(毕业论文)基于单片机的led广告牌的设计

(毕业论文)基于单片机的led广告牌的设计内容摘要：

7 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口的输出驱动电路由上拉场效应管和驱动场效应管组成，控制电路包括一个与非门，一个非门和多路开关 MUX。 P0 口既可以作为通用的 I/O 口 进行数据的输入输出，也可以作为单片机系统的地址 /数据线使用，为此在 P0 口的电路中有一个多路转换器 MUX。 在控制信号的作用下，多路转换器可以分别接通锁存器输出或地址 /数据线输出。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口能驱动 4个 LSTTL 负载。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 P1 口作为一般的 I/O 口使用时记做 ~。 P2 口： P2 口既可以作为通用的 I/O 口使用，也可以作为地址总线使用，所以他的位 结构比 P1口多了一个多路控制开关 MUX。 当 P2 口作为通用 I/O 口使用时，多路开关 MUX 倒向锁存器的输出端 Q，构成一个准双向口，其功能与 P1 口相同，有输出，读引脚和读锁存器 3种工作方式。 P3 口： P3 口为多功能口。 当第二功能输出端保持 1 的时候，与非门 3对锁存器 Q端是畅通的，这时 P3 口完全实现第一功能，即作为通用的 I/O 口使用，而且是一个准双向 I/O 口，其功能与 P1口是完全相同的。 RST：这时复位输入。 当振荡器复位器件时，需要保持 RST 脚两个机器周期的高电平的时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址 锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出脉冲或用于定时的目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储 器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 硬件驱动电路设计 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 8 硬 件驱动电路设计主要是有两个芯片组成： 74HC595 列驱动， 74L138 行驱动。 下面我们就对列驱动器 74HC595 及行驱动器 74HC138 的功能及使用方法做简单的介绍。 列驱动器 74HC595 列驱动器电路由集成电路 74HC595 构成，它具有一个 8位传入并出的移位寄存器和一个 8位锁存器结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时传送下一行的列数据，即可以达到重叠处理的目的。 74HC595 的外形及内部结构如图 所示。 图 74HC595 结构图 作为 硅结构的 CMOS 器件， 74HC595 兼容低电压 TTL 电路。 74HC595 是具有 8 位移位寄存器和 1 个存储器，三态输出功能的器件。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在 SHCP 的上升沿输入到移位寄存器中，在 STCP 的上升沿输入到存储寄存器中去。 将两个时钟连在一起，则存储寄存器总是比移位寄存器晚一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（ DS）和一个串行输出（ Q7’）以及一个异步的低电平复位。 存储寄存器有一个并行 8 位的，具备三态的线输出，当使能为 OE 时（即为低电平），存储寄存器的数据传输到总线。 输入 输出 功能 SHCP STCP OE MR DS Q7’ QN X X L ↓ X L NC MR 为低电平时仅仅影响移位寄存器 X ↑ L L X L L 空移位寄存器到输出寄存器 X X H L X L Z 清空移位寄存器，并行输出为高阻态 ↑ X L H H Q6 NC 逻辑高电平移入移位寄存器状态 0，包含所有的移位寄存器状态移入 X ↑ L H X NC QN’ 移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出 ↑ ↑ L H X Q6’ QN’ 移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到达 保持寄存器输出 表 74HC595 功能表 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 9 74HC595 进行 8片级连，可共用一个移位时钟 SHCP 及数据锁存信号 STCP。 这样，当第一行需要显示的数据经过 8x8=64 个 SHCP 时钟后便可将其全部移入74HC595 中，同时还将产生一个数据锁存信号 STCP，将数据锁存在 74HC595 中，并且在使能信号的作用下，使串入数据并行传输输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大状态或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行 LED 的正端都接高，显然，第一行 LED 是否点亮 就取决于 74HC595 的锁存信号。 表 74HC595 引脚说明 表 符号 引脚 描述 Q0~Q7 1~7， 15 并行数据输出 GND 8 地 Q7’ 9 串行数据输出 MR 10 主复位（低电平） SHCP 11 移位寄存时钟输入 STCP 12 存储寄存时钟输入 OE 13 输出有效（低电平） DS 14 串行数据输入 VCC 16 电源 74HC595 引脚说明 此外，在第一行 LED 管点亮的同时，再在 74HC595 中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫 描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行 LED 管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样只要达到一定的扫描速度就可形成一幅完整的文字或图像。 