基于單片機(jī)的LED廣告牌(共18頁(yè))

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo)題目(tm)： 基于(jy)單片機(jī)的LED廣告牌 課 程：?jiǎn)?片 機(jī) 課 程 設(shè) 計(jì)專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2015年 6 月 25 日信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）信息(xnx)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)（班級(jí)） 設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的LED廣告牌設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1能夠顯示不同字符和漢字（這里只進(jìn)行了字符“LED”的顯示）。2可以實(shí)現(xiàn)不同的字符切換效果。設(shè)計(jì)要求1根據(jù)題目要求進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)（1）硬件電路圖（2）硬件電路說(shuō)明3系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)（1）程序流程圖（2）完整源程序參考資料1李建

2、忠編著.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20022李群芳，肖看編著.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，20053于海生編著.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，20084戴梅萼，史嘉權(quán)編著.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用(第3版).北京：清華大學(xué)出版社，20085江曉安，董秀峰編著.數(shù)字電子技術(shù)(第二版).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005 2015 年 6 月 25 日 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)（班級(jí)）： ） 課程設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的LED廣告牌 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 2015 年 6 月 25 日信息(xnx)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表摘要(zhiyo) LE

3、D是指發(fā)光二極管，在某些半導(dǎo)體的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)(sh hu)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式點(diǎn)知發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED。由于電子顯示屏制作簡(jiǎn)單，安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如公交汽車的報(bào)站器、廣告屏以及公告牌等等。介紹的LED點(diǎn)陣電子顯示屏，其功能有固定漢字、字母、數(shù)字的顯示；平行左移、右移；固定信息的循環(huán)顯示；顯示屏的亮度連續(xù)可調(diào)；時(shí)間的顯示和上位機(jī)對(duì)顯示內(nèi)容可修改的功能。隨著LED顯示屏在廣告?zhèn)髅筋I(lǐng)域逐漸嶄露頭角，其控制系統(tǒng)(kn zh x

4、tn)也如雨后春筍，層出不窮。由于他的控制系統(tǒng)均是基于嵌入式處理器開發(fā)，所以單片機(jī)在其中也占有一席之地。但是，由于LED顯示屏控制較復(fù)雜，特別是對(duì)于顯示特殊效果，如循環(huán)移動(dòng)、覆蓋霓虹燈效果，要求處理器運(yùn)算速度快、執(zhí)行(zhxng)效率高。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 點(diǎn)陣 LED電子顯示屏目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422835642 1 任務(wù)提出與方案(fng n)論證 PAGEREF _Toc422835642 h 1 HYPERLINK l _Toc422835643 1.1 任務(wù)(rn wu)提出 PAGEREF _Toc422835643 h 1

5、HYPERLINK l _Toc422835644 1.2方案論證 PAGEREF _Toc422835644 h 2 HYPERLINK l _Toc422835645 1.2.1 LED的掃描方式及顯示屏的控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc422835645 h 2 HYPERLINK l _Toc422835647 1.2.2單片機(jī)系統(tǒng)作用及應(yīng)用 PAGEREF _Toc422835647 h 3 HYPERLINK l _Toc422835648 2 總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc422835648 h 4 HYPERLINK l _Toc422835649 2.1硬件電路總體設(shè)計(jì)

6、 PAGEREF _Toc422835649 h 4 HYPERLINK l _Toc422835650 2.2軟件總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc422835650 h 5 HYPERLINK l _Toc422835651 3 詳細(xì)設(shè)計(jì)及仿真 PAGEREF _Toc422835651 h 6 HYPERLINK l _Toc422835652 3.1 硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc422835652 h 6 HYPERLINK l _Toc422835653 3.1.1 硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc422835653 h 6 HYPERLINK l _Toc4228

7、35654 3.1.2 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc422835654 h 7 HYPERLINK l _Toc422835655 3.2 詳細(xì)仿真 PAGEREF _Toc422835655 h 9 HYPERLINK l _Toc422835656 4 總結(jié) PAGEREF _Toc422835656 h 10 HYPERLINK l _Toc422835657 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc422835657 h 111 任務(wù)(rn wu)提出與方案論證11 任務(wù)(rn wu)提出LED顯示屏具有色彩鮮艷、亮度高、壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用(yng

