基于单片机的led电子显示屏控制系统设计

基于单片机的led电子显示屏控制系统设计内容摘要：

级管，是一种固态的半导体器件，它能够 直接把电能转化为光能。 LED的核心部分由 P 型半导体和 N 型半导体 而组成的 晶片。 在 P 型半导体， 空穴 的数量比自由电子的数量大得多，多数载流子 为 空穴 ，少数载流子是自由电子 ；在 N 型半导体，自由电子的数量比孔学的数量大的多，载体中大多数为自由电子，少数载流子为空 穴。 半导体的它们之间的连接将是一个 “ PN 结 ”。 当它两端加上正向电压时，电子就会被推向 P 区，在 P 区的电子空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，半导体晶体会发出不同颜色的光，光电流的强度 与电流息息相关 ，这是 LED 发光原理。 光的波长（颜色），是由物质形成 PN 结的 材料来 确定 的[11]。 LED 的特点 LED 的内在 诸多 特征决定了 其 具有 的 很多优点， 例 如： （ 1）体积 较 小 ： LED 大 体 上是一块被封装在环氧树脂里面 的非常 小的晶片 ，所以它 特别 小， 而且重量 非常 轻。 （ 2）耗电量 较 低 ： LED 的 耗电 很 低，直 流驱动，超低功耗 ， 它 转换 的 电光功率 大约为30%。 通常 LED 的工作电压 为 2～ ，工作电流 为 ～ ，也 就是说， 同等的 照明效果比传统 的 光源节能 约 80%， 它 所 消耗 掉 的电能不 能 超过。 （ 3）寿命长：许多 人 称 LED 灯光源 是长寿灯。 LED是固体冷光源， 不存在灯丝 ， 环氧树脂， 灯体内没有松动的部分，一般不燃烧，热沉积，光线渐暗等缺陷，在适当的电压和电流 下 ，寿命可达 60000100000 小时，比传统光源的 寿命大 10倍 之上。 （ 4）高亮度，低热量：使用 LED 冷光源技术，比普通灯泡 具有 更少的热量。 （ 5）环保： LED 是由无毒材料 制成的 ，不像荧光灯含有水银会造成污染，并 可以 循环利用。 在它的光普中 没有红外和紫外光谱，这意味着不产生热量，也不会产生辐射，冷光源，可以安全 的 触摸，是典型的绿色照明 的光源。 （ 6）耐用 坚固 ：作为 LED 完全封装在环氧树脂内，所以比灯泡和荧光灯管应是坚固邢台学院 2020届本科生毕业设计 6 的。 因为灯体内也没有松动的部分， 所以 LED不 容 易损坏。 （ 7）多 变化： LED 光源可利用红，绿，蓝颜色 三基色 理论，在计算机技术的控制，使三种颜色具有 256级灰度和混合用任何方法可以产生 256 256 256 = 16777216 种颜 色 ，形成不同的光的颜色组合有很多，可以实现各种图像显示以及各种影响的动态变化。 （ 8）最先进的技术：与传统光源单调的辉光相比， LED照明 光源是 电压较低的微电子产品，融合了计算机技术，图像处理技术，网络通信技术，嵌入式控制技术 等，它也是数字信息产品的在线编程的、灵活的、 无限的可扩展性的特点 [12]。 LED 点阵原理 88 点阵 LED 外观及引脚如图 21所示： 图 21 88 点阵 LED外观及引脚 图 从图 22 中可以看出， 88 点阵 总 共 由 64 个发光二极管组成， 而且它的 每个发光二极管置于行线和 列线的交叉点 上 ，对应于所设置的水平线，一列设置为 0 电平，则相应的二极管就会发光 光；要显示图形或字体时 ，只要 考虑它的显示方式。 可编程控制各显示点对应的 LED的阳极和阴极 端的电平 ，可以有效地控制显示灯。 因此，要 实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或对应的一行为一根横柱，因此实现柱 的 亮的方法如下所述： 一根竖柱：对应的列置 0，而行则采用扫描的方法来实现。 一根横柱：对应的行置 1，而列则采用扫描的方法来实现。 