led点阵显示屏的设计自动化、测控专业毕业设计论文(编辑修改稿)

led点阵显示屏的设计自动化、测控专业毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 采用 DIP40 封装的 AT89S52 单片机实物图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 7 图 采用 DIP40 封装的 AT89S52 单片机引脚定义 单片机的复位电路 单片机的复位电路如图 所示。 图 单片机复位电路。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 8 单片机的时钟振荡电路 单片机的时钟振荡电路如图 所示。 图 单片机的时钟振荡电路。 LED 显示单元电路 由于本设计的 LED 显示屏是在室内使用的，所以对 LED 点阵模块的亮度要求不是很高，本设计采用单色 Φ 3mm 点阵模块 LG12088BH，这种点阵模块的的亮度不仅可以满足室内使用的要求，而且它最大的优点是单位面积内发光像素点较多，因此这种点阵模块的分辨率较高，即使在较近的距离也可以很清晰地显示文字信息，此外，多个点阵模块拼接组合后的显示屏体积也很小，摆放或悬挂更方便自由。 单色 Φ 3mm点阵 LG12088BH 实物图如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 9 图 单色 Φ 3mm 点阵 LG12088BH 实物图。 行、列驱动电路 行驱动电路 行驱动电路主要由行选通电路和行功率驱动电路两部分组成。 图 LED 显示单元的行驱动电路 列驱动电路 列驱动电路采用锁存器 74HC595 来实现， 74HC595 具有串入并出的锁存功能，它可以串行输入要显示的字符数据，并把数据以并行的方式锁存到对应的列线地址上。 74HC595 具有两级数据锁存功能，在锁存上一次数据的同时，只要锁存控制信号 RCK 无跳变，输出引脚 Q0~Q7 则不会发生变化，仍然锁存上一次的数据内容。 这样显示单元可以在锁存上一次数据的同时，串行输入下一次待显示的字符数据，节省了串行输入的时间。 此外 74HC595 还具有一个级联引脚，当最高位 Q7 的数据进行串行 位移后， Q7 位移前的的数据将出现在 Q7’上，以方便多个芯片级联使用。 74HC595的引脚定义如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 10 4 LED 显示屏的软件设计 开发工具介绍 单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开 开发 软件 来完成系统程序的编写、编译、调试。 本设计所使用的开发软件是 Keil μVision3。 Keil 软件是目前最流行开发MCS51 系列单片机的软件 之一，软件开发界面如图 所示。 图 Keil μ Vision3 软件开发界面。 程序流程图 主程序流程图 主程序 流程 图 如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 11 图 主程序流程图 静态模式程序流程图 在静态模式下，显示的文字信息停留在显示屏上而不做任何滚屏操作，显示屏可以作为电子条幅屏使用。 静态模式程序 流程 图 如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 12 图 静态模式程序流程图 16 16 上滚模式程序流程图 在 16 16 上滚模式下，文字信息由下至上滚动显示，此模式可用于大量信息的快速显示。 16 16 上滚模式程序 流程 图 如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 13 图 16 16 上滚模式程序流程图 32 32 左滚模式程序流程图 在 32 32 左滚模式下，文字信息由右向左滚动显示。 32 32 左滚模式程序 流程图 如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 14 图 32 32 左滚模式程序流程图 时间模式程序流程图 在时间模式下，时间和文字信息可以分上、下屏同时显示。 时间显示过程可分为日期滚动显示阶段和时间停留显示阶段。 在日期滚动显示阶段，日期信息由右向左滚动显示；在时间停留显示阶段，时间和温度信息以静态模式显示。 日期滚动显示和时间停留显示循环进行，文字信息则一直在下屏由右向左滚动显示。 时间模式程序 流程图 如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 15 图 时间模式程序流程图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 16 主程序初始化程序流程图 主程序初始化程序 流程 图 如图 所示。 图 主程序初始化程序流程图 主控单片机的完整程序清单详见附录Ⅴ。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 17 5 系统的仿真 Proteus 仿真软件的介绍 Proteus 软件是英国 Labcenter Electronics 公司出版的 EDA 工具软件。 它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 显示屏系统仿真的效果 静态模式下的仿真效果 静态模式下的 16 16 字符阳文仿真效果图如图 所示。 静态模式下的 16 16字符阴文仿真效果图如图 所示。 图 静态模式下的 16 16 字符阳文仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 18 图 静态模式下的 16 16 字符阴文仿真效果图 静态模式下的 32 32 字符阳文仿真效果图如图 所示。 静态模式下的 32 32字符阴文仿真效果图如图 所示。 图 静态模式下的 32 32 字符阳文仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 19 图 静态模式下的 32 32 字符阴文仿真效果图 16 16 上滚模式下的仿真效果 16 16 上滚模式下的阳文仿真效果如图 所示。 16 16 上滚模式下的阴文仿真效果如图 所示。 图 16 16 上滚模式下的阳文 仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 20 图 16 16 上滚模式下的阴文仿真效果图 32 32 左滚模式下的仿真效果 32 32 左滚模式下的阳文仿真效果如图 所示。 32 32 左滚模式下的阴文仿真效果如图 所示。 