基于單片機點陣式電子廣告牌的設計

摘要當今世界，電子技術迅猛發(fā)展，點陣式顯示器件作為現(xiàn)代信息顯示的重要媒體，在金融證券、體育、機場、交通、商業(yè)、廣告宣傳、郵電電信、指揮調度、國防軍事等許多領域中得到了廣泛應用。因此點陣式顯示器件的研制、生產也的到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產業(yè)領域。由于LED電子顯示屏具有所顯內容信息量大,外形美觀大方,操作使用方便靈活.適用于火車,汽車站,碼頭,金融證券市場,文化中心,信息中心體育設施等公共場所.該項目廣泛涉及了計算機及電子技術中的電源技術,單片機技術,數(shù)據通訊技術,顯示技術,存儲技術,系統(tǒng)軟件技術,接口及驅動等技術.我國經濟發(fā)展迅猛,對信息傳播有越來越高的要求.可以相信,LED電子顯示屏以其色彩鮮亮奪目,大的顯示信息量,壽命長,耗電量小,重量輕,空間尺寸小,穩(wěn)定性高,易于操作,安裝和維護等特點,將在社會經濟發(fā)展中扮演越來越重要的角色。利用單片機對整個系統(tǒng)進行總體控制，進行顯示所要顯示的字符。顯示方式分為三種：逐字顯示、上滾顯示、左滾顯示，其中顯示字模數(shù)據由單片機輸入顯存，點陣的點亮過程有程序控制，由驅動電路完成，點陣采用單色顯示，該顯示器電路的特點是：點陣的動態(tài)顯示過程占用時間比較短，亮度比較高，而且亮度可以改變電阻進行調節(jié)。本文以Proteus為軟件平臺，設計制作一套51系列單片機實驗系統(tǒng)?！娟P鍵詞】單片機點陣LED電子顯示屏廣Ab護st勒ra辛ctIntoday'sworld,therapiddevelopmentofelectronictechnology,dot-matrixdisplaydeviceasamoderninformationdisplayoftheimportantmedia,遇i娃n哈th敬e押fi眨na腹nc仁ia要l默se橫cu藍ri脊ti遲es藥,弦sp彩or蝶ts鐘,果ai盆rp農or司t,供t拜ra就ns幟po苗rt虎at志io最n,右c趨om祝me挪rc旨ia亦l(xiāng),閥a違dv安er崇ti抽si榨ng織,墊po喬st無a露nd最t豈el宋ec消om信mu蟻ni遍ca圍ti腳on宵s,張c煉om案ma恩nd呼a質nd泊c廟on尸tr寬ol遲,吩na逝ti衛(wèi)on造al穗d濕ef到en型se溉m瓦il紫it昌ar不y,竭a銅nd晌m買an戰(zhàn)y植ot弄he慚r刷ar宿ea恨s懲ha劉ve扁b談ee味n岔wi蝦de撤ly爬a不pp豬li槐ed腿.搞So額d傭ot勿-m瓣at歲ri憐x遍di軟sp遍la吸y匹de麻vi繡ce盟s篇in升t撥he辨d掛ev靜el鴉op蝶me用nt盲,終pr蹈od挖uc槳ti懸on零a由nd獸t茅o錫th礦e漁ra呀pi業(yè)d炊de許ve某lo泛pm灰en離t,去a確nd秀g舞ra框du兄al糧ly筐f圓or芽me族d紐a口op補to厲el院ec圓tr宋on座ic膨s確tr處ad音e辣in蛙du襖st圾ry扭,輝th爪e夸ne約w腸in立du營st敘ry覺f六ie舞ld雨s.隙B睛ec富au搖se箏L劣ED完e和le局ct導ro束ni橋c秒di沾sp獸la維y證ha遇s雕sh勝ow妹n添in授fo掙rm田at娃iv枯e詞co讀nt偵en惜t,窩a跨b權ea膚ut潔if蒙ul箏a館pp董ea火ra費nc顏e,胃c拜on搶ve隆ni腳en放t固in罪o憂pe新ra喂ti是on村i單s輛fl劇ex誘ib顆le奇.弊Ap妥pl弱y欲to幅t嗚he存t貞ra扣in各,四bu鄙s納st漠at默io嘆n,吃w謀ha主rf欣,剖fi校na競nc錄ia頑l驗se所cu瘋ri屑ti激es糟m儲ar澇ke羅t,薦c翠ul耕tu脊ra顛l幕ce寧nt化er慧,施in崇fo威rm螞at攝io慣n滅ce推nt宴er釣s捆po躍rt委s壇fa麗ci羅li期ti尼es殲i闖n正ot梯he跑r茅pu殖bl驚ic脫p份la道ce宗s.鴉T櫻hi非s踏pr塌oj悔ec膀t榮in怎vo隆lv搬es氏a培w倚id霜e網co她mp剝ut欲er戰(zhàn)a肥nd招e戶le狗ct溜ro依ni委c忽te腐ch礦no獅lo鮮gy減o頃f繳po綁we蓄r捎te錘ch箭no焰lo伙gy毒,補si哲ng遵le右c眾hi彩p盤mi令cr否oc仔om統(tǒng)pu綢te草r,獅d撫at逆a鹿co倍mm繩un值ic魄at火io艱n衛(wèi)te婚ch廚no崇lo跨gy初,靜di集sp互la則y董te頑ch哨no參lo奶gy鞭,朱st陡or免ag耗e呼te慚ch寫no搜lo腸gy章,碎sy雅st落em樓s青of壩tw楚ar莊e廢te燈ch傷no嗓lo島gy圖,幅in荒te驢rf輸ac殼e葵an撐d店dr迷iv鬧e航te豪ch當no模lo鉆gy怪.騾Ch撤in唇a歲's宴e崇co肝no奮mi夫c干de轉ve既lo猾pm疼en備t蔥of咳i寶nf品or糊ma偽ti勻on偷t獻ra毀ns總mi追ss欠io違n松ha赤s扶ra腳pi志dl腔y,娃a悄nd蛋m棒or閑e詢an胃d裳mo嫩re競h濕ig蜘h友re巷qu灣ir岔em鳴en共ts茅.病Ca超n鬼be員li疊ev挺e蹲th黃at番L熊ED熊e臂le采ct惜ro調ni褲c秘di宿sp聯(lián)la錢y張by喉i儲ts坊c尼ol暑or薪b貸ri蓋gh屯t冷is延d媽az永zi薄ng秒,底la刪rg狡e柔di愈sp得la庫y粗in偽fo窯rm頌at糧io迷n,安l碎on屋g姿li披fe拴,特sm伶al滿l聞po話we虧r稠co澤ns市um推pt禮io漸n,及l(fā)閱ig盡ht止w罵ei際gh訴t,竭s液ma澤ll葉s扛iz餓e,批h融ig金h肉st在ab躺il坐it撒y,吉s借pa掘ce艱,謊ea筒sy攜t魯o背op菌er御at判e,脹i窗ns雷ta疊ll雨at霸io饒n硬an條d泰ma花in聰te抬na狀nc極e搞an蛇d錯ot輝he待r忽ch西ar摸ac急te汁ri佩st咽ic牌s,叼i進n紛th疲e尤so甚ci撇al挖e善co代no切my舞d皆ev悅el業(yè)op醒me臣nt輩w銷il豆l腦pl慢ay切m蔥or若e編an麻d譯mo沉re副i嚷mp僑or鍛ta燃nt挖r肯ol恒e.明U粗si頁ng怨s概in喇gl剪e寬ch鞏ip尚c地om參pu貞te技r市in驚o泄ve踐ra濁ll絨c緩on耀tr揭ol桐o屈f紋th航e曾wh萍ol氏e艇sy棵st食em孕,棗di觸sp盈la站y駕sh眨ou原ld脆s坡ho俱w抹th得e晃ch勢ar羨ac扔te嘴rs幅.