8、yng)，如在車站、碼頭、商場(chǎng)、銀行等公共場(chǎng)所將LED?顯示屏用于信息發(fā)布。目前LED顯示屏的種類越來(lái)越多，從使用場(chǎng)合及亮度考慮可分為室內(nèi)和室外屏，從掃描方式可分為動(dòng)態(tài)掃描顯示屏和靜態(tài)掃描顯示屏。LED發(fā)光顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的一種物美價(jià)廉的輸出設(shè)備，其主要優(yōu)點(diǎn)是在于降低成本。提高可靠性和易于實(shí)現(xiàn)。而簡(jiǎn)易的LED電子廣告板的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)運(yùn)用單片機(jī)控制系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)對(duì)漢字的顯示，以及漢字的上下滾動(dòng)和左右移動(dòng)，完成對(duì)三維立體的設(shè)計(jì)顯示。在我國(guó)改革開放之后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，對(duì)公眾場(chǎng)合發(fā)布信息的需求強(qiáng)烈，LED顯示屏的出現(xiàn)適應(yīng)了這一市場(chǎng)需求，LED顯示技術(shù)得到了高速發(fā)展，LED顯示屏幕可以顯

9、示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像，不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境，還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因?yàn)槠湎袼貑卧侵鲃?dòng)發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性

10、，可靠性、全色化方向發(fā)展。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，旨在掌握LED顯示屏控制系統(tǒng)的顯示原理，學(xué)習(xí)LED點(diǎn)陣顯示數(shù)字和字符的編程方法。結(jié)合微機(jī)原理、單片機(jī)技術(shù)知識(shí)，查閱有關(guān)資料，設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的LED點(diǎn)陣顯示器系統(tǒng)，采用點(diǎn)陣LED作為顯示器顯示漢字。12方案(fng n)論證121 LED的掃描(somio)方式(fngsh)及顯示屏的控制系統(tǒng)LED一般采用掃描式顯示，實(shí)際運(yùn)用分為三種方式：點(diǎn)掃描、行掃描、列掃描采用列掃描、行施加數(shù)據(jù)信號(hào)的基本驅(qū)動(dòng)方法。任意時(shí)間只有一列施加高電平信號(hào)，其余各列均為低壓信號(hào)。行施加對(duì)應(yīng)該列的數(shù)據(jù)信號(hào)，低電平有效。以8x8LED點(diǎn)陣列顯示器為例說(shuō)明字符顯示原理，8列

11、順序掃描結(jié)束后，將完成一幀字符的顯示。一幀掃描結(jié)束后，列掃描從第一行重新開始，周而復(fù)始。若行數(shù)據(jù)保持不變，則顯示靜態(tài)字符。反之，行數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則顯示內(nèi)容將發(fā)生變化，如果保持前后幀內(nèi)容的連貫性，就可以顯示動(dòng)態(tài)字符。由24塊8*8點(diǎn)陣led構(gòu)成一塊大屏幕，單片機(jī)控制進(jìn)行循環(huán)掃描，用多塊移位寄存器控制輸出內(nèi)容，并由單片機(jī)串行輸出顯示內(nèi)容的行編碼，顯示屏?xí)L動(dòng)顯示數(shù)字、字母。漢字等內(nèi)容。顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號(hào)控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術(shù)很多，其關(guān)鍵技術(shù)包括串行傳輸與并行傳輸技術(shù)、動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)等。（1）串行傳輸與并行傳輸技

12、術(shù)LED顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術(shù)，顯示屏每個(gè)單元內(nèi)部的不同驅(qū)動(dòng)電路和各級(jí)聯(lián)單元之間，每個(gè)時(shí)鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動(dòng)IC種類較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線較少，可減少顯示單元的數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng)元件，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性價(jià)比，具體工程實(shí)現(xiàn)也較為容易。（2）動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)LED顯示屏控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示信息的刷新技術(shù)有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。一般室內(nèi)顯示屏多采用動(dòng) 掃描技術(shù)，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器，根據(jù)共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器的發(fā)光二極管像素?cái)?shù)目，分為1/4，1/16掃描等。（3）自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程(yunchng)控制技術(shù)LED顯示