图 32 32 左滚模式下的阳文仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 21 图 32 32 左滚模式下的阴文仿真效果图 时间模式下的仿真效果 时间模式下的阳文仿真效果如图 、图 所示。 时间模式下的阴文仿真效果如图 、图 所示。 图 时间模式下的日期滚动阶段阳文仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 22 图 时间模式下 的时间停留阶段阳文仿真效果图 图 时间模式下的日期滚动阶段阴文仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 23 图 时间模式下的时间停留阶段阴文仿真效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 24 6 PCB 印刷电路板的设计 PCB 设计 软件 Protel 99SE 介绍 本设计采用 Protel 99SE PCB 设计软件 作为原理图和 PCB 的绘制工具。 Protel 是目前国内最流行的通用 EDA 软件，它是将电路原理图设计、 PCB 板图设计、电路仿真和 PLD 设计等多个实用工具软件组合后构成的 EDA 工作平台，是第一个将 EDA软件设计成基于 Windows 的普及型产品。 Protel 98 率先集成了软件界面，Protel 99 增加了仿真功能和 PLD 设计和信号完整性分析。 元件布局及 PCB 整体结构工艺 本设计为产品化设计，因此首要考虑元件布局的紧凑性。 对元件布局进行优化，能有效的降低布线难度和生产的工艺要求。 布局要能使各 LED 点阵模块紧密契合，还要注意各 PCB 之间的衔接，以便于用户扩展显示单元。 布线工艺与准则 布线的时候首先考虑的是正确性，其次逐步修改布局及走线使其美观大方。 在 自动布线 的基础上，根据 100mil/A 的经验 载流容量修改 大 电流路径走线宽度及过孔尺寸。 遵守在安全间距的前提下尽量增加线宽的原则。 本设计的 LED 显示单元 PCB 结构图如图 、图 所示。 主控板 PCB 结构图如图 、图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 25 图 LED 显示单元 PCB 顶层预览 图 LED 显示单元 PCB 底层预览 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 26 图 LED 显示屏系统主控板 PCB 顶层预览 图 LED 显示屏系统主控板 PCB 底层预览 PCB 实物照片 本设计的 LED 显示单元板 PCB 实物如图 、图 所示。 主控板 PCB 实物如图 、图 所示。 通信接口板实物如图 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 27 图 LED 显示单元板 PCB 实物正面 图 LED 显示单元板 PCB 实物背面 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 28 图 LED 显示屏系统主控板 PCB 实物正面 图 LED 显示屏系统主控板 PCB 实物背面 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 29 图 通信接口板实物及与主控板的连接 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 30 7 LED 显示屏的整体调试 LED 显示单元板和主控板的焊接组装 ⑴对照硬件原理图，焊接硬件。 硬件实物图如图 、图 、图 、图 所示。 ⑵焊接完成后，仔细检查主控板和每块显示单元板上的芯片焊接方向是否正 确，在通电之前用万用表的二极管档测量电源端口，检查电源输入端是否有短路。 确认无误后通电测试各测试点的电压电流值，检查是否在正常值范围内。 ⑶将显示单元板进行级连，并连接主控板和通信接口板。 图 LED 显示单元板硬件实物正面 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 31 图 LED 显示单元板硬件实物背面 图 LED 显示屏系统主控板硬件实物正面 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 32 图 LED 显示屏系统主控板硬件实物背面 整体调试 LED 显示屏的调试 将测试程序烧写到主控单片机内，上电后观察发现 LED 显示屏显示的全部都是乱码，确认测试程序无误后，通 过排除法逐一对每个芯片进行检查测试，最后发现连接到主控单片机 P2 口上的总线驱动器 74HC245 有些发热，怀疑是 74HC245 损坏，将其取下后更换，故障排除，显示屏可以显示预先存在测试程序里的文字信息。 通信单片机的通信调试 考虑到通信过程中容易出现难以预料错误，在主控板的通信调试时没有将主控板直接与上位机软件进行测试，而是用串口调试助手与主控板进行通信测试。 主控板的整体调试 将主控单片机与通信单片机中的测试程序擦除，分别烧写各自的程序。 打开上位机软件进行数据的下载更新，通信 成功后， LED 显示屏可以按设定的模式显示文字。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 33 经过多次测试发现，在文字滚动的过程中，有些字符无法完整显示，而且这些无法完整显示的字符是无规律出现的，这就说明下载更新的字模数据没有问题。 经多次检查发现，字符无法完整显示是由于系统实际使用的 FLASH 存储器比设计时的容量大所致的，这样多余的高位的地址线就悬空了，悬空的地址线受到干扰，进而导致读写数据时的地址发生错误。 单片机无法正确地读取相应地址下的字模数据，因此不能完整的显示文字字符。 将 FLASH 的高位地址引脚接地后，故障排除。 实际显示效果图 各种模式下实际显示效果如图 、图 、图 、图 、图 、图 所示。 图 静态模式下的 16 16 字符阳文实际显示效果图 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 34 图 静态模式下的 16 16 字符阴文实际显示效果图 图 静态模式下的 32 32 字符阳文实际显示效果图 系统升级方案探讨 任何一个完整的系统设计都会存在这样或那样的缺点和不足，都需要进行改进和升级，本系统也不例外，下面就实际的使用情况阐述本系统的不足之处和解决办法。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 35 ⑴实际使用中发现， LED 显示屏整体有轻微的闪烁，这是由于 主控单片机的处理速度不够导致的。 可以考虑更换高频率的晶振来提高主控单片机的处理速度或者使用更高速的单片机芯片。 ⑵由于复位电。