杠Di勤sp海la爽y皺mo菜de竹i證s鄰di莖vi沉de帶d融in趙to肉t清hr染ee疑t儲yp徑es晌:琴wo房rd追f檢or炒w飲or恭d賊di韻sp向la澡y,俗r暑ol芽li悅ng蒜d路is臘pl貨ay開,車le麗ft億,壓wh元ic天h逐sh局ow壽s均th顫at欠f啞on慮t查th亭at狡r挽ol柄l功of沖m抱ic敘ro礦co詳mp啞ut爆er岡d蕩at鞋a謀in穩(wěn)pu零t鼓th陰e坊vi瘦de義o狂me幕mo礦ry逮,鮮bi鬧tm勝ap炒l餐ig暫ht傭en奶ed鋤p貍ro惜ce園ss跨h嚴as柳p熊ro蟲gr補am錦c精on心tr列ol倡,俊by茫d揮ri股vi偶ng胸c揀ir形cu馳it紡i文s娃co德mp沙le蠶te博d,遣t薯he獅m叨on側oc始hr者om張at樣ic察s耕ho英w螞th打at潤t銳he咳d購ot暑m懂at添ri誰x杏di躬sp醬la上y慶ci素rc亦ui箏t刻fe食at虹ur斯es撞a破re感:俯do藏t詞ma錄tr軍ix戶t飄he崗d技yn扯am乳ic蜂d桿is刮pl凱ay賞o介f冠th猴e統(tǒng)pr依oc啄es咐s腳ta淹ke種t競im痰e傲is客s菠ho甚rt派,升br填ig豬ht哥ne義ss泛i秋s晶hi霸gh鴨er圖,謹an綱d展br柳ig良ht抵ne開ss戰(zhàn)c底an共c福ha啞ng移e簽re幫si蝦st屋an情ce別o稅n蓮th沒e宇ad濱ju就st涌me臺nt撲.Inthispaper,thesoftwareplatform,Proteusfordesignasetof51seriesSCMexperimentsystem.Keywords:SCMlatticeLEDelectronicdisplay目錄引言···························································3LED概述·······················································4LED電子顯示屏概述············································4LED電子顯示屏的分類···········································4系統(tǒng)概述·······················································7整體結構······················································7單片機系統(tǒng)作用及應用··········································7發(fā)展趨勢······················································8LED顯示屏控制技術狀況·········································10串行傳輸與并行傳輸技術········································10動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術········································10自動檢測及遠程控制技術········································10硬件電路設計···················································11總體設計······················································11系統(tǒng)硬件選擇··················································12系統(tǒng)硬件概述··················································12LED點陣的內部結構及工作原理··································13系統(tǒng)總體電路圖················································15硬件焊接······················································15軟件設計·······················································17程序設計總體思路··············································17程序流程圖····················································17各模塊程序設計················································18系統(tǒng)的硬件及軟件調試···········································20總結·······························································22致謝·······························································23參考文獻···························································24附錄引言LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，簡稱LED，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。多個LED發(fā)光燈組成固定的字符或圖形進行顯示，即形成LED點陣圖文顯示屏。其主要特征是只控制LED點陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制LED的發(fā)光強弱。LED點陣的漢字顯示方式是先根據所需要的漢字提取漢字點陣（如8×8點陣），將點陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼；而在使用時則需要先根據新的漢字編碼組成語句，再由MCU根據新編碼提取相應的點陣進行漢字顯示。LED點陣顯示具有如下特點：（1）電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一種比使用高壓電源更安全的電源。（2）效能：消耗能量比同光效的白熾燈減少80%。