13、屏的構(gòu)成復(fù)雜，特別是室外顯示屏，供電、環(huán)境亮度、環(huán)境溫度條件等都直接影響(yngxing)顯示屏的正常運(yùn)行。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據(jù)需要對(duì)溫度、亮度、電源等進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)控制，也可根據(jù)需要，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的亮度、色度調(diào)節(jié)、圖像水平和垂直位置的調(diào)節(jié)以及工作方式的轉(zhuǎn)換等。122單片機(jī)系統(tǒng)作用(zuyng)及應(yīng)用自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，

14、主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。（2） 單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用機(jī)電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。（3） 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中

15、，都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富

16、多彩。2 總體設(shè)計(jì)21硬件(yn jin)電路總體設(shè)計(jì)如上圖所示，本產(chǎn)品(chnpn)擬采用以AT89C51單片機(jī)為核心(hxn)芯片的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、電源、74HC154、88 LED點(diǎn)陣5部分組成。從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。88的點(diǎn)陣共有64個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多的端口，這個(gè)數(shù)字很龐大，因?yàn)槲覀儍H僅是88的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。因此在實(shí)

17、際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另外一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以(ky)實(shí)現(xiàn)多行（比如8行）的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。具體就88的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所有同1行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽(yáng)極的接法），先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。

18、采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每一行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在(cnzi)一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?2軟件(run jin)總體設(shè)計(jì)用比較復(fù)雜的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從左到右的滾動(dòng)顯示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、延時(shí)程序、顯示子程序和串行口中

19、斷程序。用AT89C51、74LS138、74HC154芯片和1個(gè)88LED點(diǎn)陣顯示器構(gòu)成一個(gè)完整的8位點(diǎn)陣LED顯示系統(tǒng)。3 詳細(xì)設(shè)計(jì)(shj)及仿真31 硬件(yn jin)設(shè)計(jì)(shj)及軟件設(shè)計(jì)311 硬件設(shè)計(jì)整個(gè)體統(tǒng)由AT89C51芯片、LED、74HC138、阻排、三極管等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路組成。該電路所設(shè)計(jì)的電子屏可顯示多個(gè)漢字，需要1個(gè)88LED點(diǎn)陣模塊，可組成88的條形點(diǎn)陣。 AT89C51是一種帶4KB可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的

20、MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51引腳即外觀如上圖所示。 312 軟件設(shè)計(jì)程序主要(zhyo)由開始、初始化、主程序、字庫(kù)組成。其中主程序和子程序的流程程序(chngx)如下(rxi)：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Table_OF_Digit

21、s= 0 x00，0 x02，0 x7e，0 x02，0 x02，0 x02，0 x02，0 x00，/L0 x00，0 x7f，0 x49，0 x49，0 x49，0 x41，0 x49，0 x00，/E0X81，0Xff，0 x81，0 x81，0 x81，0 x81，0 x42，0 x3c，/Duchar i=0，t=0，Num_Index = 0；void main()P3 = 0 x80；Num_Index = 0；TMOD = 0 x00；TH0 = (8192-2000)/32；TL0 = (8192-2000)%32；TR0 = 1；IE = 0 x82；while(1)；vo

22、id LED_Screen_Display() interrupt 1TH0 = (8192-2000)/32；TL0 = (8192-2000)%32；P3 = _crol_(P3，1)；P0 = Table_OF_DigitsNum_Ind ex * 8 +i；if(+i = 8) i = 0；if(+t = 250)t = 0 x00；if(+Num_Index = 5) Num_Index = 0；32 詳細(xì)(xingx)仿真(fn zhn)仿真(fn zhn)電路圖： 4 總結(jié)(zngji)雖然本設(shè)計(jì)只使用(shyng)了一塊88 LED點(diǎn)陣，電路簡(jiǎn)單，但是已經(jīng)包涵(bo hn)了LED顯示屏的電路基本原理和基本程