行驱动器 74HC138 本电路中我们加入了两个 38 线译码器 74HC138，其输入是一个 16 进制码。 74HC138 结构如图 所示，引脚说明表如表。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 10 图 74HC138 结构图 符号 引脚 描述 0Y ~ 6Y 9~15 输出端 GND 8 GND 电源地 1G ~ 2G 5 使能输出端 A、 B、 C 1~3 地址输出端 Vcc 16 VCC 电源正 表 74HC138 引脚说明表 输入 输出 E3 /E2 /E1 A2 A1 A0 /Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 /Y7 X X X X X X H H H H H H H H X X H X X X H H H H H H H H L X X X X X H H H H H H H H H L L L L L L H H H H H H H H L L L H H H L H H H H H H H L L L L L H H L H H H H H H L L L H H H H H L H H H H H L L H L L H H H H L H H H H L L H L H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H H H H H H H H H H L 表 74HC138 功能说明表 DS18B20 知识简介 DS18B20 一般都是充当从机的角色，而单片机就是主机。 单片机通过一线总常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 11 线访问 DS18B20 的话，需要经过以下几个步骤： 复位。 ROM 指令。 DS18B20 功能指令（ RAM 指令）。 一般上我们都是使用单点，也就是说单线总线上仅有一个 DS18B20 存在而已。 所以我们无需刻意读取 ROM 里边的序列号来，然后匹配那个 DS18B20。 而是更直接的，跳过 ROM 指令，然后直接执行 DS18B20 功能指令。 DS18B20 复位，在某种意义上就是一次访问 DS18B20 的开始，或者可说成是开始信号。 ROM 指令，也就是访问，搜索，匹配， DS18B20 个别的 64 位序列号的动作。 在单点情况下，可以直接跳过 ROM 指令。 而跳过 ROM 指令的字节是 0xCC。 DS18B20 功能指令有很多种，数据手册里有更详细的介绍。 这里仅列出比较常用的几个 DS18B20 功能指令。 0x44：开始转换温度。 转换好的温度会储存到暂存器字节 0 和 1。 0xEE：读暂存指令。 读暂存指令，会从暂存器 0 到 9，一个一个字节读取 ，如果要停止的话，必须写下 DS18B20 复位。 DSl8B20 内部结构及工作原理 表 DS18b20 内部结构表 单片机的复位时序如下： 480us~950us, 然后释放总线（拉高电平）。 DS18B20 会拉低信号，大约 60~240us 表示应答。 拉低电平的 60~240us 之间，单片机读取总线的电平。 ROM 指令表 指令 约定代码 功能 读 ROM 33H 读 DS18B20 温度 传感器 ROM 中的编码（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 发出此命令后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单总线上与改编码相对应的 DS18b20 使之作出响应为下步对该 DS18B2Ⅴ DS18B20 DQ GND Ⅴ 寄 生电源电路 内部电源Ⅴ 温度传感器 高速暂存存储器 64 位 ROM和单线接口 电源传感模块 报警上限寄存器TH 报警下限寄存器 配置寄存器 8 位 CRC 发生器 控制逻辑 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 12 0 的读写做准备 搜索 ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64位 ROM 地址。 为操作器件做好准备。 跳过 ROM 0CCH 忽略 64位 ROM 地址，直接向 DS18B20 发温度转换命令，使用于单片工作 告警搜索命令 0ECH 执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子作出响应 ROM 指令表 RAM 指令表 指令 约定代码 功能 温度变换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换， 12 位转换时最长为 750ms(9 位为 ).结果存入内部 9字节中的第 0、 1 字节 RAM 中 读暂存器 0BEH 读内部 RAM 中 9 个字节的内容 写暂存器 4EH 发出向内部 RAM 的 3（ TH）、 4（ TL）字节写上下限温度数据命令，紧跟该命令后，是传送两字节的数据。 复制暂存器 48H 将 RAM 中第 4 字节的内容复制到 EEPROM 中 重调 EEPROM 0B8H 将 EEPROM 中内容恢复到 RAM 中第 4 字 节 读供电方式 0B4H 读 DS18B20 的供电方式，寄生供电时 DS18B20 发送‚ 0‛，外接电源供电 DS18B20 发送‘ 1’。 RAM 指令表 点阵显示屏的硬件原理图 系统的整体设计系统由单片机最小系统， 74HC59 74HC13 DS18B20 芯片组成，其中 74HC595 芯片采用 8 级片连的方式实现了数据的重叠处理， 74HC138作为行选芯片实现了整个显示屏系统的功能实现，如下图 就是 LED 点阵显示屏的硬件结构原理图。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 13 图 点阵显示屏硬件仿真图 软件的设计思路 点 阵的显示屏软件的主要功能是在向屏体提供显示数据的同时产生一系列控制信号，使屏幕按我们的要求显示。 我们根据软件分层次设计的原理可以把显示屏的软件系统分为两部分：第一。