（3）適用性：每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。（4）穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50%。（5）響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級。（6）對環(huán)境污染：無有害金屬汞。由于LED的眾多優(yōu)勢，在市場中得到了廣泛的應用，主要應用領域有：（1）、信號指示應用：信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的一個領域，約占LED應用市場的4%左右。（2）、顯示應用：指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等，LED用于顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。（3）、照明應用：便攜燈具，汽車用燈，特殊照明。由于LED尺寸小，便于動態(tài)的亮度和顏色控制，因此比較適合用于建筑裝飾照明。背光照明：普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等。二．LED概述1.LED電子顯示屏概述LED電子顯示屏（LightEmittingDiodePanel）是由幾百--幾十萬個半導體發(fā)光二極管構成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導體材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經達到了實用階段。LED顯示屏是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。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。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、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顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。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，可靠性、全色化方向發(fā)展。2.LED電子顯示屏的分類按顏色分類：單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。按顯示器件分類：LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。按使用場合分類：室內顯示屏：發(fā)光點較小，一般Φ3mm--Φ8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。按發(fā)光點直徑分類：室內屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內共同發(fā)光增強亮度。三．系統(tǒng)概述1.整體結構總體硬件組成框圖圖一總體硬件組成框圖系統(tǒng)框圖如圖一所示，系統(tǒng)主要由三大模塊組成即LED驅動模塊、數(shù)據存儲模塊、PC機通信模塊。2.單片機系統(tǒng)作用及應用自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.單片機在智能儀表中的應用單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。2.單片機在機電一體化中的應用機電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產品是指集成機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。單片機在實時控制中的應用：單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航空航天、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據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)的工作效率和產品質量。單片機在分布式多機系統(tǒng)中的應用在比較復雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。單片機在人類生活中的應用自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。綜合所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應用的一個重要方面。另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。3.發(fā)展趨勢目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。CMOS化近年，由于CHMOS技術的進小，大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標準MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導體工藝生產。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。采用雙極型半導體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結合。目前生產的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于TTL電路。因而，在單片機領域CMOS正在逐漸取代TTL電路。低功耗化單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且?guī)砹水a品的高可靠性、高抗干擾能力以及產品的便攜化。低電壓化幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V范圍內工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.8V供電的單片機已經問世。