單片機(jī)課程設(shè)計-雙漢字16×16-LED點陣廣告屏

目錄第1節(jié)引言………………………21.1LED點陣顯示屏概述…………………21.2LED顯示屏控制技術(shù)狀況……………31.2.1串行傳輸與并行傳輸技術(shù)………31.2.2動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)……………31.2.3自動檢測及遠(yuǎn)程控制技術(shù)……………………31.3設(shè)計任務(wù)………………3第2節(jié)總體方案論證與設(shè)計……………………42.1LED驅(qū)動模塊…………42.2數(shù)據(jù)存儲模塊…………42.3總體硬件組成框圖……………………5第3節(jié)系統(tǒng)硬件設(shè)計……………53.1LED驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計………………53.1.174LS154芯片介紹……………53.1.2驅(qū)動電路的設(shè)計………………63.2數(shù)據(jù)存儲電路的設(shè)計…………………73.3PC機(jī)通信模塊的設(shè)計…………………8第4節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計………84.1下位機(jī)軟件流程……………………84.2上位機(jī)軟件…………9第5節(jié)系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析………………5.1使用的儀器儀表……………………115.2系統(tǒng)調(diào)試……………115.2.1硬件調(diào)試……………115.2.2軟件調(diào)試……………………115.2.3硬件軟件聯(lián)調(diào)………………125.3測試結(jié)果…………………12總結(jié)參考文獻(xiàn)1雙漢字16×16LED點陣廣告屏第1節(jié)引言LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程，自20世紀(jì)八十年代開始，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。1.1LED點陣顯示屏概述LED點陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫固化到EPROM可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。LED顯示花樣較單一。一般在產(chǎn)品出廠時，顯示內(nèi)容就已寫入顯示屏控制系統(tǒng)中的EPROMLED顯示屏——可編程序型LED示內(nèi)容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用PC機(jī)通信技術(shù)控制LED顯示屏，則具有顯示內(nèi)容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點。1.2LED顯示屏控制技術(shù)狀況術(shù)、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)、自動檢測及遠(yuǎn)程控制技術(shù)等。21.2.1串行傳輸與并行傳輸技術(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IC體工程實現(xiàn)也較為容易。1.2.2動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)LED顯示屏控制系統(tǒng)實現(xiàn)顯示信息的刷新技術(shù)有動態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種存器，根據(jù)共用一行驅(qū)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。存器，無需時分工作，從而保證了每一個發(fā)光一極管的亮度占空比為100%。動態(tài)掃描法可以大大減少控制器的I/O口，因此應(yīng)用較廣。1.2.3自動檢測及遠(yuǎn)程控制技術(shù)LED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(jù)需的亮度、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。1.3本設(shè)計任務(wù)現(xiàn)在市場上各類基于LED的顯示屏較多，但大部分產(chǎn)品為單一模式的LED展。因此制作一款多功能的LED廣告顯示屏是非常有意義地。本研究即以AT89C51單片機(jī)為核心，采用串行傳輸、動態(tài)掃描技術(shù)，制作一款擁有PC機(jī)通信功能的，模塊化LED多功能顯示屏。第2節(jié)總體方案論證與設(shè)計本系統(tǒng)采用單片機(jī)為LEDLED驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、PC機(jī)通信模塊等。下面對各模塊的設(shè)計逐一進(jìn)行論證比較。32.1LED驅(qū)動模塊LED發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個I/O口，另一端通過電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動LED，原理簡單，驅(qū)動片機(jī)的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。LED發(fā)光管的一端(共陰或共2發(fā)光管的另一腳接通用I/O驅(qū)動較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計中采用方案二。2.2數(shù)據(jù)存儲模塊RAM長時間不變的數(shù)據(jù)。ROM芯片存儲LEDROM芯片可以長時間的存儲信息，而且掉電數(shù)據(jù)不丟失，此種方式適合于存儲不變的數(shù)據(jù)。方案三：采用串行EEPROM（如24C256等）存儲LED顯示屏要顯示的信息。串行EEPROM等并行EEPROM速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。比較以上三種方案，方案三有明顯的優(yōu)點，因此選者方案三。2.3總體硬件組成框圖4顯示模塊PC機(jī)通信串行電平轉(zhuǎn)換圖2-1總體硬件組成框圖系統(tǒng)框圖如圖2-1LED存儲模塊、PC機(jī)通信模塊。第3節(jié)系統(tǒng)硬件設(shè)計為使該模塊化LEDLEDPC機(jī)通信模塊等三大模塊。3.1LED驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計LED驅(qū)動模塊是LED到LEDLED的驅(qū)動是采用三極管和74LS154實現(xiàn)的。