在此，以 88 LED 点阵 对 LED 点阵显示模块进行 扫描 的方法 进行一下详细 的 介绍 ： （ 1） 水平方向扫 描，即逐列扫描的方式（简称列扫描方式）：此时用一个 P 口输出列码 ， 决定哪一列能亮（相当于位码）， 再 用另一个 P 口输出行码（列数据），决定该列上哪个 LED 亮（相当于段码）。 能亮的列从左到右扫描完 8列（相当于位码循环移动 8次） 即能 显示出一个完整的图像。 （ 2）竖直方向 扫描，即逐行扫描 的 方式（简称行扫描方式）：此时用一个 P口输出 行 邢台学院 2020届本科生毕业设计 7 图 22 88 点阵 LED等效电路 码， 决定哪一行能亮（相当于位码）， 再 另一个 P口输出列码（行数据，行数据为将列数据的点阵旋转 90度的数据） ， 决定该行上哪些 LED灯亮（相当于段码）。 能亮的行从上向下扫描完 8行（相当于位码循环移 动 8次）即 能 显示一 个 完整的图像 [1113]。 3 Proteus 使用方法介绍 Proteus 嵌入式系统开发平台开发 是由 Labcenter electronics 公司 进行的 ，它包括 ISIS/ARES 等 的软件模块， ARES模块主要用于完成 PCB（印刷电路板 ） 的 设计，ISIS 模块用来完成电路原理图的布局和仿真。 基于 VSM 技术 Proteus 软件仿真， 它与其他软件最大的不同也是最大的优势是，它可以模拟大量的单芯片，如 MCS51系列， PIC 系列等，以及单片机外围电路，如 键盘， LED， LCD 等。 它可以是各种处理器的实时仿真，调试和 EDA 工具测试 ，真的可以在没有目标样机时调试系统、 测试和验证，具有较强的科学和技术代表 性。 本设计采用的是 Proteus 版本。 Proteus 的功能介绍 Proteus 具有 智能原理布图、混合电路仿真与精确分析、单片机软件调试、单片机与外围电路的协同仿真、 PCB 自动布局与布线 等全部 的 功能。 Proteus 的特点 （ 1） 实现了单片机仿真 与 SPICE 电路仿真相结合 （ 2） 支持主流单片机系统的仿真 （ 3） 提供软件调试 的 功能 （ 4） 具有强大的原理图绘制功能 （ 5） PCB 设计以及自动布线 [1416] 邢台学院 2020届本科生毕业设计 8 Proteus 原理图绘制 电路原理图的设计方法和步骤：创建一个新的设计文件 → 设置工作环境 → 提取元器件 → 在原理图中放置元器件 → 编辑元器件 → 绘制原理图 → 建立网络表 → 对原理图进行电气规则检测 → 存盘及输出报表。 Proteus VSM 仿真与分析 原理图输入 → 建立源代码文件（选择代码生成工具，建立新的源代码文件，源文件命名） → 源代码文件与单片机连接（源代码编辑，源代码汇编编译，程序加载到CPU） → 交互式仿真 (可实时显示系统输出结果， 元器件引脚电平 )。 4 LED 显示系统的设计方案 设计目标 设计 一个基于 80C51 单片机的 88 LED 点阵显示屏，实现 “ XINGTAI UNIVERSITY”字样的 滚动 显示。 整体电路 对于整体电路， 因为 80C51 单片机 P0 口设计成 了 开漏极的结构 ,所以需要在 P0 口加上拉电阻。 硬件部分 80C51 单片机引脚功能 80C51 系列中，用 CHMOS 工艺制造的单片机都采用双列直插式 DIP40 脚封装引脚信号完全相同 ，其 引脚 图 如图 42所示。 各引脚功能简述如下： （ 1） 电源及 时钟引脚（ 4 个） V CC，电源引脚； V SS，接地引脚。 XTAL1 ，内部振荡电路反相放大器输入端，是外接晶振的一个引脚。 当采用外部振荡器时，此引脚接地。 邢台学院 2020届本科生毕业设计 9 图 41 整体电路 图 42 80C51单片机引脚 图 XTAL2，内部振荡器的反相放大器输出端，是外接晶振的另一个引脚。 当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。 （ 2） 控制线引脚（ 4个） 邢台学。