低噪聲與高可靠性為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產品能適應惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片廠家在單片機內部電路中都采用了新的技術措施。大容量化以往單片機內的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應這種領域的要求，須運用新的工藝，使片內存儲器大容量化。目前，單片機內ROM最大可達64KB，RAM最大為2KB。高性能化主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（RISC）結構和流水線技術，可以大幅度提高運行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達100MIPS（MillionInstructionPerSeconds，即兆指令每秒），并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出10倍以上。由于這類單片機有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其I/O功能，由此引入了虛擬外設的新概念。小容量、低價格化與上述相反，以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一。這類單片機的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產品。四．LED顯示屏控制技術狀況顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號控制、轉換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術很多，其關鍵技術包括串行傳輸與并行傳輸技術、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術、自動檢測及遠程控制技術等。1.串行傳輸與并行傳輸技術LED顯示屏的數(shù)據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，顯示屏每個單元內部的不同驅動電路和各級聯(lián)單元之間，每個時鐘僅傳送一位數(shù)據。采用這種方式的驅動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)據傳輸驅動元件，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性和性價比，具體工程實現(xiàn)也較為容易。2.動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術LED顯示屏控制系統(tǒng)實現(xiàn)顯示信息的刷新技術有動態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。一般室內顯示屏多采用動態(tài)掃描技術，即一行發(fā)光二極管共用一行驅動寄存器，根據共用一行驅動寄存器的發(fā)光二極管像素數(shù)目，分為1/4,1/16掃描等。3.自動檢測及遠程控制技術LED顯示屏的構成復雜，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顯示屏的正常運行。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據需要對溫度、亮度、電源等進行自動檢測控制，也可根據需要，遠程實現(xiàn)對顯示屏的亮度、色度調節(jié)、圖像水平和垂直位置的調節(jié)以及工作方式的轉換等五．硬件電路設計1.總體設計圖二顯示屏電路框圖如圖二所示，本產品擬采用以AT89C51單片機為核心芯片的電路來實現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、電源、74HC154、8×8LED點陣5部分組成。從理論上說，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點所在的位置相對應的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅動顯示方式。8ｘ8的點陣共有64個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是8ｘ8的點陣，在實際應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很龐大的數(shù)字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以實現(xiàn)多行（比如8行）的同名列共用一套驅動器。具體就8ｘ8的點陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當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。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示數(shù)據通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅動器的數(shù)據傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?.系統(tǒng)硬件選擇整個體統(tǒng)由AT89C51芯片、LED、74HC138、阻排、三極管等一些單片機外圍應用電路組成。3.系統(tǒng)硬件概述該電路所設計的電子屏可顯示多個漢字，需要1個8×8LED點陣模塊，可組成8×8的條形點陣。圖三AT89C51的管腳圖LED點陣的內部結構及工作原理AT89C51是一種帶4KB可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51引腳即外觀如圖三所示。振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。AT89C51中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋器件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖2.2。