(diào)試的儀器有：焊烙鐵、焊錫、1k電阻、導(dǎo)線、萬用表

21、等4.2調(diào)試結(jié)果經(jīng)過調(diào)試，實(shí)物能顯示：“1”“2”“3”“4”“5”五個(gè)不同字符，通過按下不同按鍵，可以實(shí)現(xiàn)逐個(gè)顯示，模擬電梯層數(shù)上下移動(dòng)顯示。其中“1”顯示如下圖4-2所示。圖424.3測試結(jié)果分析經(jīng)過幾番調(diào)試和請教比較有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)，本設(shè)計(jì)從無反應(yīng)狀態(tài)變?yōu)榱苏顟B(tài)。只不過顯示的亮度沒有理想中那么好。之前有虛焊的管腳，也重新細(xì)心去焊。最常見的一個(gè)缺陷是，本來之前追求實(shí)物更小化，從而忽視了一個(gè)常犯的錯(cuò)誤，沒有考慮元件實(shí)際的大小，造成了電路版元件擁擠現(xiàn)象。不過不是大問題。經(jīng)測試，LED顯示基本達(dá)到課程要求。5 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)到現(xiàn)在有三個(gè)多星期，回顧這些天我感到學(xué)到了很多東西，在寫這個(gè)心得的時(shí)候，我想就這些天的收獲，說一說自己內(nèi)心的想法。本設(shè)計(jì)的是一個(gè)8x8的點(diǎn)陣LED顯示屏，能夠在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點(diǎn)。 總結(jié)本文的研究工作，主要做了下面幾點(diǎn)工作：（1）通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了LED的發(fā)光原理和LED顯