3.1.174LS154芯片介紹574LS154是一個4—16譯碼器，其真值表如圖3-1-1輸出輸入G1G2DCBA0123456789101112131415LLLLLLLHHHHHHHHHHHHHHHLLLLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLLLLHLHHLHHHHHHHHHHHHHLLLLHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLLHLLHHHHLHHHHHHHHHHHLLLHLHHHHHHLHHHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHLHHHHHHHHHLLLHHHHHHHHHHLHHHHHHHHLLHLLLHHHHHHHHLHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHHHHHHLLHLHLHHHHHHHHHHLHHHHHLLHLHHHHHHHHHHHHHLHHHHLLHHLLHHHHHHHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLHHLLHHHLHHHHHHHHHHHHHHLHLLXXXXHHHHHHHHHHHHHHHLLHXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHHXXXXHHHHHHHHHHHHHHHH圖3-1-174LS154的真值表3.1.2驅(qū)動電路的設(shè)計此系統(tǒng)中驅(qū)動電路是由74LS154和三極管組成的，原理圖如圖3-1-26J?VCC4020313938373635343332P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.719D8*81892122232425262728P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.712131415P3.2)P3.3)P3.4(T0)B2B3B4B5B6B7B8P3.5(T1)12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7171629301110P3.7(/RD)P3.P3.0(RXD)VCC89C51NPNR1R22312345678ABCD222120KKKKKVCC18P1.4_G2A19NPNK4.7K4.7K9101113141516172412VCCVCC圖3-1-2LED驅(qū)動電路原理圖如圖3-1-2LED的行掃描端接到單片機(jī)89C51的P0口，列掃描端接置三極B1—B8LED74LS154的譯碼和三極管的驅(qū)動，使LEDA1—A8）通過P0口為LED的顯示給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。3.2數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計數(shù)據(jù)存儲電路由串行EEPROM24C256組成。24C256是美國CATALYST公司出品的一個1-256K位的支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的串行CMOSE2PROM，可用電擦除，可編程自定時寫周期（包括自動擦除時間不超過10ms典型時間為5ms）的串行E2PROM。該芯片有兩種寫入方式，一種是字節(jié)寫入方式，還有另一種頁寫入方式。允許在一個寫周期內(nèi)同時對1個字節(jié)到一頁的若干字節(jié)的編程寫入。24C256的引腳排列及引腳功能描述如圖3-2-1和表3-2-1圖3-2-124C256的引腳排列圖表3-2-1引腳功能描述管腳名稱功能7A0z、A1、A2器件地址選擇串行數(shù)據(jù)/數(shù)址串行時鐘寫保護(hù)SDASCLWPVccVss1.8V～6.0V地數(shù)據(jù)存儲器的設(shè)計原理圖如圖3-2-2所示：1234J?8765SCLp1.7p1.6圖3-2-2數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計原理圖該存儲電路僅由芯片24C256組成，SCL數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘。SDA為串行數(shù)據(jù)/地址，這是一個雙向傳輸端，用于傳送地址和所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。當(dāng)LED顯示屏控制系統(tǒng)工作時，單片機(jī)89C51通過讀SDA和SCL腳讀取24C256LED通過上位機(jī)（PC機(jī)）將編輯好的數(shù)據(jù)內(nèi)容下載到24C256芯片內(nèi)。3.3PC機(jī)通信模塊的設(shè)計該部分電路由芯片MAX232組成。其電路原理圖如圖3-3-1所示：8J2081379R2R2R1R1J17162738495121011146C165431C2-C2+C1-C141uC15C131u1u2C1+1uC12圖3-3-1通信原理圖如圖3-3-1所示，單片機(jī)的串口通過MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換成EAI的電平，實現(xiàn)了單片機(jī)和PC機(jī)之間的通信。第4節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件是該LED軟件的可讀性和可移植性。4.1下位機(jī)軟件流程本系統(tǒng)中下位機(jī)（單片機(jī)89C51）的主要功能就是實現(xiàn)LED顯示屏上字樣的移位、顯示、數(shù)據(jù)的讀取等功能。其主程序流程如圖4-2-1所示。9開機(jī)系統(tǒng)初始化讀取24C256的標(biāo)志位等待是判斷是否處于通信狀態(tài)？否讀取顯示內(nèi)容移位顯示是否判斷是否有中斷標(biāo)志？圖4-2-1主程序流程圖4.2上位機(jī)軟件本系統(tǒng)的上位機(jī)軟件主要是編輯LED顯示屏顯示的內(nèi)容，在設(shè)計中采用Basic語言編寫了LED顯示屏控制系統(tǒng)的內(nèi)容下載軟件。軟件界面如圖4-2-110該軟件的主要難點在于將上位機(jī)的數(shù)據(jù)寫入下位機(jī)，其子函數(shù)如下：PrivateSubComWrite_Click()IfREAD=FalseThenIfTEXTSEND.Text<>""ThenCallTEXTSEND_ChangeComWrite.Enabled=FalseTime=0Timer2.Enabled=TrueREAD=FalsewWrite=TrueBig=0MSComm1.OutBufferCount=0MSComm1.InBufferCount=0MSComm1.RThreshold=1HEXtxt=TEXTSEND.TextMSComm1.Settings="9600,o,8,1"cc(0)=144+ChipIndex該位，當(dāng)發(fā)送該位與單片機(jī)中的確定為相同時'芯片選擇，在單片機(jī)中已確定'在發(fā)完發(fā)送標(biāo)志位170后，單MSComm1.Output=cc片機(jī)將向PC機(jī)6發(fā)送應(yīng)答位AAcc(0)=170'發(fā)送標(biāo)志位170MSComm1.Output=ccWirteN=1LenTxt=Len(HEXtxt)/2LabState.Caption="狀態(tài)：正在寫數(shù)據(jù)……"ElseLabState.