外接石英晶體或陶瓷振蕩器及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1，C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振得難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30PF±10PF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF±10PF。圖2.2時鐘振蕩電路4.LED點陣的內部結構及工作原理八十年代以來出現(xiàn)了組合型LED點陣顯示器模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(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。LED點陣規(guī)模常見的有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16等。內部結構根據像素顏色的數(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、圖象等內容的顏色也不同。單色點陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點陣顯示內容的顏色由像素內不同顏色發(fā)光二極管點亮組合方式決定，如紅綠都亮時可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點亮時間，則可實現(xiàn)256或更高級灰度顯示，即可實現(xiàn)真彩色顯示。圖四示出最常見的8×8單色LED點陣顯示器的內部電路結構和外型規(guī)格，其它型號點陣的結構與引腳可試驗獲得。圖四8*8單色LED模塊內部電路LED點陣顯示器單塊使用時，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點陣顯示器用于顯示西文字母．5×8點陣顯示器用于顯示中西文，8x8點陣可以用于顯示簡單的中文文字，也可用于簡單圖形顯示。用多塊點陣顯示器組合則可構成大屏幕顯示器，但這類實用裝置常通過PC機或單片機控制驅動。LED動態(tài)顯示原理LED點陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式：有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復雜，在實際應用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據信號，反復循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。點陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動態(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完整的，相對靜止的畫面。最典型的例子就是電影放映機。在電子領域中，因為這種動態(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顯示技術中被廣泛使用。以8×8點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖2.1中，紅色水平線Y0、Y1……Y7叫做行線，接內部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍色豎直線X0、X1……X7叫做列線，接內部每列8個LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。在這種形式的LED點陣模塊中，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處的LED就會有電流流過而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0,則右下角的LED點亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，則最上面一行8個LED全點亮?，F(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。其過程如圖五圖五用動態(tài)掃描顯示字符“B”的過程采用串行EEPROM（如24C256等）存儲LED顯示屏要顯示的信息。串行EEPROM技術是一種非易失性存儲技術，它幾乎具有所有類型存儲器的優(yōu)點：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低功耗和高性價比，非常適合應用于各類工業(yè)測控系統(tǒng)。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件價格高、體積大、可靠性低（這些器件如不采取措施，在上電、下電時常會丟失數(shù)據）等不足，在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。5.系統(tǒng)總體電路圖（見附錄）6.硬件焊接按照體統(tǒng)總體電路圖對電路板進行焊接，此次進行的是手工焊接手工焊接是傳統(tǒng)的焊接方法，雖然批量電子產品生產已較少采用手工焊接了，但對電子產品的維修、調試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接質量的好壞也直接影響到維修效果。手工焊接是一項實踐性很強的技能,在了解一般方法后,要多練;多實踐,才能有較好的焊接質量。手工焊接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。手工焊接一般分四步驟進行。①準備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時,應對元器件的引線鍍錫。②加熱焊接:將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件,則待烙鐵頭加熱后,用手或銀子輕輕拉動元器件,看是否可以取下。③清理焊接面:若所焊部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉(注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上!),用光烙錫頭"沾"些焊錫出來。若焊點焊錫過少、不圓滑時,可以用電烙鐵頭"蘸"些焊錫對焊點進行補焊。④檢查焊點:看焊點是否圓潤、光亮、牢固,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。易損元器件的焊接：易損元件是指在安裝焊接過程中,受熱或接觸電烙鐵時容易造成損壞的元器件,例如,有機鑄塑元器件、MOS集成電路等。易損元器件在焊接前要認真作好表面清潔、鍍錫等準備工作,焊接時切忌長時間反復燙焊,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適當,確保一次焊接成功。此外,要少用焊劑,防止焊劑侵人元器件的電接觸點(例如繼電器的觸點)。焊接MOS集成電路最好使用儲能式電烙鐵,以防止由于電烙鐵的微弱漏電而損壞集成電路。由于集成電路引線間距很小,要選擇合適的烙鐵頭及溫度,防止引線間連錫。焊接集成電路最好先焊接地端、輸出端、電源端,再焊輸入端。對于那些對溫度特別敏感的元器件,可以用鑷子夾上蘸有元水乙醇(酒精)的棉球保護元器件根部,使熱量盡量少傳到元器件上。六．軟件設計1.程序設計總體思路用簡短的匯編程序設計，實現(xiàn)LED點陣顯示內容，并使顯示的內容在屏幕上從左到右的滾動顯示。系統(tǒng)采用模塊化結構，包括主程序、延時程序、顯示子程序和串行口中斷程序。用AT89C51、74LS138、74HC154芯片和1個8×8LED點陣顯示器構成一個完整的8位點陣LED顯示系統(tǒng)。2.程序流程圖程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖六單片機漢字顯示程序流程圖圖如圖六所示。3．各模塊程序設計1）系統(tǒng)初始化ORG0000HAJMPSTARTORG000BHLJMPTIME0ORG0030HSTART:MOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#00HMOVR4,#00HMOVR5,#00H2）LED動態(tài)顯示顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)。設計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白，然后每間隔一個“軟定時器”設定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數(shù)據并進行掃描顯示，這樣就可達到動態(tài)顯示的效果。實現(xiàn)LED從左向右移動顯示程序：程序名：點陣顯示控制程序PM1_5_1.asm程序功能：固定顯示“龍”字ROMEQU30HDOTEQU31HORG0000HAJMPONE_DISPORG0030HONE_DISP:MOVDPTR,#TABSTART:MOVROW,#10HMOVDOT,300hMOVR7,#08HNEXT_COL;MOVA,ROWMOVP1,ARLAMOVROW,AMOVA,DOTMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAY_1MSINCDOTDJNZP7,NEXT_COLSJMPSTART1AB;DB0EBH,0F7H,80H,0F7H,0CBH,0A5H,61H,0DFH3）漢字顯示的原理每一個字由8行8列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由64點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內的任何圖形。LED點陣漢字顯示程序：MAIN:MOVP1,R2MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP2,AINCR3MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP0,AINCR3MOVP3,R4LCALLDELAY1MSINCR2CJNER2,#16,MAINMOVR2,#0INCR4CJNER4,#3,MAINMOVR3,#0MOVR4,#0LJMPMAIN七．系統(tǒng)的硬件及軟件調試1.硬件調試單片機應用系統(tǒng)的硬件調試和軟件調試是分不可的，許多硬件故障是在調試軟件時才發(fā)現(xiàn)的。但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結合起來調試的。其一般的調試過程如下：1.常見的硬件故障（1）邏輯錯誤樣機硬件的邏輯錯誤是由于設計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括：錯線，開路，短路等幾種，其中短路時最常見的故障。在印刷電路板布線密度高的情況下，極易因工藝原因造成短路。（2）器件失效元器件失效的原因有兩個方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯誤而造成的元器件失效，如電解電容，二極管的極性錯誤，集成塊安裝方向錯誤等。（3）可靠性差引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔，接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞；內部和外部的干擾，電源紋波系數(shù)過大，器件負載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。（4）電源故障若樣機中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設計要求，電源引出線和插座不對應，電源功率不足，負載能力差。2.硬件調試方法（1）脫機調試脫機調試是在電路板加電之前，先用萬用表等工具，根據硬件電氣原理圖和裝配圖仔細檢查樣機線路的正確性，并核對元器件的型號，規(guī)格和安裝是否符合要求。應特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并重點檢查拓展系統(tǒng)總線是否存在相互間的短路或其他信號線的短路。對于樣機所用的電源事先必須單獨調試，調試好后，檢查其電壓值，負載能力，極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個部件上。在不插片子的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細檢查各地點電位是否正常，尤其應注意單片機插座上的各點電位是否正常，若有高